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基于单片机的MODBUS通信接口设计全解.docx
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基于 DSP2407 单片机的 MODBUS 通信接口设计
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:
1
基于 DSP2407 单片机的 MODBUS 通信接口设计
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
2
基于 DSP2407 单片机的 MODBUS 通信接口设计
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
3
基于 DSP2407 单片机的 MODBUS 通信接口设计
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,能够实现很多的特定功能。由于产
品的硬件构成比较简单,性能比较稳定,功能比较强且造价比较低成为该产品的主
要特点,在国内使用的 Modbus 产品大部分是国外产品,国内很少有独立的知识产权,
这是 Modbus 产品在国内的现状。
本设计实现了单节点与 PC 机的 Modbus 协议的通讯,通过单片机的功能模块进
行 AD 采集,数码管显示,蜂鸣器报警和继电器控制,通过串口以 RTU 帧的格式和上
位机通讯,实现节点上传信号测量 AD 值和上位机控制节点的 I/O 的功能。
2 设计方案
4
5
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春哥111
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