(毕业论文)基于modbus总线的监测系统的开发.doc

1、下位机数据采样系统 1.1电路组成 电路组成框图： 电路组成文字叙述：通过四个DS18B20温度传感器对空间四个温度点进行温度采集，通过P1^0—P1^3口将采集的数据传送给单片机AT89C51，单片机AT89C51进行相应的数据处理，分别传送至LCD1602轮询显示采集的数据并通过串口将数据PC机通过C++builder建立的串口助手显示，并且将温度曲线显示在串口助手上显示。 1.2 modbus总线实现 1.2.1 modbus总线实现原理 Modbus协议定义了控制器能识别和使用的信息结构。当在Modbus网络上进行通讯时，协议能使每一台控制器知道它本身的设备地址，并识别对它寻址的数据，决定应起作用的类型，取出包含在信息中的数据和资料等，控制器也可组织回答信息，并使用Modbus协议将此信息传送出去。在其他网络上使用时，数据包和数据帧中也包含着Modbus协议。如，Modbus+或MAP网络控制器中有相应的应用程序库和驱动程序，实现嵌入式Modbus协议信息与此网络中用子节点设备间通讯的特殊信息帧的数据转换。该转换也可扩展，处理节点地址，路由，和每一个特殊网络的错误检查方法。如包含在Modbus协议中的设备地址，在信息发送前就转换成节点地址，错误检查区也用于数据包，与每个网络的协议一致，最后一点是需用Modbus协议，写入嵌入的信息，定义应处理的动作。 Modbus总线上的传输原理： Modicon控制器上的标准Modbus端口是使用一个RS-232兼容的串行接口，定义了连接器，接线电缆，信号等级，传输波特率，和奇偶校验，控制器可直接或通过调制解调器(以后简称Modems)接入总线(网络)。控制器通讯使用主从技术，即主机能起动数据传输，称查询。而其它设备(从机)应返回对查询作出的响应，或处理查询所要求的动作。主机可对各从机寻址，发出广播信息，从机返回信息作为对查询的响应。从机对于主机的广播查询，响应返回Modbus协议设备地址，请求功能代码，发送数据，错误校验码，建立了主机查询格式，从机的响应信息也用Modbus协议组织，它包括确认动作的代码，返回数据和错误校验码。若在接收信息时出现一个错误或从机不能执行要求的动作时，从机会组织一个错误信息。并向主机发送作为响应。 查询响应周期： 图 主从查询响应周期 查询： 查询中的功能代码为被寻址的从机设备应执行的动作类型。数据字节中包含从机须执行功能的各附加信息，如功能代码03将查询从机，并读保持寄存器。并用寄存器的内容作响应。该数据区必须含有告之从机读取寄存器的起始地址及数量，错误校验区的一些信息，为从机提供一种校验方法，以保证信息内容的完整性。 响应： 从机正常响应时，响应功能码是查询功能码的应答，数据字节包含从机采集的数据，如寄存器值或状态。如出现错误，则修改功能码，指明为错误响应。并在数据字节中含有一个代码，来说明错误，错误检查区允许主机确认有效的信息内容。 两种串行传输模式： 控制器可使用ASCII或RTU通讯模式，在标准Modbus上通讯。在配置每台控制器时，用户须选择通讯模式以及串行口的通讯参数(如波特率，奇偶校验等)，在Modbus总线上的所有设备应具有相同的通讯模式和串行通讯参数。 选择ASCII或RTU模式用于标准的Modbus总线。它定义了总线上串行传输信息区的“位”的含义，决定信息打包及解码方法。如在MAP和Modbus+总线上时，Modbus信息以帧的方式出现，并与串行传输无关，如请求读保持寄存器，可以在Modbus+上的两个控制器之间处理，而与使用的控制器的Modbus端口无关。 ASCII 模式 当控制器以ASCII模式在Modbus总线上进行通讯时，一个信息中的每8位字节作为2个ASCII字符传输的，这种模式的主要优点是允许字符之间的时间间隔长达IS，也不会出现错误。 ASCII码每一个字节的格式： 编码系统：16进制，ASCII字符0-9，A-F ，1个16进制 。 数据位： 1起始位，7位数据，低位先送，奇/偶校验时1位；无奇偶校验时0位，（LRC）1位带校验，1停止位；无校验2停止位。 错误校验区： 纵向冗余校验。 RTU模式 控制器以RTU模式在Modbus总线上进行通讯时，信息中的每8位字节分成2个4位16进制的字符，该模式的主要优点是在相同波特率下其传输的字符的密度高于ASCII模式，每个信息必须连续传输。 RTU模式中每个字节的格式： 编码系统：8位二进制，十六进制0-9，A-F 数据位：1起始位，8位数据，低位先送，奇/偶校验时1位；无奇偶校验时0位，停止位1位(带校验)，停止位2位(无校验)。 错误校验区：循环冗余校验(CRC) 1.2.2