【正文】 7]陳鑫、[J].(3):[8]王綱常、[J].(6):[9]姜風(fēng)武、[J].(4):[10] GB/T ，第1部分：Modbus應(yīng)用協(xié)議[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.[11] GB/T ，第2部分：Modbus協(xié)議在串口鏈路上的實(shí)現(xiàn)指南[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.[12]黃海容．在Windows95下實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與單片機(jī)AT89C51的串行通信．微型機(jī)與應(yīng)用．1999．[13]“A Power Line Communication Tutorial Challenges and Technologies”．Phil Sutterlin and Walter Downey Echelon Corporation [15]Modbus通信編程．：／／member．netease．／Maoyang／ [16]ModbusPlus Planning and Installation．：／／．modicon．／teehpubs／toc6．html致謝本設(shè)計(jì)從開題到方案的設(shè)計(jì)、具體電路試驗(yàn)及論文寫作的實(shí)施始終是在老師們的精心指導(dǎo)和周密安排下進(jìn)行的。⑶設(shè)計(jì)了一個(gè)基于Modus通訊協(xié)議的單片機(jī)通信系統(tǒng)。本次設(shè)計(jì)功能基本實(shí)現(xiàn)：A機(jī)通過無線模塊控制B機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度或者時(shí)鐘顯示實(shí)現(xiàn)短距離無線通訊，B機(jī)還做為從機(jī)通過Modbus與PC機(jī)通訊，將從A機(jī)無線獲得的時(shí)鐘信號和溫度信號傳輸給上位機(jī)顯示實(shí)現(xiàn)長距離有線通訊。RS232485模塊有：MAX232芯片、MAX485芯片、USB轉(zhuǎn)串口線。第６章 通訊系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)本章節(jié)主要說明本課題設(shè)計(jì)的作品，對整體作品的實(shí)物及各部分功能模塊實(shí)物作了全面的介紹，并對本課題設(shè)計(jì)的作品結(jié)果作了全面的分析與評價(jià)。所以程序中需要初始化無線模塊、串口、定時(shí)器等；Modbus協(xié)議都在主程序中得以體現(xiàn)。通過邏輯地址我們可以知道要處理的數(shù)據(jù)，通過邏輯地址長度我們可以知道需要返回的字節(jié)數(shù)。發(fā)送接收緩沖區(qū)再與單片機(jī)的串口鎖存器sbuf進(jìn)行交換來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的發(fā)送與接收，在程序中還同時(shí)使用偶校驗(yàn)來對傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測；在此設(shè)置串口中斷服務(wù)程序，當(dāng)接收或者發(fā)送完8個(gè)數(shù)據(jù)后進(jìn)入服務(wù)程序內(nèi)處理以上功能。設(shè)計(jì)中返回了1個(gè)模擬量的數(shù)據(jù)，因?yàn)橐粋€(gè)模擬量需要2個(gè)字節(jié)所以共2個(gè)字節(jié)。（在返回的信息中一個(gè)模擬量需要返回兩個(gè)字節(jié)）。、高8位：表示想讀取的模擬量的邏輯地址,本次設(shè)計(jì)中的溫度邏輯地址為0x01；小時(shí)的邏輯地址為0x02。本章主要介紹報(bào)文處理的軟件實(shí)現(xiàn)，并簡要介紹整體A機(jī)時(shí)鐘和B機(jī)溫度信號無線交換的軟件流程圖。平時(shí)MAX232的9腳輸出高電平，經(jīng)Q1倒相后，使MAX485的RE和DE為低電平而處于數(shù)據(jù)接收狀態(tài)。MAX485是通過兩個(gè)引腳RE（2腳）和DE（3腳）來控制數(shù)據(jù)的輸入和輸出。PC串口每根線可以提供大約9mA的電流，因此兩根線提供的電流足夠供給這個(gè)電路使用了。如圖45所示，在設(shè)計(jì)NRF24L01無線通訊模塊中要注意的是該芯片低工作電壓在(～)，而普通5v電壓會降低芯片壽命甚至將其燒壞，所以需要對其電平轉(zhuǎn)換，該芯片輸出電壓穩(wěn)定在NRF24L01的工作電壓范圍內(nèi)、輸出電流800mA滿足無線通訊芯片供應(yīng)電源。圖41 最小系統(tǒng)、獨(dú)立按鍵、液晶和數(shù)碼管顯示模塊⑴液晶顯示模塊如圖42所示，采用字符型液晶1602，其具有操作簡單顯示字符多特點(diǎn)，并接R0（104）進(jìn)行對比度調(diào)節(jié)，P0為數(shù)據(jù)接口。通過設(shè)置可屏蔽中斷位為高，則中斷響應(yīng)被禁止。在CSN 狀態(tài)由高變低后可以通過MISO 來讀取狀態(tài)寄存器的內(nèi)容。 R_REGISTER 和W_REGISTER 寄存器可能操作單字節(jié)或多字節(jié)寄存器。當(dāng)CE 為高過程中，數(shù)據(jù)包被不斷的重新發(fā)射。應(yīng)用于發(fā)射模式下FLUSH_TX1110 0001清除TX FIFO 寄存器，應(yīng)用于發(fā)射模式下。當(dāng)讀RX有效數(shù)據(jù)完成后，F(xiàn)IFO 寄存器中有效數(shù)據(jù)被清除。AAAAA 指出讀操作的寄存器地址W_REGISTER001A AAAA寫配置寄存器。 SPI 指令設(shè)置：SPI 接口可能用到的指令在下面有所說明。該模式支持兩個(gè)不同工作頻道的信號同時(shí)接收。⑶ 信號的調(diào)制方式為頻移鍵控(FSK)⑷ 最大數(shù)據(jù)傳輸速率1Mbps ⑸ 最大輸出功率0dB⑹ 獨(dú)特的Shock Burst TM射頻信號發(fā)射模式。因?yàn)镽S485 是一個(gè)差分接口，所以傳輸數(shù)據(jù)時(shí)完全可以抑制來自發(fā)送線的干擾。 ⑺ 最終 CRC寄存器的值就是 CRC 的值。 ⑶ 將 CRC 寄存器向右移一位，最高位填以 0，最低位移出并檢測。在生成 CRC值時(shí)，每個(gè) 8位字節(jié)與寄存器中的內(nèi)容進(jìn)行異或，然后將結(jié)果向低位移位，高位則用“0”補(bǔ)充，最低位（LSB）移出并檢測，如果是 1，該寄存器就與一個(gè)預(yù)設(shè)的固定值進(jìn)行一次異或運(yùn)算，如果最低位為 0，不作任何處理。有時(shí)，由于電噪聲和其它干擾，一組數(shù)據(jù)在從一個(gè)設(shè) 備傳輸?shù)搅硪粋€(gè)設(shè)備時(shí)在線路上可能會發(fā)生一些改變，出錯校驗(yàn)?zāi)軌虮ＷC主機(jī)或者終端不去響應(yīng)那些傳 輸過程中發(fā)生了改變的數(shù)據(jù)，這就提高了系統(tǒng)的安全性和效率，出錯校驗(yàn)使用了 16 位循環(huán)冗余的方法。如果某項(xiàng)事務(wù)處理完成，記錄會給出有關(guān)錯誤13編程（184/384 484 584）可使主機(jī)模擬編程器功能修改PC從機(jī)邏輯14探詢（184/384 484 584）可使主機(jī)與正在執(zhí)行任務(wù)的從機(jī)通信，定期控詢該從機(jī)是否已完成其程序操作，僅在含有功能13的報(bào)文發(fā)送后，本功能碼才得發(fā)送15強(qiáng)置多線圈強(qiáng)置一串連續(xù)邏輯線圈的通斷 數(shù)據(jù)域包含了終端執(zhí)行特定功能所需要的數(shù)據(jù)或者終端響應(yīng)查詢時(shí)采集到的數(shù)據(jù)。在本次設(shè)計(jì)中我們采用RS232轉(zhuǎn)485這個(gè)接口實(shí)現(xiàn)通訊，而因?yàn)镽S485芯片的驅(qū)動能力有限，在實(shí)際應(yīng)用中其實(shí)只能驅(qū)動40多個(gè)從機(jī)而已。終端從機(jī)能對來自主機(jī)的錯誤通訊進(jìn)行識別，并做出不同的錯誤響應(yīng)。當(dāng)數(shù)據(jù)幀到達(dá)終端設(shè)備時(shí)，它通過一個(gè)簡單的“端口”進(jìn)入尋址到的設(shè)備，該設(shè)備去掉數(shù)據(jù)幀的“信 封”（數(shù)據(jù)頭），讀取數(shù)據(jù)。協(xié)議只允許在主機(jī)和終端設(shè)備（軟起動器）之間，而不允許獨(dú)立的終端設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換。 綜合各方面因素的考慮，我們選擇方案一。CC1100 適用于電子消費(fèi)產(chǎn)品、住宅、建筑的自動控制、無線警報(bào)和安全系統(tǒng)等諸多無線應(yīng)用領(lǐng)域。而且nRF24L01價(jià)格在20元左右，性價(jià)比高。工作于2．4 GHz～2。即具有多站能力,這樣用戶可以利用單一的RS485接口方便地建立起設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。RS485接口的最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為4000英尺，實(shí)際上可達(dá)RS485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps接口信號電平比RS232C降低了，就不易損壞接口電路的芯片，針對RS232C的不足，于是就不斷出現(xiàn)了一些新的接口標(biāo)準(zhǔn)，RS485就是其中之一，它具有以下特點(diǎn)：⑷⑶接口的信號電平值較高，易損壞接口電路的芯片，又因?yàn)榕cTTL但是因?yàn)樗鼈鬏數(shù)亩际强梢姷腁SCII字符，RTU傳輸?shù)臄?shù)據(jù)每一個(gè)字節(jié)ASCII都要用兩個(gè)字節(jié)來傳輸，比如RTU傳輸一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)0xF9,ASCII就需要傳輸’F’’9’的ASCII碼0x39和0x46兩個(gè)字節(jié)，這樣它的傳輸?shù)男示捅容^低。這種模式的主要優(yōu)點(diǎn)是傳送中每相鄰的兩字節(jié)之間允許的最大時(shí)間間隔較長，可達(dá)1秒。 MODBUS方案選擇在 Modbus 協(xié)議中，依數(shù)據(jù)在傳輸過程中的具體形式不同，分為兩種模式：ASCII 模式和 RTU模式， 采用哪種模式由用戶自己根據(jù)需要進(jìn)行選擇。⑵B機(jī)可以按A機(jī)的命令顯示時(shí)鐘（與甲時(shí)鐘需同步）或者溫度信息，當(dāng)B機(jī)接受了A機(jī)的命令時(shí)指示燈閃爍一次。第２章　設(shè)計(jì)總思路和法案選擇2．設(shè)計(jì)總體思路基本原理和框圖本次設(shè)計(jì)了基于RS232485為接口，雙絞線為介質(zhì)的MODBUS通訊協(xié)議來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、高穩(wěn)定、高速率、抗干擾能力強(qiáng)的通訊系統(tǒng)，得以在遠(yuǎn)離現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)測。、本論文的主要內(nèi)容考慮到工業(yè)上常常要對一些移動性強(qiáng)的設(shè)備進(jìn)行一些監(jiān)控，本次設(shè)計(jì)了溫度信號實(shí)時(shí)采集顯示。 當(dāng)在Modbus 網(wǎng)絡(luò)上通信時(shí)，此協(xié)議決定了每個(gè)控制器須要知道它們的設(shè)備地址，識別按地址發(fā)來的消息，決定要產(chǎn)生何種行動。Modbus 就是工業(yè)控制器的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中的一種。此協(xié)議定義了一個(gè)控制器能認(rèn)識使用的消息結(jié)構(gòu)，而不管它們是經(jīng)過何種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的。 Modbus 協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語言。【關(guān)鍵詞】 MODBUS NRF24L01 STC89C52 PC機(jī)[Abstract] This design to study how through the MODBUS munication protocol designed to use microcontroller, to bine NRF24L01 wireless transceiver chip temperature realtime acquisition with the host (PC) display. The STC89C52 SCM and DS18B20 temperature acquisition and display digital control, the 1602 LCD, after the pletion of a microcontroller system via RS485 physical layer munication protocol based on MODBUS serial munication through a wireless module to send to send realtime data to the host. After a series of treatments, the temperature can be shown in the two singlechip system in real time and accurately displayed on the host serial port debugging software. After testing, the works based on MODBUS protocol munication.[Key words] The MODBUS nRF24L01 STC89C52 host puter目 錄第１章 緒論 1 Modbus 協(xié)議簡介 1 Modbus 協(xié)議的應(yīng)用 本論文的主要內(nèi)容 1第２章　設(shè)計(jì)總思路和法案選擇 22．設(shè)計(jì)總體思路基本原理和框圖 2 MODBUS方案選擇 2 3 4 本章小結(jié) 4第３章 通訊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的理論原理 5 MODBUSRTU通訊協(xié)議內(nèi)容簡介 5 RS485接口簡介 7 NRF24L01無線模塊內(nèi)容簡介 8 本章小結(jié) 9第４章 通訊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的硬件設(shè)計(jì) 10 10 單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊 獨(dú)立按鍵、液晶和數(shù)碼管顯示模塊 10 11 RS232轉(zhuǎn)RS485通訊接口模塊 11 本章小結(jié) 12第５章 通訊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的軟件設(shè)計(jì) 13 基于MODBUS協(xié)議處理報(bào)文的軟件設(shè)計(jì)： 13 A機(jī)流程圖和說明 16 B機(jī)流程圖和說明 17 本章小結(jié) 18第６章 通訊系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 19 實(shí)物整體外觀 19（PC機(jī)）顯示 20 結(jié)果評價(jià) 21 不足和展望 22參考文獻(xiàn) 23致謝 24附錄一： 系統(tǒng)總原理圖和PCB圖 25附錄二： 單片機(jī)A機(jī)程序 27附錄三： 單片機(jī)B機(jī)程序 40第１章 緒論 Modbus 協(xié)議簡介Modbus是由Modicon（現(xiàn)為施耐德電氣公司的一個(gè)品牌）在1979年發(fā)明的，是全球第一個(gè)真正用于工業(yè)現(xiàn)場的總線協(xié)議?；贛ODBUS協(xié)議的通訊系統(tǒng)【摘 要】 本設(shè)計(jì)研究如何通過MODBUS通訊協(xié)議，設(shè)計(jì)利用單片機(jī)，結(jié)合NRF24L01無線收發(fā)芯片，實(shí)現(xiàn)了溫度實(shí)時(shí)采集與主機(jī)（PC機(jī)）顯示。經(jīng)檢測，作品實(shí)現(xiàn)了基于MODBUS協(xié)議的通訊。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)：截止到2007年，Modbus的節(jié)點(diǎn)安裝數(shù)量已經(jīng)超過了1000萬個(gè)。有了它，不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行集中監(jiān)控。 Modbus 協(xié)議的應(yīng)用 工業(yè)控制已從單機(jī)控制走向集中監(jiān)控、集散控制，如今已進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，工業(yè)控制器連網(wǎng)也為網(wǎng)絡(luò)管理提供了方便。它制定了消息域格局和內(nèi)容的公共格式。這種轉(zhuǎn)換也擴(kuò)展了根據(jù)具體的網(wǎng)絡(luò)解決節(jié)地址、路由路徑及錯誤 測的方法。第一章介紹Modus通訊協(xié)議與它的應(yīng)用；第二章介紹設(shè)計(jì)的總思路和基本原理，對Mdodbus、通訊接口、無線模塊的方案進(jìn)行介紹和選擇；第三章介紹modbus協(xié)議、RS485通訊接口、NRF24L01通訊模塊的內(nèi)容；第四章具體介紹硬件設(shè)計(jì)，最小系統(tǒng)、按鍵液晶數(shù)碼管顯示、電源電路、RS232—485模塊、NRF24L01模塊的硬件設(shè)計(jì)等；第五章介紹Modbus協(xié)議的軟件設(shè)計(jì)、A機(jī)軟件設(shè)計(jì)、B機(jī)軟件設(shè)計(jì)等；第六章介紹整個(gè)作品的實(shí)現(xiàn)，對設(shè)計(jì)的整體外觀、串口顯示、對結(jié)果進(jìn)行評價(jià)；說明了不足之處和設(shè)計(jì)的展望等。功能如圖21所示：MCU—A機(jī)獨(dú)立鍵盤無線收發(fā)模塊A液晶顯示器數(shù)碼管顯示無線收發(fā)模塊BMCU—B機(jī)溫度、時(shí)鐘RS232轉(zhuǎn)485物理層上位機(jī)顯示Modbus協(xié)議溫度、時(shí)鐘電磁波圖21 總體框圖⑴A機(jī)可以顯示時(shí)鐘和采集到的溫度信息，可以向B機(jī)發(fā)送命令，使B機(jī)當(dāng)前顯示的是溫度或時(shí)鐘。其中MCU為各單元的控制中心，無線收發(fā)模塊是實(shí)現(xiàn)A機(jī)和B機(jī)通信的終端；主機(jī)、數(shù)碼管和液晶顯示部分用來觀察系統(tǒng)工作狀態(tài)及無線通信的成功與否。在這種模式中，每個(gè) 8 比特的字節(jié)被轉(zhuǎn)換為兩個(gè) ASCII 字符進(jìn)行傳送。代碼系統(tǒng)：8位二進(jìn)制，十六進(jìn)制數(shù)0.