【正文】 傳輸速率成反比，在 100Kbps 速率以下，才可能使用規(guī)定最長的電纜長度。一般 100米長雙絞線最大傳輸速率僅為 1Mbps。在沒有強干擾的影響時，信號傳輸?shù)慕K端也可以不加抗共模干擾的電阻。 基于 Modbus 協(xié)議的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 4 圖 32 RS485 通信原理圖 單片機最小系統(tǒng) 如下圖 33 所示是單片機最小系統(tǒng) 供電電源 本次設計采用 +5V 電源供電，由于 C8051F350 單片機的工作電壓范圍為 ，所以選擇 作為電源穩(wěn)壓器，輸出穩(wěn)定的 電壓為單片機和 ADM2582E 使用。 GND11VCC2GND13RXD4RE5DE6TXD7VCC8GND19GND110GND211VISOOUT12Y13GND214Z15GND216B17A18VISOIN19GND220U1ADM2582E10uFC5103C710uFC1103C3VDDTXRXD+/AD/B100R3100R4R39。RST 39。 DRXTXADINGND吉林化工學院信息與控制工程學院專業(yè)綜合設計說明書 5 圖 34 系統(tǒng)電源 IN3OUT21GNDU310uFC18104C15VDDGND1VSRC基于 Modbus 協(xié)議的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 6 第 4 章 核心元器件的介紹 C8051F350 微控制器 C8051F350器件是完全集成的低功耗混合信號片上系統(tǒng)型 MCU， 具有片內(nèi)上電復位 、 VDD監(jiān)視器、看門狗定時器和時鐘振蕩器的 C8051F41x器件是真正能獨立工作的片上系統(tǒng) 。用戶軟件對所有外設具有完全的控制，可以關斷任何一個或所有外設以節(jié)省功耗。調(diào)試邏輯支持觀察和修改存儲器和寄存器，支持斷點、單步、運行和停機命令。兩個 C2 接口引腳可以與用戶功能共享，使在系統(tǒng)調(diào)試功能不占用封裝引腳。端口 I/O 和 /RST 引腳都容許 5V 的輸入信號電壓。如圖 41所示 圖 41 C8051F350 頂視圖 吉林化工學院信息與控制工程學院專業(yè)綜合設計說明書 7 24 或 16 位模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC0) C8051F350/1/2/3 內(nèi)部有一個全差分 24 位 (C8051F350/1) 或 16 位(C8051F352/3)SigmaDelta的 數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC),該 ADC具有在片校準功能。可以使用內(nèi)部的 ,也可以用差分外部基準進行比率測量。模擬多路選擇器將ADC的差輸 入與 8個外部引腳及內(nèi)部溫度傳感器相連。一個 8位的偏移 DAC允許修正較大的輸入偏移電壓。 C8051F350/1/2/3端口的工作情況與標準 8051相似 ,但有一些改進。被選擇作為數(shù)字 I/O的引腳還可以被配置為推挽或漏極開路輸出。數(shù)字交叉開關允將內(nèi) 部數(shù)字系統(tǒng)資源映射到端口 I/O引腳。這一特性允許用戶根據(jù)自己的特定應用選擇通用端口 I/O和所需要的模擬和數(shù)字資源的組合。 ADC0CF 寄存器中的 AD0VREF 位選擇基準源。 當內(nèi)部電壓基準被使用時， 它被驅(qū)動輸出到 VREF+引腳，此時 VREF引腳被接到 AGND。 當內(nèi)部振蕩器被使能時，內(nèi)部振蕩器的偏壓發(fā)生器被自動使能。類似地，寄存器 REF0CN中的 REFBE 位可用于使能內(nèi)部帶隙基準發(fā)生器，該帶隙基準發(fā)生器為 ADC、 IDAC、時鐘乘法器和內(nèi)部電壓基準所用。當 ADC0VREF位被置‘ 1’時， ADC 使用外部電壓基準源；當 ADC0VREF 位被清‘ 0’時， ADC使用內(nèi)部基準。這些定時器可以用于測量時間間隔，對外部事件計數(shù)或產(chǎn)生周期性的中斷請求。定時器 2和定時器 3均可作為一個 16位或兩個 8位自動重裝載定時器。 它的基本工作原理為：工頻交流電源經(jīng)過變壓器降壓、 整流、濾波 、再次濾波 后成為一穩(wěn)定的直流電 源 。電源接上負載后，通過采樣電路獲得 輸出 電壓，將此 輸出 電壓與基準電壓進行比較 。 這種穩(wěn)壓電源具有優(yōu)良的紋波及動態(tài)響應特性 。電路圖如圖 51所示 圖 51 系統(tǒng)電源 吉林化工學院信息與控制工程學院專業(yè)綜合設計說明書 9 第 6 章 軟件設計 編程軟件 Keil C51 是美國 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機 C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到 Keil C51 生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。下面詳細介紹 Keil C51 開發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。其下介紹 Keil uVision3 的使用步驟： Keil uVision3，得到主畫面 ，如圖 61所示 ： 2. 新建界面 Projectnew project，如圖 62 所示 ： ，如 圖 63 所示 ： 圖 61 Keil uVision3基本畫面 圖 62 KeiluVision3 的新建界面 基于 Modbus 協(xié)議的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 10 文件的創(chuàng)建和添加，如 圖 64所示 ： 編程語言的介紹 C 語言 [1]是一種面向過程的計算機 程序設計語言 ，它是目前眾多 計算機語言 中舉世公認的優(yōu)秀的結(jié)構程序設計語言之一。 1978后， C語言已先后被移植到大、中、小及微型機上。許多著名的 系統(tǒng)軟件 ，如 DBASE Ⅳ都是由 C 語言編寫的。 C 語言主要有以下特點： 圖 63 單片機的選擇界面 圖 64 添加 C文件 吉林化工學院信息與控制工程學院專業(yè)綜合設計說明書 11 C是中級語言。 C 語言可以像匯編語言一樣對位、字節(jié)和地址進行操作， 而這三者是 計算機 最基本的工作單元。結(jié)構式語言的顯著特點是 代碼 及數(shù)據(jù)的分隔化，即程序的各個部分除了必要的信息交流外彼此獨立。 C 語言是以 函數(shù)形式提供給用戶的，這些函數(shù)可方便的調(diào)用，并具有多種循環(huán)、條件語句控制程序流向，從而使程序完全結(jié)構化。具有各種各樣的 數(shù)據(jù)類型 ，并引入了 指針 概念，可使程序效率更高。而且計算功能、 邏輯判斷 功能也比較強大，可以實現(xiàn)決策目的的游戲。適合于多種 操作系統(tǒng) ，如 Windows、 DOS、 UNIX等等；也適用于多種機型。 C語言具有繪圖能力強，可移植性，并具備很強的數(shù)據(jù)處理能力，因此適于編寫系統(tǒng)軟件， 三維 ， 二維 圖形和動畫。 基于 C 語言的這些特點，我們選用 C 語言來作為編程語言。 它具有適應性強、開放性好、易于擴展、經(jīng)濟、開發(fā)周期短等優(yōu)點。其中監(jiān)控層對下連接控制層，對上連接管理層，它不但實現(xiàn)對現(xiàn)場的實時監(jiān)測與控制，且在自動控制系統(tǒng)中完成上傳下達、組態(tài)開發(fā)的重要作用。通過對監(jiān)控系統(tǒng)要求及實現(xiàn)功能的分析，采用組態(tài)王對監(jiān)控系統(tǒng)進行設計。而且，它能充分利用 Windows 的圖形編輯功能，方便地構成監(jiān)控畫面，并以動畫方式顯示控制設備的狀態(tài)，具有報警窗口、實時趨勢 曲線 等，可便利的生成各種報表。 下面介紹組態(tài)監(jiān)控界面的建立，其步驟如下： 1. 雙擊 組態(tài)王 ，得到主畫面 ，啟動“組態(tài)王”工程管理器（ ProjManager） ，選擇菜單“文件 \新建工程”或單擊“新建”按鈕，彈出如圖 64所示 基于 Modbus 協(xié)議的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 12 ，按照步驟進行建立工程和存檔，直到出現(xiàn)如下界面則創(chuàng)建成功。如圖 66 所示 圖 64 新建工 程界面 吉林化工學院信息與控制工程學院專業(yè)綜合設計說明書 13 圖 66 設置串口 COM2，新建 I/O設備，按照提醒設 置需要的參數(shù)。如圖 68所示 基于 Modbus 協(xié)議的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 14 圖 68 新畫面 吉林化工學院信息與控制工程學院專業(yè)綜合設計說明書 15 第 7 章 結(jié)論 本設計運用組態(tài)王和 C8051F3500 單片機及 ADM2582 設計的一個簡單、實用、測量精度高的電壓采集和組態(tài)監(jiān)控畫面系統(tǒng)，它可以把溫度測量精度控制在177。 在這次硬件課程設計過程中，我得到了童老師 和王老師悉心的指導，是我在短期內(nèi)學會了MODBUS 通信協(xié)議和 CRC校驗的計算 方法，以及組態(tài)王上位機與下位機通信的參數(shù) 設定。雖然在這次設計中對于知識的運用和銜接還不夠熟練。這三 星期 的設計是對過去所學知識的系統(tǒng)提高和擴充的過程，為今后的發(fā)展打下了良好的基礎。 /* Table of CRC values for loworder byte