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
+ f" z* F: I* `4 s" Q) g: |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
$ A, v# Q7 V  F; q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
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
1 Y) Y8 m. w: b! N4 u& F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
信。Modbus协议作为通用工业标准,可使不同厂商生产的控制
9 e" Q* K) I6 G' d! V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
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
显示处理结果，支持经由RS- -485网络的Modbus RTU通信,上
3 D7 Z9 l) W) L: Q- u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。
! A' g+ \( `; _1硬件设计
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。
1.1 AD转换部分
! @5 Z( Z. H7 s. M. @! Y. E3 D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
功耗等特点，非常适合应用在仪表测量、工业控制等领域。
3 i& E9 }9 x! x% ~5 A% ^4 bAD7705在三线方式下，使用DOUT、DIN及SCLK引脚进行控
3 T5 y( N6 O2 p6 W' ]1 [* A制,其中DOUT和DIN与微处理器的串行口相连,用于数据的
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。
AD7705与微处理器连接，没有使用单片机的串行口，
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。
AD7705的RST与单片机的P1.4相连,单片机P1.4引脚可
以输出0来复位AD7705,比通过串行口写一系列的1来复

4 V, A. n$ M; K9 F- u位AD7705方便可靠。
% S# x* j2 q5 b+ w; O1 b2 aAD7705的模拟通道1用来测温度。温度传感器采用三线
/ [! j7 M0 h1 q$ ^' o制的PT100,通过测温元件的电阻值来检测温度。引线电阻的
% N0 a( z" o' t1 k- m1 m* Z, F$ K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
0 F7 `1 e! n- n6 d& D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
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。
. m3 H) n. C! d% O" C8 O桥式电路中电阻的误差将影响转换的精度，因此RO、R1、R2使
& C4 l& B0 D7 M- Z$ {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