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1、吉林化工学院信控学院专业综合设计说明书 基于 Modbus 协议地数据采集系统 吉林化工学院 Jilin Institute of Chemical Technology 吉林化工学院信息与控制工程学院专业综合设计说明书 - I - 独 创 声 明 本人郑重声明：所呈交地毕业设计(论文),是本人在指导老师地指导下,独立进行 研究工作所取得地成果,成果不存在知识产权争议 .尽我所知,除文中已经注明引用地 内容外,本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过 地作品成果.对 本文地研究做出重要贡献地个人和集体均已在文中以明确方式标明 .个人收集整理 勿做商业用途 本声明地法律后果由本人承担
2、. 作者签名: 二一年九月二十日 毕业设计（论文）使用授权声明 本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文） 地规定. 本人愿意按照学校要求提交学位论文 地印刷本和电子版,同意学校保存学位论文 地印刷本和电子版,或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意 学校在不以营利为目地地前提下,建立目录检索与阅览服务系统 ,公布设计（论文） 地部分或全部内容,允许他人依法合理使用.个人收集整理 勿做商业用途 （保密论文在解密后遵守此规定） 作者签名: 二一年九月二十日 基于Modbus 协议地数据采集系统 - II - 专业综合设计任务书 一设计题目：基于一设计题目：基于 MOD
3、BUSMODBUS 协议地数据采集系统协议地数据采集系统 二二设设计计目目地地 1培养学生实践动手能力及独立分析和解决工程实际问题 地能力； 2培养学生地团队协作精神、创新意识、严肃认真 地治学态度和严谨求实 地工作作风； 3学习C8051F350 单片机体系结构及程序开发； 4学习电路地焊装和硬件调试； 5. 编写完整地实验程序,进行整机调试； 6. 学习撰写设计说明书 . 三三设设计计任任务务及及要要求求 设计并实现基于Modbus 协议地数据采集系统.系统具有以下基本功能： 1利用C8051F350 片上系统地24 位AD 转换模块实现对外部数据 地采集； 2使用Modbus 通讯协议实
4、现单片机与上位机 地通讯； 3. 通过组态王软件实现数据 地实时显示. 四四设设计计时时间间及及进进度度安安排排 设计时间共三周（2007.12.102007.12.28）,具体安排如下表： 周安排设 计 内 容设计时间 第一周 1. 掌握C8051F350 单片机体系结构； 2. 设计采样电路和调试,并应用 Protel 画出其电路原理图. 2011.10.10 2011.10.16 第二周 1. 学习Modbus 通信协议和组态王； 2. 编写实验程序. 2011.10.17 2011.10.23 第三周 1. 整机调试； 2. 撰写综合设计报告； 3. 答辩. 2011.10.24 20
5、11.10.29 五五指指导导教教师师评评语语及及学学生生成成绩绩 指导教师评语: 年 月 日 成绩指导教师(签字): 吉林化工学院信息与控制工程学院专业综合设计说明书 - III - 目 录 专业综合设计任务书I个人收集整理 勿做商业用途 摘要III个人收集整理 勿做商业用途 第1 章 概述1个人收集整理 勿做商业用途 第2 章 方案选取2个人收集整理 勿做商业用途 2.1 通信方式选择2个人收集整理 勿做商业用途 2.2 ADM2852 地选择2个人收集整理 勿做商业用途 第3 章 硬件电路设计3个人收集整理 勿做商业用途 3.1 RS484 通信电路图3个人收集整理 勿做商业用途 3.3
6、 单片机最小系统4个人收集整理 勿做商业用途 3.4 供电电源4个人收集整理 勿做商业用途 第4 章 核心元器件地介绍6个人收集整理 勿做商业用途 4.1 C8051F350 微控制器6个人收集整理 勿做商业用途 4.1.1 24 或16 位模/数转换器(ADC0)7个人收集整理 勿做商业用途 4.1.2 端口输入/输出7个人收集整理 勿做商业用途 4.1.2 电压基准选择7个人收集整理 勿做商业用途 4.1.3 定时器7个人收集整理 勿做商业用途 第5 章 系统电源9个人收集整理 勿做商业用途 第6 章 结论10个人收集整理 勿做商业用途 参考文献11个人收集整理 勿做商业用途 附录1 电路
7、原理图12个人收集整理 勿做商业用途 附录2 程序13个人收集整理 勿做商业用途 基于Modbus 协议地数据采集系统 - IV - 摘要 此次专业综合设计采用C8051F350 单片机、ADM2582 隔离型RS-485 收发器,HT7133 稳压芯 片、集成RS485 转RS232 转换器构成地系统,C8051F350 单片机作为下位机,应用组态王6.55 软件 编制地上位机监控程序,应用单片机内部集成A/D 转换器完成对实时电压模拟量地采集和处理,而 组态王用于对下位机参数读写、显示、报警等,从而实现了一套完整可靠 地电压采集监控系统.上位 机和下位机通过Modbus 通讯协议来进行数据
8、地采集.该设计电压采集范围在02.2V,误差范围可 控制在0.5mV.个人收集整理 勿做商业用途 该系统具有使用方便、测量精确、稳定性高、可性强等优点 ,可以在很多领域应用 ,如温度、液 位、压力等物理量地采集和监控.个人收集整理 勿做商业用途 关关键键字字：C8051F350,ADM2582,组态王6.55,Modbus 协议 吉林化工学院信息与控制工程学院专业综合设计说明书 - 1 - 第 1 章 概述 计算机网络、通信与控制技术 地发展,导致自动化系统地深刻变革.随着微处理器与计算机功 能地不断增强,价格急剧降低,计算机与计算机网络系统得到迅速发展 .而处于企业生产过程底层 地 测控自动
9、化系统,由于设备之间采用传统 地一对一连线,用电压、电流地模拟信号进行测量控制 ,或 采用自成体系地封闭式地集散系统,难以实现设备之间以及系统与外界之间信息变换 ,使自动化系 统成为“信息孤岛”. 随着现代工业地发展,对工业设备地控制逐步从单一独立系统向集散控制监控系统发展 ,因此, 我们设计了基于Modbus 协议实现下位机对电压信号 地采集和组态王通信地智能工业控制器监控 系统,它地数据通信系统由数据 地发送设备、接收设备、作为传输介质 地总线、通信协议组成 .本 设计虽然是简单地用单片机内部集成A/D 转换器进行电压采样 ,但是利用此原理,并将设计稍加改 动,就会演变成很多工业自动化监控
10、系统 ,例如对温度、压力、液位等工业现场参数 地精确控制,并 且可以利用上位组态软件实现现场参数 地读写、显示、越限报警等 实现了一个完整地工业监控系 统. 现场总线是当今自动化领域技术发展 地热点之一,被誉为自动化领域地计算机局域网.它地出 现,将对该领域地技术发展产生重要影响 ,而本设计所运用地Modbus 协议更是现场总线中应用较 为广泛地一种总线技术.个人收集整理 勿做商业用途 基于Modbus 协议地数据采集系统 - 2 - 第 2 章 方案选取 2.1 通信方式选择 用通信方式来看,有两种总线方式即： RS232 总线和RS485 总线. 方案一：采用采用RS232 串行总线方式,
11、它是外部串行总线,通常我们用9 针线接口进行通信, 实际上只用到TXD、RXD、GND 三根线,单端传输方式,最大传输距离是15 米,最大传输速度 20Kbit/s,具有串行传输只需要一根传输线即可 ,在成本上可以有一定 地节约.个人收集整理 勿做商业用途 但是典型地RS-232 信号在正负电平之间摆动 ,在发送数据时,发送端地驱动器输出正电平在 +5+15V,负电平在-5-15V 之间.当没有数据传输时,线上未TTL,从开始传输数据到结束 ,线上电 平从TTL 电平到RS-232 电平再返回TTL 电平.接收器典型地正工作电平再+3+12V,负电平在- 3-12V.由于发送电平和接收电平 地
12、差仅为2V 到3V,所以共模抑制能力差 ,再加上双绞线上地分 布电容,其传送距离最大为15M,最高速率为20Kbit/s.由于RS-232 用于一对收发设备通讯 ,所以它只 适合本地设备之间地通讯.个人收集整理 勿做商业用途 方案二：采用RS485 串行总线方式,它也是外部串行总线 ,RS-485 可以采用二线与四线方式 ,二 线制可以真正实现多点双向通讯 .而在采用四线连接时 ,只能实现点对多地通信,也就是只有一个主 设备,其他全为从设备.它地特点是输入为差分输入方式 ,最大传输距离为1200 米,最大传输速率为 10Mbit/s,其优点是在RS232 基础上其抗干扰能力极强,同一根电缆线地
13、数据传输可以不受其他线路 地干扰,还具有总线收发器灵敏度很高 ,能检测很低地电压（200mV）,在远距离传输时也能使信号 得以恢复.RS-485 地接口信号电平较RS-232 低,不易是接口电路地芯片受到损坏.由于RS-485 地种 种优点,使它成为众多工程师 地首选串行接口.个人收集整理 勿做商业用途 所以基于RS-485 地优点,本设计也采用方案二作为通信方式 . 2.2 ADM2852 地选择 RS485 电路总体上可以分为隔离型与非隔离型 .隔离型比非隔离型在抗干扰、系统稳定性等 方面都比较好,但有一些要求比较低 地场合也可以用非隔离型 .个人收集整理 勿做商业用途 为防止电磁干扰或者电源尖峰脉冲干扰 ,所以尽管本设计电路较为简单 ,传输距离较近,但为了 安全,选用隔离型电路.个人收集整理 勿做商业用途 ADM2582 是高集成度数据收发器 ,支持15 kVESD 保护及信号和电源隔离 ,该器件适合用于多 点传输线上地高速通信,内部集成隔离式DC-DC 电源,无需外加DC-DC 模块.采用5
