【正文】 吉 林 化 工 學(xué) 院 信 控 學(xué) 院 專 業(yè) 綜 合 設(shè) 計(jì) 說 明 書基 于 Modbus 協(xié) 議 的 數(shù) 據(jù) 采 集 系 統(tǒng)吉 林 化 工 學(xué) 院Jilin Institute of Chemical Technology吉 林 化 工 學(xué) 院 信 息 與 控 制 工 程 學(xué) 院 專 業(yè) 綜 合 設(shè) 計(jì) 說 明 書 I 獨(dú) 創(chuàng) 聲 明本 人 鄭 重 聲 明 ： 所 呈 交 的 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 )， 是 本 人 在 指 導(dǎo) 老 師 的 指 導(dǎo) 下 ， 獨(dú) 立進(jìn) 行 研 究 工 作 所 取 得 的 成 果 ， 成 果 不 存 在 知 識(shí) 產(chǎn) 權(quán) 爭(zhēng) 議 。 盡 我 所 知 ， 除 文 中 已 經(jīng)注 明 引 用 的 內(nèi) 容 外 ， 本 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 不 含 任 何 其 他 個(gè) 人 或 集 體 已 經(jīng) 發(fā) 表 或 撰 寫 過的 作 品 成 果 。 對(duì) 本 文 的 研 究 做 出 重 要 貢 獻(xiàn) 的 個(gè) 人 和 集 體 均 已 在 文 中 以 明 確 方 式 標(biāo)明 。本 聲 明 的 法 律 后 果 由 本 人 承 擔(dān) 。 作 者 簽 名 : 二 〇 一 〇 年 九 月 二 十 日 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 使 用 授 權(quán) 聲 明本 人 完 全 了 解 濱 州 學(xué) 院 關(guān) 于 收 集 、 保 存 、 使 用 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 的 規(guī) 定 。本 人 愿 意 按 照 學(xué) 校 要 求 提 交 學(xué) 位 論 文 的 印 刷 本 和 電 子 版 ， 同 意 學(xué) 校 保 存 學(xué) 位論 文 的 印 刷 本 和 電 子 版 ， 或 采 用 影 印 、 數(shù) 字 化 或 其 它 復(fù) 制 手 段 保 存 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） ；同 意 學(xué) 校 在 不 以 營(yíng) 利 為 目 的 的 前 提 下 ， 建 立 目 錄 檢 索 與 閱 覽 服 務(wù) 系 統(tǒng) ， 公 布 設(shè) 計(jì)（ 論 文 ） 的 部 分 或 全 部 內(nèi) 容 ， 允 許 他 人 依 法 合 理 使 用 。（ 保 密 論 文 在 解 密 后 遵 守 此 規(guī) 定 ） 作 者 簽 名 : 二 〇 一 〇 年 九 月 二 十 日基 于 Modbus 協(xié) 議 的 數(shù) 據(jù) 采 集 系 統(tǒng) II 專 業(yè) 綜 合 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書一．設(shè)計(jì)題目：基于 MODBUS 協(xié)議的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)二 ． 設(shè) 計(jì) 目 的1． 培 養(yǎng) 學(xué) 生 實(shí) 踐 動(dòng) 手 能 力 及 獨(dú) 立 分 析 和 解 決 工 程 實(shí) 際 問 題 的 能 力 ；2． 培 養(yǎng) 學(xué) 生 的 團(tuán) 隊(duì) 協(xié) 作 精 神 、 創(chuàng) 新 意 識(shí) 、 嚴(yán) 肅 認(rèn) 真 的 治 學(xué) 態(tài) 度 和 嚴(yán) 謹(jǐn) 求 實(shí) 的 工 作 作 風(fēng) ；3． 學(xué) 習(xí) C8051F350 單 片 機(jī) 體 系 結(jié) 構(gòu) 及 程 序 開 發(fā) ；4． 學(xué) 習(xí) 電 路 的 焊 裝 和 硬 件 調(diào) 試 ；5. 編 寫 完 整 的 實(shí) 驗(yàn) 程 序 ， 進(jìn) 行 整 機(jī) 調(diào) 試 ；6. 學(xué) 習(xí) 撰 寫 設(shè) 計(jì) 說 明 書 。三 ． 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 及 要 求設(shè) 計(jì) 并 實(shí) 現(xiàn) 基 于 Modbus 協(xié) 議 的 數(shù) 據(jù) 采 集 系 統(tǒng) 。 系 統(tǒng) 具 有 以 下 基 本 功 能 ：1． 利 用 C8051F350 片 上 系 統(tǒng) 的 24 位 AD 轉(zhuǎn) 換 模 塊 實(shí) 現(xiàn) 對(duì) 外 部 數(shù) 據(jù) 的 采 集 ；2． 使 用 Modbus 通 訊 協(xié) 議 實(shí) 現(xiàn) 單 片 機(jī) 與 上 位 機(jī) 的 通 訊 ；3. 通 過 組 態(tài) 王 軟 件 實(shí) 現(xiàn) 數(shù) 據(jù) 的 實(shí) 時(shí) 顯 示 。四 ． 設(shè) 計(jì) 時(shí) 間 及 進(jìn) 度 安 排設(shè) 計(jì) 時(shí) 間 共 三 周 （ ～ ） ,具 體 安 排 如 下 表 ：周 安 排 設(shè) 計(jì) 內(nèi) 容 設(shè) 計(jì) 時(shí) 間第 一 周 1. 掌 握 C8051F350 單 片 機(jī) 體 系 結(jié) 構(gòu) ；2. 設(shè)計(jì)采樣電路和調(diào)試，并應(yīng)用 Protel 畫出其電路原理圖。 ～第 二 周 1. 學(xué) 習(xí) Modbus 通 信 協(xié) 議 和 組 態(tài) 王 ；2. 編 寫 實(shí) 驗(yàn) 程 序 。 ～第 三 周1. 整 機(jī) 調(diào) 試 ；2. 撰 寫 綜 合 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告 ；3. 答 辯 ?！?． 指 導(dǎo) 教 師 評(píng) 語 及 學(xué) 生 成 績(jī)指 導(dǎo) 教 師 評(píng) 語 :年 月 日成 績(jī) 指 導(dǎo) 教 師 (簽 字 ):吉 林 化 工 學(xué) 院 信 息 與 控 制 工 程 學(xué) 院 專 業(yè) 綜 合 設(shè) 計(jì) 說 明 書 III 目 錄專 業(yè) 綜 合 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書 I摘 要 III第 1 章 概 述 1第 2 章 方 案 選 取 2 通 信 方 式 選 擇 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????2 ADM2852 的 選 擇 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????2第 3 章 硬 件 電 路 設(shè) 計(jì) 3 RS484 通 信 電 路 圖 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3 單 片 機(jī) 最 小 系 統(tǒng) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4 供 電 電 源 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4第 4 章 核 心 元 器 件 的 介 紹 6 C8051F350 微 控 制 器 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????6 24 或 16 位 模 /數(shù) 轉(zhuǎn) 換 器 (ADC0) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????7 端 口 輸 入 /輸 出 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????7 電 壓 基 準(zhǔn) 選 擇 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????7 定 時(shí) 器 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????7第 5 章 系 統(tǒng) 電 源 9第 6 章 結(jié) 論 10參 考 文 獻(xiàn) 11附 錄 1 電 路 原 理 圖 12附 錄 2 程 序 13基 于 Modbus 協(xié) 議 的 數(shù) 據(jù) 采 集 系 統(tǒng) IV 摘 要此 次 專 業(yè) 綜 合 設(shè) 計(jì) 采 用 C8051F350 單 片 機(jī) 、 ADM2582 隔 離 型 RS485 收 發(fā) 器 ， HT7133 穩(wěn) 壓芯 片 、 集 成 RS485 轉(zhuǎn) RS232 轉(zhuǎn) 換 器 構(gòu) 成 的 系 統(tǒng) ， C8051F350 單 片 機(jī) 作 為 下 位 機(jī) ， 應(yīng) 用 組 態(tài) 王 軟 件 編 制 的 上 位 機(jī) 監(jiān) 控 程 序 ， 應(yīng) 用 單 片 機(jī) 內(nèi) 部 集 成 A/D 轉(zhuǎn) 換 器 完 成 對(duì) 實(shí) 時(shí) 電 壓 模 擬 量 的 采 集 和 處理 ， 而 組 態(tài) 王 用 于 對(duì) 下 位 機(jī) 參 數(shù) 讀 寫 、 顯 示 、 報(bào) 警 等 ， 從 而 實(shí) 現(xiàn) 了 一 套 完 整 可 靠 的 電 壓 采 集 監(jiān) 控系 統(tǒng) 。 上 位 機(jī) 和 下 位 機(jī) 通 過 Modbus 通 訊 協(xié) 議 來 進(jìn) 行 數(shù) 據(jù) 的 采 集 。 該 設(shè) 計(jì) 電 壓 采 集 范 圍 在0～ ， 誤 差 范 圍 可 控 制 在 177。該 系 統(tǒng) 具 有 使 用 方 便 、 測(cè) 量 精 確 、 穩(wěn) 定 性 高 、 可 性 強(qiáng) 等 優(yōu) 點(diǎn) ， 可 以 在 很 多 領(lǐng) 域 應(yīng) 用 ， 如 溫度 、 液 位 、 壓 力 等 物 理 量 的 采 集 和 監(jiān) 控 。關(guān) 鍵 字 ： C8051F350， ADM2582， 組 態(tài) 王 ， Modbus 協(xié) 議吉 林 化 工 學(xué) 院 信 息 與 控 制 工 程 學(xué) 院 專 業(yè) 綜 合 設(shè) 計(jì) 說 明 書 1 第 1 章 概 述計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 、 通 信 與 控 制 技 術(shù) 的 發(fā) 展 ， 導(dǎo) 致 自 動(dòng) 化 系 統(tǒng) 的 深 刻 變 革 。 隨 著 微 處 理 器 與 計(jì) 算機(jī) 功 能 的 不 斷 增 強(qiáng) ， 價(jià) 格 急 劇 降 低 ， 計(jì) 算 機(jī) 與 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 系 統(tǒng) 得 到 迅 速 發(fā) 展 。 而 處 于 企 業(yè) 生 產(chǎn)過 程 底 層 的 測(cè) 控 自 動(dòng) 化 系 統(tǒng) ， 由 于 設(shè) 備 之 間 采 用 傳 統(tǒng) 的 一 對(duì) 一 連 線 ， 用 電 壓 、 電 流 的 模 擬 信 號(hào)進(jìn) 行 測(cè) 量 控 制 ， 或 采 用 自 成 體 系 的 封 閉 式 的 集 散 系 統(tǒng) ， 難 以 實(shí) 現(xiàn) 設(shè) 備 之 間 以 及 系 統(tǒng) 與 外 界 之 間信 息 變 換 ， 使 自 動(dòng) 化 系 統(tǒng) 成 為 “信 息 孤 島 ”。 隨 著 現(xiàn) 代 工 業(yè) 的 發(fā) 展 ， 對(duì) 工 業(yè) 設(shè) 備 的 控 制 逐 步 從 單 一 獨(dú) 立 系 統(tǒng) 向 集 散 控 制 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 發(fā) 展 ，因 此 ， 我 們 設(shè) 計(jì) 了 基 于 Modbus 協(xié) 議 實(shí) 現(xiàn) 下 位 機(jī) 對(duì) 電 壓 信 號(hào) 的 采 集 和 組 態(tài) 王 通 信 的 智 能 工 業(yè) 控 制 器監(jiān) 控 系 統(tǒng) ， 它 的 數(shù) 據(jù) 通 信 系 統(tǒng) 由 數(shù) 據(jù) 的 發(fā) 送 設(shè) 備 、 接 收 設(shè) 備 、 作 為 傳 輸 介 質(zhì) 的 總 線 、 通 信 協(xié) 議組 成 。 本 設(shè) 計(jì) 雖 然 是 簡(jiǎn) 單 的 用 單 片 機(jī) 內(nèi) 部 集 成 A/D 轉(zhuǎn) 換 器 進(jìn) 行 電 壓 采 樣 ， 但 是 利 用 此 原 理 ， 并 將設(shè) 計(jì) 稍 加 改 動(dòng) ， 就 會(huì) 演 變 成 很 多 工 業(yè) 自 動(dòng) 化 監(jiān) 控 系 統(tǒng) ， 例 如 對(duì) 溫 度 、 壓 力 、 液 位 等 工 業(yè) 現(xiàn) 場(chǎng) 參數(shù) 的 精 確 控 制 ， 并 且 可 以 利 用 上 位 組 態(tài) 軟 件 實(shí) 現(xiàn) 現(xiàn) 場(chǎng) 參 數(shù) 的 讀 寫 、 顯 示 、 越 限 報(bào) 警 等 實(shí) 現(xiàn) 了 一 個(gè)完 整 的 工 業(yè) 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 。 現(xiàn) 場(chǎng) 總 線 是 當(dāng) 今 自 動(dòng) 化 領(lǐng) 域 技 術(shù) 發(fā) 展 的 熱 點(diǎn) 之 一 ， 被 譽(yù) 為 自 動(dòng) 化 領(lǐng) 域 的 計(jì) 算 機(jī) 局 域 網(wǎng) 。 它的 出 現(xiàn) ， 將 對(duì) 該 領(lǐng) 域 的 技 術(shù) 發(fā) 展 產(chǎn) 生 重 要 影 響 ， 而 本 設(shè) 計(jì) 所 運(yùn) 用 的 Modbus 協(xié) 議 更 是 現(xiàn) 場(chǎng) 總 線 中應(yīng) 用 較 為 廣 泛 的 一 種 總 線 技 術(shù) 。基 于 Modbus 協(xié) 議 的 數(shù) 據(jù) 采 集 系 統(tǒng) 2 第 2 章 方 案 選 取 通 信 方 式 選 擇用 通 信 方 式 來 看 ， 有 兩 種 總 線 方 式 即 ： RS232 總 線 和 RS485 總 線 。方 案 一 ： 采 用 采 用 RS232 串 行 總 線 方 式 ， 它 是 外 部 串 行 總 線 ，