STM32单片机的MODBUS通讯器毕业论文 - 图文(4)

基于单片机的MODBUS通讯器设计

◆ 在建筑市场，医疗机构、公用建筑、民用住宅、船舶等行业在―透明就绪‖中使用他们原有的单片机232网络，从而大大的降低了实施费用。

1.4 研究的主要内容和步骤

1.4.1 主要内容

1、查找资料，熟悉单片机的基本结构及功能，熟悉利用STC12C5A60S2、STM32F103VET6单片机进行通讯器的硬件设计。

2、掌握C51语言，并完成MODBUS通讯程序的编写。

3、构建各个模块功能，利用Altium designer软件画原理图及PCB。 4、购买元器件并焊接，制作通讯器。 5、搭建测试平台，通讯器软硬件调试。

1.4.2 设计的步骤

本次设计的课题是基于单片机的MODBUS通讯器的设计，主要的研究方法步骤如下：

1、对整个MODBUS通讯协议的构成、要求、应用等进行大概的了解，明确课题的定位和所要解决的问题。

2、对单片机控制的理论以及涉及到的相关知识进行系统的学习，例如：如何建立单片机232通讯，如何利用电脑对单片机编程，常用的编译软件，以及通讯所要达到的效果等等。

3、选择单片机型号，经过对常用编译软件的相关了解，对单片机性能及控制方法做简单测试。经过之前的理论学习和了解，以及参考大量文献总结前人经验，初步选型方案选定如下：选用STM32F103VET6做主控单片机，4.3寸TFT彩屏做界面显示，从机采用STC12C5A60S2做控制，主控单片机发送MODBUS命令给三个从机，从机根据命令执行相应操作，同时从机将采集到的数据保存到单片机RAM单元中供主机查询。

4、根据选定的单片机型号画出对应的最小系统以及各个功能模块电路图，画出PCB板，搭建硬件调试环境。

5、软件调试，首先利用电脑做MODBUS主机，分别调试主机控制板和从机控制板，确保软硬件完美结合。

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6、综合调试，主机控制板与从机控制板进行MODBUS通讯，分别控制各个功能块。对设计的结果进行分析和总结。

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第2章 系统设计方案 2.1设计方案选择

方案一：采用电脑当主机，从机利用单片机与电脑通过RS232通讯，电脑发送MODBUS命令查询从机数据，从机接收命令返回相应数据，电脑工控软件刷新从机数据，从而实现MODBUS通讯器功能。

方案二：单片机做主机，利用显示屏作为数据显示界面，主机单片机发送MODBUS命令给从机，从机返回数据给主机单片机，主机控制液晶屏刷新从机数据，实现MODBUS通讯器功能。

方案一连接简单，操作方便，只需开发从机模块与电脑通讯，只需编写从机MODBUS通讯协议代码。方案二利用液晶屏代替电脑显示器界面，单片机做主机，同时开发主机与从机，需要编写主机和从机MODBUS通讯协议，难度偏大。权衡考虑后，方案二实用性更强，所以本系统采用方案二设计。

2.2 芯片选择

由于主机液晶显示采用4.3寸TFT触摸屏，对主机CPU控制器要求较高，故主机主控芯片采用STM32系列的STM32F103RBT6芯片。

从机主控芯片则有两种选择：

1、 STM系列的STM8S105K4，此芯片编程简单，单片机价格便宜，与传统51单片机编程方法兼容，内部资源丰富，下载程序简单，可在线调试，但需特定下载器，而且下载器价格昂贵。

2、 STC系列的STC12C5A60S2，此芯片编程简单，价格便宜，与传统51单片机编程方法兼容，内部资源丰富，下载程序只需RS232接口即可将程序下载到单片机，经济实惠。

根据比较，本系统从机主控芯片采用STC12C5A60S2，利用串口通讯芯片MAX3232与上位机连接，系统硬件结构框图如图2.1所示。

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主机GNDRXDTXDGNDTXDRXDGNDTXDRXDGNDTXDRXD从机1从机2从机3

图2.1系统硬件结构框图

2.3 软件方案设计

本系统主机基于STM32单片机平台，从机基于STC单片机平台，利用其中的RS232，主机发送MODBUS命令查询从机数据，主机根据触摸屏定义的功能，下置数据到从机寄存器，改变从机寄存器模拟量的值，然后根据Modbus总线协议编写相应的程序完成其功能，另外再利用DS18b20测量温度，通过Modbus实现温度报警等功能，然后利用4.3寸TFT触摸屏实时显示通讯状态、LED灯的状态、实时温度值。图2.2为软件的总体流程图。

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开始系统初始化主机发送查询命令从机接收命令匹配地址地址匹配的从机返回数据液晶屏刷新对应从机数据 图2.2软件总体流程图。

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