【正文】 F中的 AD0VREF 位清‘ 0’來使能內(nèi)部電壓基準(zhǔn)。 C8051F350 有兩個電壓基準(zhǔn)選項(xiàng)：內(nèi)部 參考電壓或外部參考電壓。在標(biāo)準(zhǔn) 8051中固定的 “ 弱上拉 ” 可以被總體禁止以節(jié)省功耗。 端口輸入 /輸出 C8051F350/1/2/3有 17個 I/O引腳 (兩個 8位口和一個 1位口 )。 ADC0中包含個可編程增益放大器 ,有 8種增益設(shè)置 ,最大增益可達(dá) 128倍。 C8051F350/1/2/3 采用 28 腳 QFN （也稱為 MLP或 MLF） 封裝或 32 腳 LQFP 封裝。在使用 C2 進(jìn)行調(diào)試時，所有的模擬和數(shù)字外設(shè)都可全功能運(yùn)行。 FLASH存儲器還具有在系統(tǒng)重新編程能力，可用于非易失性數(shù)據(jù)存儲，并允許現(xiàn)場更新 8051固件。 D圖 33 單片機(jī)最小系統(tǒng) AGND9AV+10123411RST/C2CK121314151617181920VDD21DGND222324252627282930VREF+31VREF32C8051F350/25678U2C8051F350/2VDD1KR1Res21KR2Res210uFC10Cap1uFC9CapS1RST 39。有的情況， 485總線芯片的供電電源也會引起干 擾，在這種情況下，需要對供電電源進(jìn)行隔離，圖 33 所示的電路就是消除電源干擾的一種電路設(shè)計(jì)方案。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。應(yīng)用 RS485 可以聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成分布式系統(tǒng)，其允許最 多并聯(lián) 32 臺驅(qū)動器和 32臺接收器。 RS485采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。圖 31，便是選定的方案一的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)框圖。15 kVESD 保護(hù)及信號和電源隔離，該器件適合用于多點(diǎn)傳輸線上的高速通信，內(nèi)部集成隔離式 DCDC 電源，無需外加 DCDC 模塊。 ADM2852 的選擇 RS485 電路總體上可以分為隔離型與非隔離型。它的特點(diǎn)是輸入為差分輸入方式，最大傳輸距離為 1200 米，最大傳輸 速率為 10Mbit/s，其優(yōu)點(diǎn)是在 RS232 基礎(chǔ)上 其抗干擾能力極強(qiáng)，同一根電纜線的 數(shù)據(jù)傳輸可以不受其他線路的干擾，還具有總線收發(fā)器靈敏度很高，能檢測很低的電壓（ 200mV），在遠(yuǎn)距離傳輸時也能使信號得以恢復(fù)。由于發(fā)送電平和接收電平的差僅為 2V到 3V，所以共模抑制能力差，再加上雙絞線上的分布電容，其傳送距離最大為 15M，最高速率為 20Kbit/s。 方案一：采用采用 RS232 串行總線方式，它是外部串行總線，通常我們用 9 針線接口進(jìn)行通信，實(shí)際上只用到 TXD、 RXD、 GND 三根線，單端傳輸方式，最大傳輸距離是 15 米，最大傳輸速度 20Kbit/s，具有 串行傳輸只需要一根傳輸線即可，在成本上可以有一定的節(jié)約 。本設(shè)計(jì)雖然是簡單的用單片機(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，就會演變成很多工業(yè)自動化監(jiān)控系統(tǒng) ，例如對溫度、壓力、液位等工業(yè)現(xiàn)場參數(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)場參數(shù)的讀寫、顯示、越限報(bào)警等 實(shí)現(xiàn)了一個完整的工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)。 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)致自動化系統(tǒng)的深刻變革。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。 7 電壓基準(zhǔn)選擇 7 端口輸入 /輸出 ～ 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。 （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、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 。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。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）不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。 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。 四 ． 設(shè)計(jì)時間及進(jìn)度安排 設(shè)計(jì)時間共三 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。 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 第 5 章 系統(tǒng)電源 8 第 6 章 結(jié)論 15 參考文獻(xiàn) 16 附錄 1 電路原理圖 17 附錄 2 程序 18 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 實(shí)時電壓模擬 量的 采集和處理 ，而組態(tài)王用于對 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)。 該系統(tǒng)具有使用方便、測量精確、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。 隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對工業(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)對電壓信號的采集和組態(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。 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。接收器典型的正工作電平再 +3～ +12V，負(fù)電平在 3～ 12V。而在采用四線連接時，只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對多的通信，也就是只有一個主設(shè)備，其他全為從設(shè)備。 所以基于 RS485 的 優(yōu) 點(diǎn)，本設(shè)計(jì)也采用方案二作為通信方式。 ADM2582 是高集成度數(shù)據(jù)收發(fā)器，支持 177。 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 3 第 3 章 硬件電路設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)方案選定好之后，需要對整個系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程有個具體的思考分析，并拿出一個具體的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案框圖，將整個實(shí)現(xiàn)過程模塊化，便于硬件電路的設(shè)計(jì)和分工焊 接 ，便于硬件的檢錯和硬件的調(diào)試。 RS485總線，在要求通信距離為幾十米到上千米時，廣泛采用 RS485串行總線標(biāo)準(zhǔn)。 RS485 用于多點(diǎn)互連時非常方便，可以省掉許多信號線。平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在 100Kbps 速率以下，才可能使用規(guī)定最長的電纜長度。在沒有強(qiáng)干擾的影響時，信號傳輸?shù)慕K端也可以不加抗共模干擾的電阻。 GND11VCC2GND13RXD4RE5DE6TXD7VCC8GND19GND110GND211VISOOUT12Y13GND214Z15GND216B17A18VISOIN19GND220U1ADM2582E10uFC5103C710uFC1103C3VDDTXRXD+/AD/B100R3100R4R39。 DRXTXADINGND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 5 圖 34 系統(tǒng)電源 IN3OUT21GNDU310uFC18104C15VDDGND1VSRC基于 Modbus 協(xié)議的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 6 第 4 章 核心元器件的介紹 C8051F350 微控制器 C8051F350器件是完全集成的低功耗混合信號片上系統(tǒng)型 MCU， 具有片內(nèi)上電復(fù)位 、 VDD監(jiān)視器、看門狗定時器和時鐘振蕩器的 C8051F41x器件是真正能獨(dú)立工作的片上系統(tǒng) 。調(diào)試邏輯支持觀察和修改存儲器和寄存器，支持?jǐn)帱c(diǎn)、單步、運(yùn)行和停機(jī)命令。端口 I/O 和 /RST 引腳都容許 5V 的輸入信號電壓?？梢允褂脙?nèi)部的 ,也可以用差分外部基準(zhǔn)進(jìn)行比率測量。一個 8位的偏移 DAC允許修正較大的輸入偏移電壓。被選擇作為數(shù)字 I/O的引腳還可以被配置為推挽或漏極開路輸出。這一特性