基于modbus协议的称重仪设计

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1、基于MODBUS协议的称重仪设计　　【摘要】本设计利用电阻应变片阻值随压力变化而变化的性质，对压力进行采集、调理后经由单片机的控制传出，将采集的压力通过单片机的处理后传输给数码管显示。　　【关键词】称重仪；电阻应变片；C8051F410单片机；MODBUS协议　　【Abstract】ThedesignisWeighingDevicebasedonMUDBUSProtocol.WeusethemicrocontrollerC8051F410asthekeycontrolleroftheentiredesignsystem.Thehardwarecircuitdesignincludingm

2、inimumsystemoftheC8051F410microcontroller，A/Dconverter，weighingsensor，LEDdisplaycircuit，±5Vpowersupplycircuit，communicationcircuitandsoon.　　【Keywords】WeighingDevice；Resistancestraingauge；C8051F410；MODBUS；LED　　0引言　　压力是现代工业生产过程中的一个重要参数，在生产过程中经常需要对压力进行检测和监控。压力测量有许多种方法，本文介绍的是一种压电转换装置，压力变化使传感器发生形变，从而使

3、阻抗发生变化，同时输出一个变化的模拟电压信号。该信号经放大电路放大后输出至A/D转换器。使之转换成便于处理的数字信号，该数字信号传送给单片机，最终LED显示压力大小。5　　1系统概述　　本设计是一个基于C8051F410单片机的压力测量系统。本设计由称重传感器，放大电路，A/D转换电路，单片机电路，显示电路，通讯接口电路，稳压电源电路等设计内容组成。当物体放在秤盘上时，压力变化使传感器发生形变，从而使阻抗发生变化，同时输出一个变化的模拟电压信号。该信号经放大电路放大后输出至A/D转换器。使之转换成便于处理的数字信号，该数字信号传送到CPU。数据经过处理、程序运行后在LED上显示出来。同时

4、该设计是一款测量精度高、支持RS485硬件接口和MODBUS工业现场总线协议的压力控制模块。该压力控制模块能够对压力进行实时采集，采用支持MODBUS工业现场总线协议的RS485串行接口与PC机连接。　　2主要电路模块设计　　2.1主控电路　　C8051F410单片机是整个系统的控制核心。C8051F410基本外围接口电路是保证系统正常工作的辅助电路，包括C8051F410片上系统工作所需要的JATG接口、电源退耦、基准滤波、上电复位等基本外围电路。　　2.2称重传感器的设计　　称重传感器实际上是一种将质量（压力）信号转变为可测量的电信号输出的装置。称重传感器主要由弹性体、电阻应变片、电

5、缆线等组成，内部线路采用惠更斯电桥，当弹性体承受载荷产生变形时，输出电压正比于应变片发生应变时产生的电阻变化量。　　2.3信号采集调理电路5　　数据采集模块分为3个部分：称重传感器、前级放大器和A/D转换器传感器选用压力传感器，为双孔悬臂梁形式。前级放大器用AD620内部采用差动输入，共模抑制比高，差模输入阻抗大，增益高，精度也非常好，且外部接口简单，且放大器的增益是可以改变的。压力传感器的输出信号输入至AD620同相和反相输入端，AD620可对差模信号进行放大，放大倍数由AD620的1脚与8脚并接了的一个可调电阻RG决定。由于AD620在单极性电源供电时有零点漂移，因此本电路设计采用双

6、极性电源供电，同时在电源两端加上滤波电容，确保供电稳定。选用12位逐次比较式ADC，此方案经小信号放大、调理电路，可直接连接单片机，也可以可满足精度要求，而C8051F410单片机的ADC0子系统集成了一个27通道的模拟多路选择器和一个200ksps的12位逐次逼近寄存器型ADC。ADC中集成了跟踪保持电路、可编程窗口检测器和硬件累加器。经过计算满足精度要求。故本设计选用C8051F410单片机内部A/D。　　3MODBUS协议　　MODBUS通讯系统是一种用于工业通讯的分布式控制系统。该系统可靠性高，适应性强，可以在任何工业领域内控制各种生成过程和作业。其数据通讯系统协议控制着网络内一

7、切设备所共用的语言结构或报文格式。协议是系统操作的关键，协议决定如何建立或中断主从设备之间的关系，如何使发送和接收装置协调一致，如何井然有序地交换报文，如何检测错误。5　　MODBUS通讯协议有两种消息帧格式：ASCII和RTU帧格式。ASCII消息以冒号字符开始，以回车换行符结束，其它域使用的传输字符为十六进制；RTU消息则以传递一段空闲时间为开始和结束，这段时间不小于3.5倍的字符发送时间T，一般取4T。本设计在通讯协议中只用了