基于Modbus协议的智能数据采集显示模块

BillScot2

摘要:为实现实时数据的远程采集与显示,设计了基于Modbus协议和RS- -485 总线为基础的智能数据采集模块,能够采集
PT100信号或4~20mA的工业标准信号。其硬件系统主要由单片机、A/D转换、通信、存储、电源、输入输出显示及复位看门
狗等模块组成。该系统可存储设置的参数,采集现场的模拟量,转换为数字量进行运算处理,与上位机通信功能强大,功耗
: D1 B0 o% B( C! N9 Y6 A% |1 l小、抗干扰能力强,接入方便,适用于一般的工业现场,满足用户不同的需求。
关键词;单片机; Modbus协议;数据采集;模块
Modbus是工业控制器网络协议中的一种通用语言,通过此
9 z$ ^- o! r. A9 Z协议,控制器相互之间、控制器经由网络和其它设备之间可以通
: j* M  G' ^' M' `+ {  x信。Modbus协议作为通用工业标准,可使不同厂商生产的控制
% x/ c- N% L; \6 N设备连成工业网络,进行集中监控,为此设计了基于Modbus协
议和RS- 485总线的智能数据采集模块。本系统可采集现场的
0 l6 P. I# u6 c$ B$ R. I, l7 R7 I模拟量将其转换成数字量后交给微处理器处理,并在数码管上
6 h% W+ o9 D0 N. Y+ Y4 J显示处理结果，支持经由RS- -485网络的Modbus RTU通信,上
位机可以读取当前的现场参数还可以对系统进行一些设置。
1 H; A9 M/ k) n0 R; I1硬件设计
- M- s. I( u, I' b整个系统主要包括A/D转换、CPU控制、通信、存储、电源、
输人显示等几部分。
. o+ d' b5 P# S% d% ~' n1.1 AD转换部分
本设计中，采用AD公司的16位2-AAD转换器AD7705。它
能直接将传感器测量到的多路微小信号进行A/D转换,具有高
分辨率、宽动态范围、自校准、优良的抗噪性能以及低电压、低
/ e5 l1 Z  ]/ X& t4 Y# L功耗等特点，非常适合应用在仪表测量、工业控制等领域。
9 t; z" r2 N( B$ O  jAD7705在三线方式下，使用DOUT、DIN及SCLK引脚进行控
制,其中DOUT和DIN与微处理器的串行口相连,用于数据的
; I% C! M/ l: W输出和输人,SCLK用于输人串行时钟脉冲,CS始终为低电平,
接口电路如图1所示。
7 r  D% D/ F6 |( JAD7705与微处理器连接，没有使用单片机的串行口，
8 g2 b* r2 y3 W7 j  T而是采用普通的I/O口来模拟串行口。AD7705的DRDY与
单片机的P1.0相连，以备单片机来查询AD7705的状态。
6 V) B4 [+ n1 c) G% ]AD7705的RST与单片机的P1.4相连,单片机P1.4引脚可
+ L) `/ \9 ^( h6 D$ w! w以输出0来复位AD7705,比通过串行口写一系列的1来复

7 J- ~' N8 L) k; N6 i0 o& o% l位AD7705方便可靠。
& ~# U, H6 y  l& rAD7705的模拟通道1用来测温度。温度传感器采用三线
制的PT100,通过测温元件的电阻值来检测温度。引线电阻的
大小、引线电阻的变化(受温度影响)直接影响其测量精度,因
此必须采取措施来消除引线电阻及干扰所引起的误差,提高测
$ W& M! j1 r& ~: j: z. {量精度。各种接线方式中,三线制在测温系统中运用较广泛,它
  m1 Y+ q+ v4 b. }/ w可以消除引线随温度变化所带来的测量误差。利用桥式电路将
PT100输出的电阻信号转换为差压信号，滤波后供给AD7705。
$ d2 o: k8 X; I% ^/ L9 E6 f& J桥式电路中电阻的误差将影响转换的精度，因此RO、R1、R2使
用精密电阻,以保证转换精度。


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Monika

该系统可存储设置的参数,采集现场的模拟量,转换为数字量进行运算处理,与上位机通信功能强大,功耗小、抗干扰能力强,接入方便,适用于一般的工业现场,满足用户不同的需求