STM32单片机的MODBUS通讯器论文.doc

STM32单片机的MODBUS通讯器毕业论文 目 录 摘 要 I Abstract II 第1章 绪 论 1 1.1 概述 1 1.2 目的与意义 2 1.3 发展现状和前景展望 3 1.4 研究的主要内容和步骤 4 1.4.1 主要内容 4 1.4.2 设计的步骤 4 第2章 系统设计方案 6 2.1设计方案选择 6 2.2 芯片选择 6 2.3 软件方案设计 7 第3章 硬件电路设计 9 3.1 主机CPU模块 9 3.2 电源模块 10 3.3 液晶显示模块 10 3.4 存储模块 12 3.5 程序调试下载模块 12 3.6 串口通讯模块 13 3.7 从机主控模块 14 3.8 LED灯显示模块 15 3.9 温度检测模块 15 第4章 软件设计 17 4.1串口通信模块 17 4.2数据帧处理模块 17 4.3参数保存模块 19 4.4液晶显示模块 20 第5章 系统调试 23 5.1硬件调试 23 5.1.1 主机电路板调试 23 5.1.2 从机电路板调试 24 5.2软件件调试 24 5.2.1调试平台 24 5.2.2调试问题 25 5.3调试结果 26 参考文献 28 致 谢 29 附录1 主机硬件原理图 30 附录2 从机硬件原理图 31 附录3 主机PCB实物图 32 附录4 从机PCB实物图 33 附录5 主机通讯程序代码 34 附录6 从机通讯程序代码 38 第1章 绪 论 1.1 概述 Modbus是由Modicon在1979年发明的，是全球第一个真正用于工业现场的总线协议。为更好地普及和推动Modbus在基于以太网上的分布式应用，目前施耐德公司已将Modbus协议的所有权移交给IDA组织，并成立了Modbus-IDA组织，为Modbus今后的发展奠定了基础。 Modbus 协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络和其它设备之间通。它已经成为一通用工业标准。有了它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。此协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构，而不管它们是经过何种网络进行通的。它描述了控制器请求访问其它设备的过程，如何回应来自其它设备的请求，以及怎样侦测错误并记录。它制定了消息域格局和内容的公共格式。 当在Modbus网络上通信时，此协议决定了每个控制器须要知道它们的设备地址，识别按地址发来的消息，决定要产生何种行动。如果需要回应，控制器将生成反馈信息并用Modbus协议发出。 Modbus具有以下几个特点： 1、标准、开放，用户可以免费、放心地使用Modbus协议，不需要交纳许可证费，也不会侵犯知识产权。目前，支持Modbus的厂家超过400家，支持Modbus的产品超过600种。 2、Modbus可以支持多种电气接口，如RS-232、RS-485等，还可以在各种介质上传送，如双绞线、光纤、无线等。 3、Modbus的帧格式简单、紧凑通俗易懂。用户使用容易，厂商开发简单。 在大多数工厂里，现场仪表采用单独的控制室直连对绞线电缆连接到控制系统。当仪表设备被连接到一种分散式I/O系统的时候可以增加更多的现场设备，但是仅仅需要一根对绞线电缆就可以把所有数据传送到MODBUS主站。以MODBUS网络的方式组网连接的时候，把现场设备连接到一个过程控制系统、PLC或是工业计算机系统，整个工厂的连接都能够从对绞线电缆控制室直连的方式转变成为MODBUS连接方式。 到目前为止，我们仅仅涉及到了简单的MODBUS数据采集系统。还有一种方案也是可能的，那就是把控制设备安装在现场，然后通过MODBUS使其与中央控制系统进行通讯。它也可以被编程用来执行控制功能，例如PID控制、ON/OFF控制、现场报警、诊断以及报警监视等。 另一种“智能化”并且具有控制能力的MODBU设备是来自于Moore Industries公司的MDS方程站。这是一种多功能控制器，它能够执行很多种类型的控制功能和运算。有了MDS方程站，在实现简单控制任务、多变量控制任务（例如监视和控制一个蒸煮器里的纸浆液位或者使用来自多个流量、温度和压力变送器的输入信号实现质量流量计算）时就不再需要PLC或者大型控制器了。最多可以有127个MDS模件被安装在一个MODBUS网络上面来实现对工厂的控制或是采集整个工厂的信号。 PID（比例、积分和微分）控制器最初都是单机独立运行的无通讯控制器。由于PLC和DCS都已经智能化，因此现在PID控制器也智能化了。今天，许多终端用户依然青睐那些直接读出和编程简单的单回路控制器。诸如MODBUS等数字化通讯协议能够给这些一直单机运行的仪表注入一些新的活力。通过对这些控制器进行多分支网络连接，可以创造一个自己的小型分散控制系统 现代的控制领域持续不断