【正文】 US命令，仔細(xì)分析 MODBUS協(xié)議，發(fā)現(xiàn)是從機(jī)定時(shí)器接收數(shù)據(jù)幀的時(shí)間設(shè)置不對(duì)，更正后通訊正常。經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析MAX3232芯片，在三個(gè)從機(jī)TXD端接入一個(gè)二極管，同一時(shí)刻只允許一個(gè)從機(jī)的 TXD數(shù)據(jù)端有效，問(wèn)題得到解決。在程序編譯中會(huì)遇到不少關(guān)于這個(gè)的問(wèn)題，其中有一些包含的問(wèn)題，變量定義的問(wèn)題，函數(shù)同名的問(wèn)題，數(shù)據(jù)類(lèi)型重定義的問(wèn)題，不過(guò)經(jīng)過(guò)查找資料，一個(gè)一個(gè)解決了這個(gè)問(wèn)題。更改后的 DS18B20 實(shí)物圖如圖 所示?；趩纹瑱C(jī)的 MODBUS 通訊器設(shè)計(jì)23第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試 硬件調(diào)試 主機(jī)電路板調(diào)試根據(jù)主機(jī)電路原理圖焊接最小系統(tǒng)及 JTAG 調(diào)試接口，下載測(cè)試程序，發(fā)現(xiàn) CPU不能正常連接電腦編譯器，經(jīng)過(guò)仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)將 JTAG 接口 TDI 引腳接入到 STM32 端口 PA12 上，正確接法應(yīng)接到 PA15 端口上，此錯(cuò)誤導(dǎo)致編譯器不能連接 CPU 下載程序調(diào)試，更正此錯(cuò)誤后芯片連接正常，JTAG 更正處如圖 所示。操作的步驟如下： 在 A0 為低電平的狀態(tài)下，寫(xiě)入一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，該字節(jié)為寄存器地址。本系統(tǒng)主要用液晶實(shí)時(shí)顯示線(xiàn)圈狀態(tài)和寄存器的值。ISP/IAP 命令寄存器 ISP_CMD：用于選擇 EEPROM 的模式。由于需要保存的參數(shù)較少，直接使用片內(nèi)的EEPROM 來(lái)保存修改的參數(shù)。圖開(kāi)始是否接收完 ？地址是否匹配 ？C R C 是否校驗(yàn)正確 ？數(shù)據(jù)處理向上位機(jī)返回?cái)?shù)據(jù)結(jié)束NYYNNY圖 數(shù)據(jù)幀處理流程圖基于單片機(jī)的 MODBUS 通訊器設(shè)計(jì)19上位機(jī)對(duì)發(fā)回來(lái)的幀進(jìn)行處理，判斷是否正確后執(zhí)行對(duì)應(yīng)的處理。在前提條件滿(mǎn)足的情況下才能提取功能位和數(shù)據(jù)位。數(shù)據(jù)幀 10 位，1 個(gè)起始位，8 個(gè)數(shù)據(jù)位，1 個(gè)停止位，無(wú)校驗(yàn)。所以中斷函數(shù)只負(fù)責(zé)接受數(shù)據(jù)幀，而對(duì)于接收數(shù)據(jù)幀的處理則放在主函數(shù)里。TMOD（定時(shí)器寄存器）GATE C/T* M1 M0 GATE C/T* M1 M0T1 方式字段 T0 方式字段TMOD |= 0X20 即定時(shí)器 T1 工作在方式 2（自動(dòng)重裝的 8 位定時(shí)器） 。 圖 溫度檢測(cè)模塊基于單片機(jī)的 MODBUS 通訊器設(shè)計(jì)17第 4 章 軟件設(shè)計(jì) 串口通信模塊串行通信是實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與 PC 及通信的一種基本方式。為讀寫(xiě)以及溫度轉(zhuǎn)換可以從數(shù)據(jù)線(xiàn)本身獲得能量，不需要外接電源。 C 范圍內(nèi)精度為177。 C 至+125 ℃。F) (7)、內(nèi)置 EEPROM，限溫報(bào)警功能。 (6)、檢測(cè)溫度范圍為 –55176。 (2)、先進(jìn)的單總線(xiàn)數(shù)據(jù)通信。溫度檢測(cè)模塊電路如圖 所示。有 ISP 和 IAP 功能，強(qiáng)抗干擾和降低 EMI 性能。FLASH 程序儲(chǔ)存 4K64K，RAM 數(shù)據(jù)儲(chǔ)存 512B－1280B。MAX3232 在最差工作條件下能夠保證 120kbps 的數(shù)據(jù)速率。MAX3232 具有二路接收器和二路驅(qū)動(dòng)基于單片機(jī)的 MODBUS 通訊器設(shè)計(jì)14器，提供 1uA 關(guān)斷模式，有效降低功效并延遲便攜式產(chǎn)品的電池使用壽命。芯片外部電路圖如圖 所示。JTAG 的系統(tǒng)板設(shè)計(jì)和連線(xiàn)關(guān)系如圖 所示。TAP 控制器的狀態(tài)機(jī)通過(guò) TCK 和TMS 進(jìn)行狀態(tài)的改變，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和指令的輸入。具有 JTAG 口的芯片都有如下 JTAG 引腳定義：TCK——測(cè)試時(shí)鐘輸入；TDI——測(cè)試數(shù)據(jù)輸入，數(shù)據(jù)通過(guò) TDI 輸入 JTAG 口；基于單片機(jī)的 MODBUS 通訊器設(shè)計(jì)13TDO——測(cè)試數(shù)據(jù)輸出，數(shù)據(jù)通過(guò) TDO 從 JTAG 口輸出；TMS——測(cè)試模式選擇，TMS 用來(lái)設(shè)置 JTAG 口處于某種特定的測(cè)試模式?，F(xiàn)在多數(shù)的高級(jí)器件都支持 JTAG 協(xié)議，如 DSP、FPGA 器件等。AT45DB161D 支持 RapidS 串行接口，適用于要求高速操作的應(yīng)用。 圖 開(kāi)機(jī)界面 圖 主界面34567890PDEVGNBRSTCLAKIHUYF_WMOeadrX圖 TFT 液晶及 CPU 引腳接口基于單片機(jī)的 MODBUS 通訊器設(shè)計(jì)12 存儲(chǔ)模塊由于主機(jī)采用 寸 TFT 觸摸屏作為界面顯示，像素點(diǎn)為 480*272，需要大量圖片數(shù)據(jù)信息，而主芯片內(nèi)部 Flash 只有 512KB，最多只能存放兩張圖片，所以本系統(tǒng)采用了外擴(kuò)存儲(chǔ)器的方法存儲(chǔ)圖片數(shù)據(jù)。兩個(gè)圖層都具備 16 位真彩的顯示能力。三端 IC 是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。PE21456VBATCMR7OS_IN8U0DF+、如圖 STM32F103VET6 最小系統(tǒng)電路基于單片機(jī)的 MODBUS 通訊器設(shè)計(jì)10 電源模塊主機(jī)系統(tǒng)供電采用 Lm7805 穩(wěn)壓出 5V，供給 LT1117 輸入，使得輸出為 主芯片所需的電源，電源模塊原理圖如圖 所示。增強(qiáng)型系列時(shí)鐘頻率達(dá)到 72MHz，是同類(lèi)產(chǎn)品中性能最高的產(chǎn)品；基本型時(shí)鐘頻率為 36MHz，以 16 位產(chǎn)品的價(jià)格得到比 16 位產(chǎn)品大幅提升的性能，是 16 位產(chǎn)品用戶(hù)的最佳選擇。圖 為軟件的總體流程圖。從機(jī)主控芯片則有兩種選擇： STM 系列的 STM8S105K4，此芯片編程簡(jiǎn)單，單片機(jī)價(jià)格便宜，與傳統(tǒng) 51 單片機(jī)編程方法兼容，內(nèi)部資源豐富，下載程序簡(jiǎn)單，可在線(xiàn)調(diào)試，但需特定下載器，而且下載器價(jià)格昂貴。方案一連接簡(jiǎn)單，操作方便，只需開(kāi)發(fā)從機(jī)模塊與電腦通訊，只需編寫(xiě)從機(jī)MODBUS 通訊協(xié)議代碼。綜合調(diào)試，主機(jī)控制板與從機(jī)控制板進(jìn)行 MODBUS 通訊，分別控制各個(gè)功能塊。選擇單片機(jī)型號(hào)，經(jīng)過(guò)對(duì)常用編譯軟件的相關(guān)了解，對(duì)單片機(jī)性能及控制方法做簡(jiǎn)單測(cè)試。購(gòu)買(mǎi)元器件并焊接，制作通訊器。◆ 在建筑市場(chǎng)，醫(yī)療機(jī)構(gòu)、公用建筑、民用住宅、船舶等行業(yè)在“ 透明就緒”中使用他們?cè)械膯纹瑱C(jī) 232 網(wǎng)絡(luò)，從而大大的降低了實(shí)施費(fèi)用。它允許 MODBUS 協(xié)議與單片機(jī) 232 接口結(jié)合 , 在單片機(jī)串口中嵌入 MODBUS信息幀, 成為 MODBUS/RTU 或 MODBUS/ASCII, 在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中, 具有很高的性能價(jià)格比, 是一種真正開(kāi)放的理想解決方案。比較好的方法是各站點(diǎn)都采用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，而不必為每一種協(xié)議開(kāi)發(fā)一個(gè)通訊接口。另外，上級(jí)管理網(wǎng)也需要與子站交互數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)全局的監(jiān)控和優(yōu)化。這樣使系統(tǒng)的更新、擴(kuò)展和升級(jí)變得非常困難，對(duì)系統(tǒng)任何一部分的修改都有可能對(duì)其它部分造成影響，從而導(dǎo)致大量且煩瑣的軟件和硬件的修改。MODBUS 廣 泛 的 應(yīng) 用 于 程 序 自 動(dòng) 化 、 工 業(yè) 自 動(dòng) 化 、 智 能 建 筑 、 輸 配 電 通 訊協(xié) 議 、 智 能 電 表 、 車(chē) 用 通 訊 。當(dāng)使用現(xiàn)有老式控制系統(tǒng)的用戶(hù)發(fā)現(xiàn)自己需要擴(kuò)充現(xiàn)場(chǎng)儀表或者增加遠(yuǎn)程控制器的時(shí)候，他們都會(huì)采用 MODBUS 作為一個(gè)能夠解決復(fù)雜問(wèn)題的簡(jiǎn)單解決方案。今天，許多終端用戶(hù)依然青睞那些直接讀出和編程簡(jiǎn)單的單回路控制器。有了 MDS 方程站，在實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單控制任務(wù)、多變量控制任務(wù)（例如監(jiān)視和控制一個(gè)蒸煮器里的紙漿液位或者使用來(lái)自多個(gè)流量、溫度和壓力變送器的輸入信號(hào)實(shí)現(xiàn)質(zhì)量流量計(jì)算）時(shí)就不再需要 PLC 或者大型控制器了。還有一種方案也是可能的，那就是把控制設(shè)備安裝在現(xiàn)場(chǎng)，然后通過(guò) MODBUS 使其與中央控制系統(tǒng)進(jìn)行通訊。在大多數(shù)工廠(chǎng)里，現(xiàn)場(chǎng)儀表采用單獨(dú)的控制室直連對(duì)絞線(xiàn)電纜連接到控制系統(tǒng)。目前，支持 Modbus 的廠(chǎng)家超過(guò) 400 家，支持 Modbus 的產(chǎn)品超過(guò) 600 種。它制定了消息域格局和內(nèi)容的公共格式。它已經(jīng)成為一種通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。STM32 單片機(jī)的 MODBUS通訊器畢業(yè)論文目 錄摘 要 IABSTRACT II第 1 章 緒 論 1 概述 ......................................................1 目的與意義 ..........................................2 發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望 ..........................3 研究的主要內(nèi)容和步驟 ......................4 主要內(nèi)容 .......................................4 設(shè)計(jì)的步驟 ...................................4第 2 章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 6 設(shè)計(jì)方案選擇 .......................................6 芯片選擇 ..............................................6 軟件方案設(shè)計(jì) ......................................7第 3 章 硬件電路設(shè)計(jì) 9 主機(jī) CPU 模塊 ....................................9 電源模塊 ............................................10 液晶顯示模塊 ....................................102 存儲(chǔ)模塊 ............................................12 程序調(diào)試下載模塊 ............................12 串口通訊模塊 ....................................13 從機(jī)主控模塊 ....................................14 LED 燈顯示模塊 ................................15 溫度檢測(cè)模塊 ....................................15第 4 章 軟件設(shè)計(jì) 17 串口通信模塊 .....................................17 數(shù)據(jù)幀處理模塊 .................................17 參數(shù)保存模塊 .....................................19 液晶顯示模塊 .....................................20第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試 23 硬件調(diào)試 ............................................23 主機(jī)電路板調(diào)試 .........................23 從機(jī)電路板調(diào)試 .........................24 軟件件調(diào)試 ........................................24 調(diào)試平臺(tái) .....................................24 調(diào)試問(wèn)題 .....................................25 調(diào)試結(jié)果 ............................................26參考文獻(xiàn) 283致 謝 29附錄 1 主機(jī)硬件原理圖 30附錄 2 從機(jī)硬件原理圖 31附錄 3 主機(jī) PCB 實(shí)物圖 32附錄 4 從機(jī) PCB 實(shí)物圖 33附錄 5 主機(jī)通訊程序代碼 34附錄 6 從機(jī)通訊程序代碼 38基于單片機(jī)的 MODBUS 通訊器設(shè)計(jì)1第 1 章 緒 論 概述Modbus 是由 Modicon 在 1979 年發(fā)明的，是全球第一個(gè)真正用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的總線(xiàn)協(xié)議。通過(guò)此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)和其它設(shè)備之間通訊。它描述了控制器請(qǐng)求訪(fǎng)問(wèn)其它設(shè)備的過(guò)程，如何回應(yīng)來(lái)自其它設(shè)備的請(qǐng)求，以及怎樣偵測(cè)錯(cuò)誤并記錄。Modbus 具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)放，用戶(hù)可以免費(fèi)、放心地使用 Modbus 協(xié)議，不需要交納許可證費(fèi)，也不會(huì)侵犯知識(shí)產(chǎn)權(quán)。用戶(hù)使用容易，廠(chǎng)商開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單?；趩纹瑱C(jī)的 MODBUS 通訊器設(shè)計(jì)2到目前為止，我們僅僅涉及到了簡(jiǎn)單的 MODBUS 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。這是一種多功能控制器，它能夠執(zhí)行很多種類(lèi)型的控制功能和運(yùn)算。由于PLC 和 DCS 都已經(jīng)智能化，因此現(xiàn)在 PID 控制器也智能化了?，F(xiàn)代的控制領(lǐng)域持續(xù)不斷的產(chǎn)生和應(yīng)用諸如現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)等先進(jìn)概念，MODBUS 的簡(jiǎn)單性以及它的便于在許多通訊媒介上實(shí)施應(yīng)用的特點(diǎn)一直使它受到最廣泛的支持，并且成為全球應(yīng)用最廣泛的工業(yè)協(xié)議。MODBUS 便于使用、非?？煽?、價(jià)格低廉并且可以連接到控制工業(yè)領(lǐng)域幾乎所有的傳感器和控制設(shè)備。不具備開(kāi)放性，各個(gè)部分的聯(lián)系過(guò)于緊密，使系統(tǒng)過(guò)于復(fù)雜。由于傳統(tǒng)工業(yè)控制系統(tǒng)的帶來(lái)的不便，造成形成了大量的“信息孤島” ，但是，對(duì)于工業(yè)控制而言，各站點(diǎn)之間不是孤立的，它們必須互相配合、協(xié)調(diào)才能保證產(chǎn)品質(zhì)量和實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，這就需要各站點(diǎn)能互通訊息。因此，怎樣有效集成數(shù)據(jù)，避免信息孤島的出現(xiàn)，是工業(yè)控制領(lǐng)域中常遇到難點(diǎn)問(wèn)題之一。同時(shí)， 隨著單片機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展, 單片機(jī)技術(shù)已逐步進(jìn)入工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域, 單片機(jī)以體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、應(yīng)用方便等優(yōu)勢(shì)。 ◆ 在工業(yè)市場(chǎng)，食品與飲料、微電子、制藥、汽車(chē)等行業(yè)則高度的受益于“透明就緒”中從 IT 系統(tǒng)貫通到車(chē)間層單片機(jī)的統(tǒng)一全局網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。構(gòu)建各個(gè)模塊功能，利用 Altium designer 軟件畫(huà)原理圖及 PCB。對(duì)單片機(jī)控制的理論以及涉及到的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，例如：如何建立單片機(jī)