基于单片机的MODBUS通信接口设计课程.doc

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： 目录 摘要 …………………………………………………………………3 1 绪论 ………………………………………………………………4 2 设计方案 …………………………………………………………4 2.1 方案概述……………………………………………………5 2.2 方案论证……………………………………………………5 2.3 MODBUS协议…………………………………………………6 3 硬件电路设计 ……………………………………………………7 3.1 最小系统电路………………………………………………7 3.2 单片机电源电路……………………………………………8 3.3 报警控制电路………………………………………………9 3.4 通讯电路……………………………………………………10 4 总体设计方案 ……………………………………………………11 4.1 主程序设计…………………………………………………11 4.2串口中断处理设计…………………………………………12 4.3 CRC计算及校验设计………………………………………13 4.4 数据帧处理模块……………………………………………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 RS232 DSP320IF2407 1 绪论 随着计算机技术和网络技术的发展，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，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，