基于Modbus协议的温湿度采集器设计.pdf

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1、信息科学与工程技术工作于沈阳鼓风机集团，于2004年获得高级工程师技术职称。研究方向为信息化技术。宫鹏巍，男，出生1980年3月1日，28岁，2003年毕业于辽宁工程技术大学计算机科学与技术专业。于2007年获得助理工程师技术职称。工作于沈阳鼓风机集团，研究方向为信息化技术。尹悦，男，出生1978年10，q21日，30岁。2001年毕业于沈阳大学计算机应用与开发专业。工作于沈阳鼓风机集团，于2007年获得工程师技术职称。研究方向为信息化技术。凤楠，男，出生1979年4月27日，29岁，2001年毕业于沈阳东北大学计算机应用与开发专业。工作于沈阳鼓风机集团，于2007年获得助理工程师技术职称。研

2、究方向为信息化技术。基于Modbus协议的温湿度采集器设计高翼飞车新生(沈阳工业大学信息科学与工程学院，邮编：110178)摘要：本文叙述一种基于现场总线Modbus协议的温湿度数据采集智能系统的设计与实现。文中针对现有采集温湿度产品的不足，提高了数据传输的速率和可靠性，解决了以往要求传输距离远、测量点数多的难题。采用一体化集成式的数字传感器对温湿度进行检测不但提高了系统的抗干扰能力和可靠性，而且提高了采集器的温湿度测量精度。系统采用分布式结构设计思想，下位机主要完成温湿度的采集与处理，并通过RS一485总线传输至上位机。上位机可以通过设定地址，查询其工作状态，从而实现对于多个采集器的统一管理

3、。这种分布式结构不仅避免了信号固长距离传输引起的损耗，简化了系统的布线，便于增加传感嚣的个数和种类，并且系统易于扩展和升级。关键词：温湿度测量；Modhus协议；ES-485总线；单片机引言以Modbus协议和Rs一485组成的网络为主体构成的温湿度采集系统，具有结构简单、灵活性好、工作稳定、易于控制等优点被广泛应用在工业控制系统中。目前广泛使用的工业产品中都集成了支持串行通信的接口。本文使用这些通信接口和RS-485接VI驱动芯片构成总线型通信网络，从而将多个系统连接成一个分布式温湿度采集系统。温湿度传感器SHTlX采用内部集温湿度敏感单元于一体的集成式数字传感器，取代了传统的热敏电阻和湿敏

4、电容两个独立的传感器，既减小了系统成本又降低了电路设计的复杂性。文中以SHTl0为例，详细介绍了温湿度采集模块在RS一485网络结构中的软硬件设计。1．系统的总体设计本系统从结构上分为上、下两级，第一级是下位机(即前端采集系统)；第二级是上位机。下位机由单片机、温湿度传感器组成，其任务是完成测量点的温湿度的测量，并且通过串行通信的方式向上位机传送测量数据。系统结构框图如图1所示。本系统中由主机(PC机)、单片机和温湿度传感器构成。本套系统实际上构成了一个分布式测控系统，其,PC机、单片机为主机，温湿度采集模块为从机。图1温湿度采集系统结构框图195信息科学与工程技术2．2Modbus协议温湿度

5、采集器与主机的通信采用Modbus协议。Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言，采用主从方式的通信协议，由主机发送命令请求，从机根据接收到的命令发返回信息”】。主设备可单独和从设备通信，也能以广播方式和所有从设备通信。如果单独通信，从设备返回一消息作为回应，如果是以广播方式查询的，则不作任何回应。Modbus协议建立了主设备查询的格式：设备(或广播)地址、功能代码、所有要发送的数据、一锗误检测域。从设备回应消息也由Modbus协议构成，包括确认要行动的域、任何要返回的数据、和一错误检测域。如果在消息接收过程中发生一错误，或从设备不能执行其命令，从设备将建立一错误消息并把它作为回应发

6、送出去。其主从查询一回应周期如图4所示。图4主一从查询一回应周期表2．3温湿度采集的软件设计SHTIO用一组“启动传输”时序来发起一个通信过程。当scK时钟为高电平时，DATA翻转为低电平；在DATA为低电平期间，SCK变为低电平，再翻转为高电平，随后是在SCK时钟高电平时DATA翻转为高电平。在系统测量程序中，首先调用启动脉冲子程序来发起一个命令操作，然后通过上位机发布一组湿度或者温度测量命令(‘00000101’表示相对湿度测量，‘00000011’表示温度测量)后，需要等待测量的结束。这个过程需要大约11／55／210ms，分别对应于8／12／14bit的测量。确切的时间取决于内部晶振的

7、速度，最多有±15％的变化。SHTl0通过将DATA下拉至低电平表示测量的结束，并且自动进入空闲状态。在重新启动时钟线读取测量结果之前，上位机必须等待这个测量结束信号出现在数据线上。在被读取之前，测量结果存储在SHTIO内部的存储器内，这样使得上位机可以继续执行其他任务，在方便的时候再来读取测量结果。温湿度测量程序如下：intmeasure(int*p_value，int*p—checksum，i