【正文】 12OS_OUT13NRST14PC015PC116PC217PC318VSSA19VREF20VREF+21VDDA22PA0WKUP23PA124PA225PA326VSS_427VDD_428PA429PA530PA631PA732PC433PC534PB035PB136PB237PE738PE839PE940PE1041PE1142PE1243PE1344PE1445PE1546PB1047PB1148VSS_149VDD_150PB1251PB1352PB1453PB1554PD855PD956PD1057PD1158PD1259PD1360PD1461PD1562PC663PC764PC865PC966PA867PA968PA1069PA1170PA1271PA1372NC73VSS_274VDD_275PA1476PA1577PC1078PC1179PC1280PD081PD182PD283PD384PD485PD586PD687PD788PB389PB490PB591PB692PB793BOOT094PB895PB996PE097PE198VSS_399VDD_3100U3STM32F103VE12Y112Y28M10pFC1810pFC1920pFC2020pFC211MR3GNDGNDGNDGNDOSC32_INOSC32_OUTOSC_INOSC_OUTOSC32_INOSC32_OUTOSC_INOSC_OUTVSSAVREF+VREFVDDA3V33V33V33V33V3GNDGNDGNDGNDGND10KR4GND10KR5GND3V310KR6100nFC223V3GNDRESETRESETJTCKJTMSJTDIJTDOJNTRSTPD14PD15PD0PD1PE7 PE8PE9 PE10 PE11 PE12 PE13 PE14PE15PD8PD9PD10PD4PD5PB12PB13PB14PB15PC7PC8PC9PC10PC11PC12PA0PA1PA2PA3 PA4 PA5PA6 PA7PA8PA9PA10PA11PA15PD2PD3PD6PD7PD11PD12PD13PB0 PB1PB2PB5PB6PB7PB8PB9PB10 PB11PC0PC1PC2PC3PC4 PC5PC6PE0PE1PE2PE3PE4PE5PE6PC13D0D1D2D3D4 D5D6 D7 D8 D9D10 D11 D12D13D14D15CSSPI2_MISOSPI2_MOSISPI2_SCKSPI2_NSSWRRSRDBLACKLIGHTINTBUSYF_CSSD_CSSPI1_MISOSPI1_MOSISPI1_SCKSPI1_NSSU2TXU2RXU1RXU1TXLED1LED2LED3LED4LED5LED_LEFTLED_RIGHTWAKEUPKEY1KEY2 KEY3BUZZER最小系統(tǒng) 如圖 STM32F103VET6 最小系統(tǒng)電路 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 。時(shí)鐘頻率 72MHz 時(shí)，從閃存執(zhí)行代碼， STM32 功耗 36mA，是 32 位市場上功耗最低的產(chǎn)品，相當(dāng)于 。增強(qiáng)型系列時(shí)鐘頻率達(dá)到 72MHz，是同類產(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)品用戶的最佳選擇。 8 第 3 章 硬件電路 設(shè)計(jì) 主機(jī) CPU 模塊 主機(jī) CPU 模塊 采用 STM32 系列的 Cortex‐ M3 處理器 STM32F103VET6， STM32系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用專門設(shè)計(jì)的 ARM CortexM3內(nèi)核。 圖 為軟件 的總體 流程圖 。 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。 從機(jī)主控芯片則有兩種選擇： STM 系列的 STM8S105K4， 此芯片編程簡單，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，下載程序簡單，可在線調(diào)試，但需特定下載器，而且下載器價(jià)格昂貴。權(quán)衡考慮后 ，方案二實(shí)用性更強(qiáng)，所以本系統(tǒng)采用方案二設(shè)計(jì)。 方案一連接簡單，操作方便，只需開發(fā)從機(jī)模塊與電腦通訊，只需編寫從機(jī)MODBUS 通訊協(xié)議 代碼 。 6 第 2 章 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 方案 設(shè)計(jì)方案 選擇 方案一：采用電腦當(dāng)主機(jī)，從機(jī)利用單片機(jī)與電腦通過 RS232 通訊，電腦發(fā)送MODBUS 命令查詢從機(jī)數(shù)據(jù)，從機(jī)接收命令返回相應(yīng)數(shù)據(jù)，電腦 工控軟件 刷新從機(jī)數(shù)據(jù)， 從而實(shí)現(xiàn) MODBUS 通訊器功能。 5 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。 根據(jù)選定的單片機(jī)型號畫出對應(yīng)的最小系統(tǒng)以及各個(gè)功能模塊電路圖，畫出 PCB板，搭建硬件調(diào)試環(huán)境。 選擇單片機(jī)型號，經(jīng)過對常用編譯軟件的相關(guān)了解，對單片機(jī)性能及控制方法做簡單測試。 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題。 購買元器件并焊接，制作通 訊 器。 掌握 C51 語言，并完成 MODBUS 通 訊 程序的編寫 。 4 ◆ 在建筑市場，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 ‖中使用他們原有的單片機(jī) 232 網(wǎng)絡(luò)，從而大大的降低了實(shí)施費(fèi)用 。 ◆ 在能源與基礎(chǔ)設(shè)施市場 ， 機(jī)場、隧道、數(shù)字通訊、電信、水處理、油氣、能源等行業(yè)大大得益于 ―透明就 緒 ‖的遠(yuǎn)程控制能力 。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)自動化領(lǐng)域中 , 具有很高的性能價(jià)格比 , 是一種真正開放的理想解決方案。 MODBUS 是一種全開放 , 免費(fèi)提供 ,非常容易理解和實(shí)施的協(xié)議 , 從 70 年代誕生以來 ,在制造業(yè)、電力、水電、冶金、礦山、交通、基礎(chǔ)設(shè)施的工 業(yè)領(lǐng)域中的數(shù)據(jù)采集和過程控制得到了廣泛應(yīng)用 , 形成了一種事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 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)議開發(fā)一個(gè)通訊接口。要為每種協(xié)議寫一個(gè)轉(zhuǎn)換接口或驅(qū)動是比較繁瑣的，特別是在站點(diǎn)和協(xié)議較多的時(shí)候。另外，上級管理網(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。雖然使用高級語言函數(shù)庫讓我們可以利用面向?qū)ο蟮睦^承等方法大量重用源代碼，但這些復(fù)用只是對源代碼級的復(fù)用而不是對可執(zhí)行文件級的復(fù)用。這樣使系統(tǒng)的更新、擴(kuò)展和升級變得非常困難，對系統(tǒng)任何一部分的修改都有可能對其它部分造成影響，從而導(dǎo)致大量且煩瑣的軟件和硬件的修改。但傳統(tǒng)的工業(yè)控制系統(tǒng)軟件存在著一些問題。 MODBUS 廣泛的應(yīng)用于程序自動化、工業(yè)自動化、智能建筑、 輸配電通訊協(xié)議、智能電表、車用通訊。雖然 MODBUS 已經(jīng)是最為古老的通訊方法之一，由于非常多的原因它也是最普及的通訊方法。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)場儀表或者增加遠(yuǎn)程控制器的時(shí)候，他們都會采用 MODBUS 作為一個(gè)能夠解決復(fù)雜問題的簡單解決方案。通過對這 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) 。今天，許多終端用戶依然青睞那些直接讀出和編程簡單的單回路控制器。 PID（比例、積分和微分）控制器最初都是單機(jī)獨(dú)立運(yùn)行的無通訊控制器。有了 MDS 方程站，在實(shí)現(xiàn)簡單控制任務(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自多個(gè)流量、溫度和壓力變送器的輸入信號實(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。 另一種 ―智能化 ‖并且具有控制能力的 MODBUS 設(shè)備是來自于 Moore Industries 公司的 MDS 方程站。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，然后通過 MODBUS 使其與中央控制系統(tǒng)進(jìn) 2 行通訊。以 MODBUS 網(wǎng)絡(luò)的方式組網(wǎng)連接的時(shí)候，把現(xiàn)場設(shè)備連接到一個(gè)過程控制系統(tǒng)、 PLC 或是工業(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，整個(gè)工廠的連接都能夠從對絞線電纜控制室直連的方式轉(zhuǎn)變成為 MODBUS 連接方式。 在大多 數(shù)工廠里，現(xiàn)場儀表采用單獨(dú)的控制室直連對絞線電纜連接到控制系統(tǒng)。 Modbus 的幀格式簡單、緊湊 、 通俗易懂。目前，支持 Modbus 的廠家超過 400 家，支持 Modbus 的產(chǎn)品超過 600 種。如果需要回應(yīng)， 控制器 將生成反饋信息并用 Modbus 協(xié)議 發(fā)出。它制定了消息域格局和內(nèi)容的公共格式。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 訊 的。它已經(jīng)成為一 種 通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 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、 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 tempe