基于单片机的MODBUS通信接口设计.doc

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1、实验室开放实验题目:基于DSP2407单片机的MODBUS通信接口设计院系名称：专业班级：学生姓名：学号：指导教师：成绩：指导老师签名：日期：目录摘要…………………………………………………………………31绪论………………………………………………………………42设计方案…………………………………………………………42.1方案概述……………………………………………………52.2方案论证……………………………………………………52.3MODBUS协议…………………………………………………63硬件电路设计……………

2、………………………………………73.1最小系统电路………………………………………………73.2单片机电源电路……………………………………………83.3报警控制电路………………………………………………93.4通讯电路……………………………………………………104总体设计方案……………………………………………………114.1主程序设计…………………………………………………114.2串口中断处理设计…………………………………………124.3CRC计算及校验设计………………………………………134.4数据帧处理模块

3、……………………………………………14心得体会……………………………………………………………16参考文献……………………………………………………………17附录一部分程序代码………………………………………………18摘要在机械、化工、纺织等行业，随着生产规模的不断扩大，以及对生产过程集中监控的迫切要求，现场总线技术应运而生，并成为了当今测控领域研究的热点之一。Modbus协议作为现场总线的一种，以其开发成本低，简单易用等诸多优点己被工业领域广泛接受。信号测量作为工业中重要的测量参数之一，本课题选择了信号测量作为

4、测量的对象，并设计了基于Modbus协议的信号测量测控节点。本设计采用TC1047A传感器采集现场信号测量，由DSP320IF2407单片机进行AD转换和Modbus协议通讯。通讯的物理层采用RS232接口，并增加了光电隔离、抗雷击和短路保护等功能。最后实现了单个节点和PC机的Modbus协议通讯，并通过控制蜂鸣器和继电器来模拟工业现场控制。本文分别从硬件和软件上阐述了该信号测量测控节点的实现方法。[关键词]信号测量测控Modbus协议RS232DSP320IF24071绪论随着计算机技术和网络技术的发展，

5、工业参数的数字采集促进了现场总线技术的发展，目前现场总线已经从当初的4-20mA电流信号升级为数字信号，发展成为全数字通讯，解决了现场信号远距离高速传送的问题，而且提高了抗干扰性能，增加了系统配置的灵活性，节省了硬件投资，是未来生产自动化和过程控制的发展方向。目前，较有影响的总线有：Modbus，CAN，LonWorks，Profibus等。采用RS485标准总线技术对现场数据进行采集、管理，相对于CAN，LonWorks，Profibus等现场总线系统而言，具有结构简易、成本低廉、硬软件支持丰富、安装方便

6、，且与传统的DCS兼容，与现场仪表接口简单，系统实施容易等特点，因而RS485总线系统在一定时间内仍是中小控制系统的主要形式。信号测量测控模块作为一种重要的设备，在诸多工业生产过程中得到了广泛应用。自70年代以来，由于工业过程控制的需要，特别是微电子技术和计算机技术的迅猛发展，国外信号测量测控发展迅速，并在智能化、自适应等方面取得显著成果。在这方面，以口本、美国、德国、瑞典等国的技术领先，生产出了很多商品化的、性能优异的信号测量测控器及仪器仪表，并在各行业广泛应用。目前，国外信号测量测控系统及仪表正朝着高精

7、度、智能化、小型化等方面快速发展。基于单片机的Modbus协议产品一般由单片机芯片为核心和外围辅助逻辑元器件组成，它充分利用单片机的硬件资源和软件资源，同时合理配置特定的功能元器件来实现产品的功用，外围元器件一部分是用来实现通讯的串行接口元件，具有电平转换的功能，这使得Modbus产品具有组成工业网络的能力；另一部分是功能器件，如：数模转化器、模数转化器、LED显示器等，能够实现很多的特定功能。由于产品的硬件构成比较简单，性能比较稳定，功能比较强且造价比较低成为该产品的主要特点，在国内使用的Modbus产品

8、大部分是国外产品，国内很少有独立的知识产权，这是Modbus产品在国内的现状。本设计实现了单节点与PC机的Modbus协议的通讯，通过单片机的功能模块进行AD采集，数码管显示，蜂鸣器报警和继电器控制，通过串口以RTU帧的格式和上位机通讯，实现节点上传信号测量AD值和上位机控制节点的I/O的功能。2设计方案2.1方案概述本方案采用精密信号测量电压转换器TC1047作为采集现场环境信号测量的传感器，单片机选用性价比较