STM32单片机的MODBUS通讯器毕业论文 - 图文(7)

基于单片机的MODBUS通讯器设计

器，提供1uA关断模式，有效降低功效并延迟便携式产品的电池使用寿命。关断模式下，接收器保持有效状态，对外部设备进行监测，仅消耗1uA电源电流，MAX3232的引脚、封装和功能分别与工业标准MAX242和MAX232兼容。即使工作在高数据速率下，MAX3232仍然能保持RS-232标准要求的正负5.0V最小发送器输出电压。

只要输入电压在3.0V至5.5V范围以内，即可提供+5.5V（倍压电源）和—5.5V（反相电压）输出电压，电压工作在非连续模式，一旦输出电压低于5.5V，将开启电压；输出电压超过5.5V，即可关闭电荷泵，每个电压需要一个电容器和一个储能电容，产生V+和V-的电压。

MAX3232在最差工作条件下能够保证120kbps的数据速率。通常情况下，能够工作于235kbps数据速率。

图3.8 串口通讯电路

3.7 从机主控模块

从机主控采用STC12C5A60S2，最小系统电路图如图3.9所示。 STC12C5A60S2单片机性能特点：

1、工作频率0~40M相当于普通8051的0~80M。

2、FLASH程序储存4K-64K，RAM数据储存512B－1280B。 3、内部集成EEPROM 2K－16K及看门狗和专用复位电路。 4、带A/D功能，超小封装。

5、2-4路PWM， 8-10位高速A/D转换。

6、有ISP和IAP功能，强抗干扰和降低EMI性能。

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3.9 温度检测模块

3.8 LED灯显示模块

单片机根据亮度值修改LED亮度。

度高，附加功能强，使得DS18B20更受欢迎。

的DS18B20温度传感器当仁不让。超小的体积，超低的硬件开消，抗干扰能力强，精

LED亮度，每一路亮度值都可通过从机按键设置值，也可在主机触摸屏上设置每一路亮

传感器的种类众多，在应用与高精度、高可靠性的场合时DALLAS（达拉斯）公司生产

度值，也可以直接控制每一路LED亮灭，通过MODBUS命令下置到从机单片机，从机

图3.9 从机主控模块最小系统

基于单片机的MODBUS通讯器设计

LED灯模块采用8个0805封装的LED显示，LED模块电路图如图3.10所示。

图3.10 LED灯显示模块

温度的测量使用了DS18B20温度传感器。温度检测模块电路如图3.11所示。温度

利用STC单片机8个I/O端口分别控制8路LED，每一路都用100级PWM来调节

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DS18B20的主要特征： 全数字温度转换及输出。 先进的单总线数据通信。

最高12位分辨率，精度可达土0.5摄氏度。 位分辨率时的最大工作周期为750毫秒。 可选择寄生工作方式。

检测温度范围为–55°C ~+125°C (–67°F ~+257°F) 内置EEPROM，限温报警功能。

位光刻ROM，内置产品序列号，方便多机挂接。 多样封装形式，适应不同硬件系统。

只需要一条口线通信 多点能力，简化了分布式温度传感应用 无需外部元件 可用数据总线供电，电压范围为3.0 V至5.5 V，无需备用电源，测量温度范围为-55 ° C至+125 ℃。华氏相当于是-67 ° F到257华氏度，-10 ° C至+85 ° C范围内精度为±0.5 ° C。

CPU与DS18B20只有一跟数据线连接。为读写以及温度转换可以从数据线本身获得能量，不需要外接电源。 因为每一个DS18B20的包含一个独特的序号，多个DS18B20可以同时存在于一条总线。这使得温度传感器放置在许多不同的地方。它的用途很多，包括空调环境控制，感测建筑物内温设备或机器，并进行过程监测和控制。

图3.11 温度检测模块

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第4章 软件设计 4.1串口通信模块

串行通信是实现单片机与PC 及通信的一种基本方式。在本系统中使用的是一个主机三个从机，一片MAX3232做主机通讯接口，另外三个作为从机通讯接口，RS232总线直接使用RS232电平通讯。

在串行通信的实现中，本系统采用了串口通信工作方式一，波特率115200 的方案。在串行通信过程中必然涉及寄存器以及定时器的配置。

TMOD（定时器寄存器）

GATE C/T* M1 M0 GATE C/T* M1 M0 T1 方式字段T0 方式字段

TMOD |= 0X20 即定时器T1 工作在方式2（自动重装的8 位定时器）。 SCON（串行口控制寄存器） SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI

SCON = 0X50 即串行口工作方式一（8 位UART，波特率可变）。

由于单片机需要对数据帧进行处理，而处理数据帧所需要的时间相对比较长，为了提高单片机的效率，在串行通信时，应该采用中断方式接受数据帧。一般而言，中断函数应该尽可能的简单。所以中断函数只负责接受数据帧，而对于接收数据帧的处理则放在主函数里。

4.2数据帧处理模块

数据帧处理是整个系统的核心部分，在现场总线技术中有着至关重要的作用。必须了解Modbus的各个功能对应的帧格式，理解其含义和本质，然后才能找到对应信息去对其相应的处理。

根据ModBus 协议，其RTU模式数据帧格式如下： 1 2 3 4 5 6 7 8 从机地MODBUS起始寄起始寄寄存器寄存器CRC低CRC 高址 命令 存器高存器低数高字数低字字节 字节 字节 节 17

字节 节 基于单片机的MODBUS通讯器设计

硬件采用RS232，主从式半双工通讯，主机呼叫从机地址，从机应答方式通讯。 数据帧10位，1个起始位，8个数据位，1个停止位，无校验。

在数据帧处理过程中，首先判断数据帧是否完整，然后判断是不是发给本从机。对完整数据帧进行CRC校验，CRC校验正确的帧执行下面的处理步骤，否则丢弃该帧，并通知上位机重发数据。帧处理的前提除了CRC校验正确，还需要确保地址位正确。在前提条件满足的情况下才能提取功能位和数据位。根据功能位确保要执行的功能。并执行相关功能。在具体功能中提取实现功能所需的数据位。图4.1为数据帧处理流程图

开始N是否接收完？YN地址是否匹配？YNCRC是否校验正确？Y数据处理向上位机返回数据结束图 4.1 数据帧处理流程图

上位机对发回来的帧进行处理，判断是否正确后执行对应的处理。

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