基于MODBUS協(xié)議智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：針對(duì)工業(yè)化生產(chǎn)的實(shí)際需求，改變工控儀表和控制器價(jià)格較高的現(xiàn)狀同時(shí)降低成本，設(shè)計(jì)了基于MODBUS協(xié)議的智能控制系統(tǒng)。下位機(jī)由AVR單片機(jī)實(shí)現(xiàn)基于MODBUS協(xié)議的數(shù)據(jù)采集和顯示，再通過(guò)控制電路控制數(shù)據(jù)變量；上位機(jī)用VC++6．0編寫(xiě)基于MODBUS協(xié)議的程序，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在上位機(jī)界面顯示，并且將采集的數(shù)據(jù)值保存到SQLsever2000數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)繪制數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)曲線圖，上下位機(jī)通過(guò)RS-485總線通訊。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，具有一定實(shí)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：AVR單片機(jī)；MODBUS協(xié)議；VC++6．0；SQLsever2000；RS-485總線

O 引言
現(xiàn)場(chǎng)總線作為生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化發(fā)展的重點(diǎn)，對(duì)推動(dòng)自動(dòng)化技術(shù)起到巨大的推動(dòng)作用，是現(xiàn)代化工業(yè)的標(biāo)志。MODBUS作為現(xiàn)場(chǎng)總線的一種通信協(xié)議，它實(shí)現(xiàn)了PLC控制器、工控儀表與設(shè)備間的通訊和信息交換。具有MODBUS功能的工控儀表雖然應(yīng)用比較廣泛，但是工控儀表和PLC控制器價(jià)格較高并且沒(méi)有形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，阻礙了它的進(jìn)一步發(fā)展。本文從這個(gè)問(wèn)題著手，設(shè)計(jì)基于MODBUS協(xié)議的單片機(jī)控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)合理，價(jià)格低廉，自主性強(qiáng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)PC作為主機(jī)，AVR單片機(jī)作為從機(jī)，采用RS-485工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線通信。由于計(jì)算機(jī)的串口采用RS232總線標(biāo)準(zhǔn)，因此在主機(jī)的串行通信端口必須增加RS485-RS232電平轉(zhuǎn)換器，在計(jì)算機(jī)串行端口由該電平轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)RS-232電平與RS-485電平轉(zhuǎn)換，主機(jī)與從機(jī)通過(guò)MOD-BUS通信協(xié)議在RS-485總線上進(jìn)行數(shù)據(jù)通信和交換，在整個(gè)RS-485總線上最多可以接255臺(tái)從機(jī)。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
整個(gè)硬件電路包括：PC機(jī)、RS485-RS232電平轉(zhuǎn)換器、電源、復(fù)位電路、晶振電路、AVR單片機(jī)控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)上位機(jī)由PC機(jī)和串口組成，下位機(jī)由兩個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)組成。兩個(gè)從機(jī)設(shè)備地址為01和02，每個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)由Atmega32單片機(jī)，TSl2864A-3型LCD液晶顯示器，傳感器，PWM脈寬調(diào)制控制電路組成。下位機(jī)基于Atmega32單片機(jī)，通過(guò)傳感器對(duì)采集數(shù)據(jù)再經(jīng)過(guò)A／D轉(zhuǎn)換后在LCD液晶屏顯示，Atmega32單片機(jī)帶有MAX485串口，通過(guò)RS-485總線與上位機(jī)通訊，系統(tǒng)的總體硬件原理圖如圖2所示。