【正文】 15 470nFC910KR2VCCGNDNRST123RST/45678910111213XTAL214XTAL115GND1617181920212223242526ALE/2728EX_LVD/293031323334353637VCC38394041424344U1STC125A60S212Y110pFC1810pFC19GND GNDXTAL1 XTAL2NRSTXTAL1XTAL2 GNDVCCRXDTXDTXD1 RXD1LED1 LED2 LED3 LED4 LED5 LED6LED7 LED8C1C2C3C4KEY1KEY2KEY3KEY4KEY5TEMPLAN_RIGHTLAN_LEFTabc defgh 圖 從機主控模塊最小系統(tǒng) LED 燈顯示模塊 LED 燈模塊采用 8 個 0805 封裝的 LED 顯示， LED 模塊電路圖如圖 所示。下面簡單介紹 MAX3232 芯片。標準的 JTAG 接口是 4 線： TMS、TCK、 TDI、 TDO，分別為模式選擇、時鐘、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 顯示模塊的內置 LCD 控制器以及顯存，對 寸模塊進行操作時，實際上是對 LCD 控制器 的控制寄存器、顯示數(shù)據(jù)存儲器進行操作 。 STC 系列的 STC12C5A60S2，此芯片編程簡單，價格便宜，與傳統(tǒng) 51 單片機編程方法兼容，內部資源豐富，下載程序只需 RS232 接口即可將程序下載到單片機，經濟實惠。 搭建測試平臺，通 訊 器軟硬件調試。然而，子站 是采用不同開發(fā)平臺、不同通訊協(xié)議組成的 結 構系統(tǒng)，可能由不同的廠家和 個 體 開發(fā)。諸如 MODBUS 等數(shù)字化通訊協(xié)議能夠給這些一直單機運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，還可以在各種介質上傳送，如雙絞線、光纖、無線等。 本系統(tǒng) 從機以STC12C5A60S2 為基本平臺， 利用 RS232 串口 實現(xiàn)與上位機通訊 ， 用單片機的 內部 RAM 寄存器 模擬協(xié)議中的 寄存器 ，根據(jù)寄存器的值調節(jié)單片機 PWM 輸出，改變 LED 燈的亮度，單片機 讀取實時溫度 。 本系統(tǒng)上位機 以 STM32F103RBT6 為平臺 ， 通過 寸 TFT 觸摸屏 實現(xiàn) 查詢從機、設置從機參數(shù) 等功能 ，實時顯示從機的通訊狀態(tài)、寄存器的值、溫度 測量值 。 Modbus 的幀格式簡單、緊湊 、 通俗易懂。通過對這 些控制器進行多分支網絡連接，可以創(chuàng)造一個自己的小型分散控制系統(tǒng) 。要為每種協(xié)議寫一個轉換接口或驅動是比較繁瑣的，特別是在站點和協(xié)議較多的時候。 設計的步驟 本次設計的課題是基于單片機的 MODBUS 通訊器的設計，主要的研究方法步驟如下： 對整個 MODBUS 通訊協(xié)議的構成、要求、應用等進行大概的了解，明確課題的定位和所要解決的問題。 根據(jù) 比較 ， 本系統(tǒng)從機 主控芯片 采用 STC12C5A60S2， 利用串口通訊芯片 MAX3232與上位機連接，系統(tǒng)硬件結構框圖如圖 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)生產流程中先對芯片進行預編程再裝到板上因此而改變，簡化的流程為先固定 器件到電路板上，再用 JTAG 編程，從而大大加快工程進度。 采用專有低壓差發(fā)送器輸出級，利用雙電 壓 在 至 電源供電時能夠實現(xiàn)真正的 RS232 性能，器件僅需四個 的外部小尺寸電 壓 電容。 利用 STC 單片機 8 個 I/O 端口分別控制 8 路 LED， 每一路都用 100 級 PWM 來調節(jié)LED 亮度，每一路亮度值都可通過從機按鍵設置值， 也可在主機觸摸屏上設置每一路亮度值，也可以直接控制每 一路 LED 亮滅，通過 MODBUS 命令下置到從機單片機，從機單片機根據(jù)亮度值修改 LED 亮度。 多樣封裝形式，適應不同硬件系統(tǒng)。 在串行通信的實現(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)行相關功能。 圖 STC內部 EEPROM部分 地址 液晶顯示模塊 本系統(tǒng)為了方便現(xiàn)場觀察數(shù)據(jù)和調試，加上了液晶顯示。 圖 更改后的 DS18B20實物圖 軟件件調試 調試平臺 軟件調試也是此系統(tǒng)最關鍵的一步了，也是有難度的一步。 從機控制板實時顯示溫度值，將采集到的溫度值存入 MODBUS寄存器，供主機查詢，8個 LED燈亮度分別反映 MODBUS內部寄存器模擬量，可通過按鍵操作修改 MODBUS內部寄存器值，從機控制板運行實物圖如圖 。 圖 調試平臺 25 調試問題 關于工程的建立 ： .C、 .h文件的處理。通過取字幕軟件可以提取漢字、字母、圖形的編碼，然后通過 彩屏 顯示。 圖 開 始是 否 接 收 完 ？地 址 是 否 匹 配 ？C R C 是 否 校 驗正 確 ？數(shù) 據(jù) 處 理向 上 位 機返 回 數(shù) 據(jù)結 束NYYNNY 圖 數(shù)據(jù)幀處理流程圖 上位機 對 發(fā)回來的幀進行處理，判斷是否正確 后 執(zhí)行 對應 的處理。 TMOD（定時器寄存 器） GATE C/T* M1 M0 GATE C/T* M1 M0 T1 方式字段 T0 方式字段 TMOD |= 0X20 即定時器 T1 工作在方式 2（自動重裝的 8 位定時器）。 C 至+125 ℃ 。溫度檢測模塊電路如圖 所示 。 MAX3232 具有二路接收器和二路驅動器，提供 1uA 關斷模式，有效降低功效并延遲便攜式產品的電池使用壽命。 具有 JTAG 口的芯片都有如下 JTAG 引腳 定義： TCK——測試時鐘輸入； TDI——測試數(shù)據(jù)輸入，數(shù)據(jù)通過 TDI 輸入 JTAG 口； TDO——測試 數(shù)據(jù)輸出 ，數(shù)據(jù)通過 TDO 從 JTAG 口輸出； TMS——測試模式選擇， TMS 用來設置 JTAG 口處于某種特定的測試模式。 兩個圖層都具備 16 位真彩的顯示能力 。 圖 為軟件 的總體 流程圖 。 選擇單片機型號，經過對常用編譯軟件的相關了解，對單片機性能及控制方法做簡單測試。 比較好的方法是各站點都采用標準協(xié)議進行數(shù)據(jù)通訊，而不必為每一種協(xié)議開發(fā)一個通訊接口。當使用現(xiàn)有老式控制系統(tǒng)的用戶發(fā)現(xiàn)自己需要擴充現(xiàn)場儀表或者增加遠程控制器的時候，他們都會采用 MODBUS 作為一個能夠解決復雜問題的簡單解決方案。 在大多 數(shù)工廠里，現(xiàn)場儀表采用單獨的控制室直連對絞線電纜連接到控制系統(tǒng)。 關鍵詞 : Modbus、 LED、 寄存器、 RS23 STC12C5A60S溫度報警 、 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，是全球第一個真正用于工業(yè)現(xiàn)場的總線 協(xié)議 。 二、 進度安排及完成時間： （ 1）第一周至第三周：查閱資料、撰寫文獻綜述和開題報告 ； （ 2）第四周至第五周： 利用 Altium designer 軟件畫原理圖及 PCB； （ 3）第六周至第十一周；編寫代碼并完成調試工作 ； （ 4）第十二周至第十三周：撰寫設計說 明書 ； （ 5）第十四周：畢業(yè)設計答辯； 目 錄 摘 要 ............................................................................................................................... I ABSTRACT ...................................................................................................................... II 第 1 章 緒 論 ............................................................................................................. 1 概述 ........................................................................................................