【正文】 15 470nFC910KR2VCCGNDNRST123RST/45678910111213XTAL214XTAL115GND1617181920212223242526ALE/2728EX_LVD/293031323334353637VCC38394041424344U1STC125A60S212Y110pFC1810pFC19GND GNDXTAL1 XTAL2NRSTXTAL1XTAL2 GNDVCCRXDTXDTXD1 RXD1LED1 LED2 LED3 LED4 LED5 LED6LED7 LED8C1C2C3C4KEY1KEY2KEY3KEY4KEY5TEMPLAN_RIGHTLAN_LEFTabc defgh 圖 從機(jī)主控模塊最小系統(tǒng) LED 燈顯示模塊 LED 燈模塊采用 8 個(gè) 0805 封裝的 LED 顯示， LED 模塊電路圖如圖 所示。下面簡(jiǎn)單介紹 MAX3232 芯片。標(biāo)準(zhǔn)的 JTAG 接口是 4 線： TMS、TCK、 TDI、 TDO，分別為模式選擇、時(shí)鐘、數(shù)據(jù)輸入和 數(shù)據(jù)輸出 線。 10 OUT3IN1GND2U1LM7805IN3GND1OUT2U2 LT1117GND GND10uFC210uFC3912VGNDGND GND GND10uFC1GND3V3VCC3V3GND10uFC1310nFC1410nFC15100nFC1610uFC1710uHL110uHL210RR110RR2GND3V3 VDDA VREF+VREFVSSAD1POWER470RR143V3GNDGND912V電源123P4Header 3100nFC4100nFC5100nFC6100nFC7100nFC8100nFC9100nFC10100nFC11100nFC12 圖 電路圖 液晶顯示模塊 主機(jī)系統(tǒng)采用 寸 TFT 液晶顯示屏做界面顯示， 寸彩色 TFTLCD 顯示模塊的內(nèi)置 LCD 控制器以及顯存，對(duì) 寸模塊進(jìn)行操作時(shí)，實(shí)際上是對(duì) LCD 控制器 的控制寄存器、顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行操作 。 STC 系列的 STC12C5A60S2，此芯片編程簡(jiǎn)單，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，下載程序只需 RS232 接口即可將程序下載到單片機(jī)，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。 搭建測(cè)試平臺(tái)，通 訊 器軟硬件調(diào)試。然而，子站 是采用不同開(kāi)發(fā)平臺(tái)、不同通訊協(xié)議組成的 結(jié) 構(gòu)系統(tǒng)，可能由不同的廠家和 個(gè) 體 開(kāi)發(fā)。諸如 MODBUS 等數(shù)字化通訊協(xié)議能夠給這些一直單機(jī)運(yùn)行的儀表注入一些新的活力。 Modbus 可以支持多種電氣接口，如 RS23 RS485 等，還可以在各種介質(zhì)上傳送，如雙絞線、光纖、無(wú)線等。 本系統(tǒng) 從機(jī)以STC12C5A60S2 為基本平臺(tái)， 利用 RS232 串口 實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)通訊 ， 用單片機(jī)的 內(nèi)部 RAM 寄存器 模擬協(xié)議中的 寄存器 ，根據(jù)寄存器的值調(diào)節(jié)單片機(jī) PWM 輸出，改變 LED 燈的亮度，單片機(jī) 讀取實(shí)時(shí)溫度 。 本系統(tǒng)上位機(jī) 以 STM32F103RBT6 為平臺(tái) ， 通過(guò) 寸 TFT 觸摸屏 實(shí)現(xiàn) 查詢從機(jī)、設(shè)置從機(jī)參數(shù) 等功能 ，實(shí)時(shí)顯示從機(jī)的通訊狀態(tài)、寄存器的值、溫度 測(cè)量值 。 Modbus 的幀格式簡(jiǎn)單、緊湊 、 通俗易懂。通過(guò)對(duì)這 些控制器進(jìn)行多分支網(wǎng)絡(luò)連接，可以創(chuàng)造一個(gè)自己的小型分散控制系統(tǒng) 。要為每種協(xié)議寫(xiě)一個(gè)轉(zhuǎn)換接口或驅(qū)動(dòng)是比較繁瑣的，特別是在站點(diǎn)和協(xié)議較多的時(shí)候。 設(shè)計(jì)的步驟 本次設(shè)計(jì)的課題是基于單片機(jī)的 MODBUS 通訊器的設(shè)計(jì)，主要的研究方法步驟如下： 對(duì)整個(gè) MODBUS 通訊協(xié)議的構(gòu)成、要求、應(yīng)用等進(jìn)行大概的了解，明確課題的定位和所要解決的問(wèn)題。 根據(jù) 比較 ， 本系統(tǒng)從機(jī) 主控芯片 采用 STC12C5A60S2， 利用串口通訊芯片 MAX3232與上位機(jī)連接，系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示。 液晶顯示模塊 及 CPU 引腳 接口電路如圖 所示。 JTAG 編程 方式是在線編程，傳統(tǒng)生產(chǎn)流程中先對(duì)芯片進(jìn)行預(yù)編程再裝到板上因此而改變，簡(jiǎn)化的流程為先固定 器件到電路板上，再用 JTAG 編程，從而大大加快工程進(jìn)度。 采用專有低壓差發(fā)送器輸出級(jí)，利用雙電 壓 在 至 電源供電時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)真正的 RS232 性能，器件僅需四個(gè) 的外部小尺寸電 壓 電容。 利用 STC 單片機(jī) 8 個(gè) I/O 端口分別控制 8 路 LED， 每一路都用 100 級(jí) PWM 來(lái)調(diào)節(jié)LED 亮度，每一路亮度值都可通過(guò)從機(jī)按鍵設(shè)置值， 也可在主機(jī)觸摸屏上設(shè)置每一路亮度值，也可以直接控制每 一路 LED 亮滅，通過(guò) MODBUS 命令下置到從機(jī)單片機(jī)，從機(jī)單片機(jī)根據(jù)亮度值修改 LED 亮度。 多樣封裝形式，適應(yīng)不同硬件系統(tǒng)。 在串行通信的實(shí)現(xiàn)中， 本系統(tǒng)采用了串口通信工作 方式一，波特率 115200 的方案。并執(zhí)行相關(guān)功能。 圖 STC內(nèi)部 EEPROM部分 地址 液晶顯示模塊 本系統(tǒng)為了方便現(xiàn)場(chǎng)觀察數(shù)據(jù)和調(diào)試，加上了液晶顯示。 圖 更改后的 DS18B20實(shí)物圖 軟件件調(diào)試 調(diào)試平臺(tái) 軟件調(diào)試也是此系統(tǒng)最關(guān)鍵的一步了，也是有難度的一步。 從機(jī)控制板實(shí)時(shí)顯示溫度值，將采集到的溫度值存入 MODBUS寄存器，供主機(jī)查詢，8個(gè) LED燈亮度分別反映 MODBUS內(nèi)部寄存器模擬量，可通過(guò)按鍵操作修改 MODBUS內(nèi)部寄存器值，從機(jī)控制板運(yùn)行實(shí)物圖如圖 。 圖 調(diào)試平臺(tái) 25 調(diào)試問(wèn)題 關(guān)于工程的建立 ： .C、 .h文件的處理。通過(guò)取字幕軟件可以提取漢字、字母、圖形的編碼，然后通過(guò) 彩屏 顯示。 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 數(shù) 據(jù)結(jié) 束NYYNNY 圖 數(shù)據(jù)幀處理流程圖 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。 TMOD（定時(shí)器寄存 器） GATE C/T* M1 M0 GATE C/T* M1 M0 T1 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）。 C 至+125 ℃ 。溫度檢測(cè)模塊電路如圖 所示 。 MAX3232 具有二路接收器和二路驅(qū)動(dòng)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。 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； TDO——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。 兩個(gè)圖層都具備 16 位真彩的顯示能力 。 圖 為軟件 的總體 流程圖 。 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。 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。當(dāng)使用現(xiàn)有老式控制系統(tǒng)的用戶發(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。 在大多 數(shù)工廠里，現(xiàn)場(chǎng)儀表采用單獨(dú)的控制室直連對(duì)絞線電纜連接到控制系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞 : Modbus、 LED、 寄存器、 RS23 STC12C5A60S溫度報(bào)警 、 STM32F103 II The design of MODBUS municator based on MCU Abstract : With the fieldbus using in the industrial application widely and popularly, modbus is more weled as one of its simple agreement. According to the RTU schema of modbus in modbus agreement, the paper mainly achieves the function of reading register, writing single register and multiple registers etc. The slave of system uses the STC12C5A60S2 as the basic platform and RS232 to realize the munication with the Host puter. The system will use the register of internal ram in mcu to simulate the register in agreement , and according to the value of register it can adjust the mcu output of PWM, change the brightness of LED, and acquire the real time temperature. The Host puter of system uses STM32F103RBT6 as platform, by the inches touching screen, it will realize the function of querying slave ,setting parameter of the slave, displaying the munication status of slave and the value of register and temperature measured. Besides, the system also has preservation of power down and temperature alarm functions. Keywords: Modbus、 LED、 Register、 RS23 STC12C5A60S Temperature Alarm、STM32F103 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 協(xié)議 。 二、 進(jìn)度安排及完成時(shí)間： （ 1）第一周至第三周：查閱資料、撰寫(xiě)文獻(xiàn)綜述和開(kāi)題報(bào)告 ； （ 2）第四周至第五周： 利用 Altium designer 軟件畫(huà)原理圖及 PCB； （ 3）第六周至第十一周；編寫(xiě)代碼并完成調(diào)試工作 ； （ 4）第十二周至第十三周：撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō) 明書(shū) ； （ 5）第十四周：畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯； 目 錄 摘 要 ............................................................................................................................... I ABSTRACT ...................................................................................................................... II 第 1 章 緒 論 ............................................................................................................. 1 概述 ........................................................................................................