摘 要
现场总线用于过程自动化，制造自动化，楼宇自动化等领域的现场智能设备
互联通讯网络。它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设
备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。它不仅是一个基层网络，而且还是
一种开放式、新型全分布控制系统。这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯
等技术为主要内容的综合技术，已经受到世界范围的关注，成为自动化技术发展
的热点，并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。
本课程设计是基于 51 单片机构成的下位机通讯，按照一定的总线协议，通
过串口与微机通讯。设计主要实现微机对下位机的查询和设置参数的功能。微机
可以查询到下位机的地址号，量程上下限的值，报警上下限的值，以及对下位机
地址号的设置，对量程上下限的设置，对报警上下限的设置，并可以实时的查询
修改后的参数值。
【关键词】 现场总线 单片机 下位机 串口通信
ABSTRACT
The fieldbus for process automation, manufacturing automation, building
automation and other areas of on-site intelligent device Internet communication
networks. It as plant digital communication network, the basis of communication in
the production process field and the control equipment and its associated with higher
control between the contact between the management level. It is not only a grassroots
network, but also is a kind of open mode, new whole distributed control system. The
intelligent sensing, control, computer, digital communication technologies such as the
main contents of the comprehensive technology, has received worldwide attention,
become the hot spot, automation technology development will lead to automation
system structure and the equipment the profound changes.
This course is designed based on 51 single-chip computers.the lower level
computer communication, according to certain bus protocols, through a serial port to
the computer. Design mainly realizes the microcomputer to lower place machine
query and parameters of the function. Microcomputer can query to the lower level
computer address number, range of upper and lower limit on values, alarm value, as
well as to the lower level computer address number Settings, to range upper Settings,
to alarm upper Settings,and it can real-time inquires the modified parameter values.
【Key words】 Fieldbus MCU Lower level computer Serial communication
第一章 系统设计
第一节 课题目标及总体方案
现场总线是近年来迅速发展起来的一种工业数据总线，它主要解决工业现场
的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控
制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。由于现场总线简单、可靠、经济实
用等一系列突出的优点，因而受到了许多标准团体和计算机厂商的高度重视。
国际上许多实力、有影响的公司都先后在不同程度上进行了现场总线技术与
产品的开发。现场总线设备的工作环境处于过程设备的底层，作为工厂设备级基
础通讯网络，要求具有协议简单、容错能力强、安全性好、成本低的特点 :具有
一定的时间确定性和较高的实时性要求,还具有网络负载稳定，多数为短帧传送、
信息交换频繁等特点。
第二节 现场总线设计简介
一.需求分析
现场总线控制系统 FCS 作为新一代控制系统，一方面，突破了 DCS 系统采用
通信专用网络的局限，采用了基于公开化、标准化的解决方案，克服了封闭系统
所造成的缺陷；另一方面把 DCS 的集中与分散相结合的集散系统结构，变成了新
型全分布式结构，把控制功能彻底下放到现场。可以说，开放性、分散性与数字
通讯是现场总线系统最显著的特征。国际上许多实力、有影响的公司都先后在不
同程度上进行了现场总线技术与产品的开发。
本设计师基于 51 单片机的现场总线的实现。MCS-51 单片机是美国 INTE 公
司于 1980 年推出的产品，典型产品有 80 31（内部没有程序存储器，实际使用
方面已经被市场淘汰）、8051（芯片采用 HMOS，功耗是 630mW，是 89C51 的 5 倍，
实际使用方面已经被市场淘汰）和 8751 等通用产品，一直到现在， MCS-5 1 内
核系列兼容的单片机仍是应用的主流产品（比如目前流行的 89S51、已经停产的
89C51 等），各高校及专业学校的培训教材仍与 MCS-51 单片机作为代表进行理
论基础学习。
现在，89S51 目前已经成为了实际应用市场上新的宠儿，作为市场占有率第一的
Atmel 目前公司已经停产 AT89C51，将用 AT89S51 代替。89S51 在工艺上进行了
改进，89S51 采用 0.35 新工艺，成本降低,而且将功能提升,增加了竞争。89SXX
可以像下兼容 89CXX 等 51 系列芯片。市场上见到的 89C51 实际都是 Atmel 前期
生产的巨量库存而以。如果市场需要，Atmel 当然也可以再恢复生产 AT89C51。
AT89S51/LS51 单片机是低功耗的、具有 4KB 在线课编程 Flash 存储器的单
片机。它与通用 80C51 系列单片机的指令系统和引脚兼容。片内的 Flash 可允许
在线重新编程，也可使用非易失性存储器编程。他将通用 CPU 和在线可编程
Flash 集成在一个芯片上，形成了功能强大、使用灵活和具有较高性能性价比的
微控制器。
二、系统功能介绍
1、功能介绍
（1）可查询单片机地址、量程上下限、报警上下限、温度、报警状态等。
（2）可设置单片机数据，如当前温度、报警状态、量程上下限、报警上下限。
（3）所有的查询和设置都基于串口打开的前提下。
（4）所有的查询和设置功能都需要发相应的代码发送出去。
2、功能码介绍
查询地址--功能码 00
查询量程上限--功能码 01
查询量程下限--功能码 02
查询报警上限--功能码 03
查询报警下限--功能码 04
查询温度值--功能码 05
查询报警状态--功能码 06
批量查询参数--功能码 07
设置地址--功能码 50
设置量程上限--功能码 51
设置量程下限--功能吗 52
设置报警上限--功能码 53
设置报警下限--功能码 54
设计程序首先通过对串口的初始化和中断的响应条件开始，程序是通过对中
断的响应来执行设计的，把不同的条件加以不同的约束，这样可以把不同的设置
与之对应。程序在运行过程中，会不停的检测标志位的情况，当标志位为 1 时，
程序执行查询或者设置的任务，否则说明输入未结束，继续等待输入。紧接着，
系统会判断接受到的字符，根据不同字符，程序会执行响应的操作。最后，把响
应的标志清 0，程序结束！
程序流程图
开始
主函数
是
否
中断、定时器、参数初始化
判断 finish_233 是否为 1
finish_233 置
0
提取命令中相应
的功能码的字符
对命令做出相应的反应，
即对相应数据进行处理
调用不同功能码所对应的
功能函数
等待输入
中断函数
