基于modbus协议的单片机通讯系统设计

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1、基于MODBUS协议的单片机通讯系统设计雷俊峰襄阳职业技术学院汽车工程学院摘要：该项目是以水处理设备的应用为背景，设计开发一套以51单片机为核心的经济型通信模块，采用RS-232连接方式和MODBUS通讯协议，用于读取全自动软水器现场传感器数据状态。通过终端电脑控制程序处理，在监控电脑界面上给出图文预警及报警信号，保障设备工作状态。关键词：MODBUS;RS-232;51单片机;作者简介：雷俊峰(1979-)，男，湖北襄阳人。讲师，硕士，研究方向:机电一体化技术及应用。收稿日期:2017-05-28基金：湖北省教育厅科研处2012年科研项目(B20129405)DesignofSingle-C

2、hipMicrocomputerCommunicationSystemBasedonMODBUSProtocolLEIJun-fengXiangyangVocationalandTechnicalCollege;Abstract：Thepurposeoftheresearchistodesignanddevelopaneconomiccommunicationmodulewith51single-chipmicrocomputerasthecoreunderthebackgroundoftheapplicationofwatertreatmentequipment,usingRS-232con

3、nectionandMODBUScommunicationprotocoltoreadtheautomaticwatersoftenetfieldsensordata.Throughtheterminalcomputercontrolprogram,monitoringcomputerintcrfaccshowsthegraphicwarningandalarmsignaltosecuretheoperationoftheequipment.Keyword：MODBUS;RS-232;51Single-ChipMicrocomputer;Received：2017-05-28随着自动化技术应用

4、领域的不断延伸，许多传统行业也逐步引入各种自动化技术，増加自动监测、控制等功能，提高设备的运行效率和可靠性，节省人力物力O水处理行业日前已经初步实现集控化，各类现场设备都初步具备了一定的自动化监测功能。在将整套设备集成组网时，大中型工程一般选择使用成套集控解决方案，系统技术水平高、功能强，但成木高、使用不灵活;中小工程则采用开放网络标准，自行开发通讯模块，具有自主知识产权，还可以进-步定制、优化。襄阳昂通水处理技术研究所为提升产品竞争力，与襄阳职业技术学院合作开发具有标准接口的通讯模块，使其产品具有联网集成能力。一、设计思路现代DSC监控系统大多以计算机作为节点或终端，故设计吋优先考虑现场设备

5、与计算机的通讯连接。当前集控系统屮下层控制器多采用PLC,各大工控公司都提出了各自的解决方案，性能较好，但成本较高，且不同公司的解决方案互不兼容。我们希望通过整合、优化设计等方式，开发出企业需要的通讯模块，优化产品结构，提升产品功能，降低成本，扩大使用范围。本着经济性的设计原则，尽量选用成熟技术，控制成本。现场控制器下位机采用通用单片机，上位机采用PC机，通过串行通讯交换数据。单片机采集现场传感器状态和数据，定时发送到中控机，设计为4路DI和2路D0,验证通信功能。这里选用51系列单片机，成熟可靠，支持的厂商多，驱动完善。上位机采用PC机，支持软件多，便于开发。这里使用组态王软件开发监控界面，

6、一是各种常规通讯驱动已经封装好，可以方便使用；二是便于今后的数据管理与监控功能的扩展。上下位机之间的通讯方式设计是重点，包括通讯电路的设计、通讯协议的选择和通讯程序编制。基于经济性、开放性和可扩展性的考虑，尽量选用公开、成熟的通讯模式，这里选用RS-232串行通讯连接方式和MODBUS通讯协议。二、设计方案（-）硬件电路的设计通讯模块与PC机的连接采用标准的RS-232连接，电路简洁可靠。单片机本身具有串行通讯功能，但其电平信号与标准的RS-232电平信号不一致，一般可以采用MAX232电平转换芯片进行电压匹配，具体电路如图1所示。图1单片机与PC机的通讯连接电路图下载原图（二）通迅协议选择与

7、通讯程序开发在各种开放的通讯协议中，MOUDBUS协议是种开放的工业通讯协议标准，凡是符合该协议标准的设备Z间都可以通信。不同厂商生产的控制设备可以按照网络拓扑或者总线方式连成工业网络，进行集中监控。MOUDBUS协议包扌舌RTU、ASCIKTCP。其中MODBUSRTU比较简单，在单片机上很容易实现，因此，通讯模块开发选择MODBUSRTU协议。MODBUSRTU协议采用主、从站工作方式，规定了