试述探究MODBUS通讯协议探究集

论文导读：
摘自：毕业论文标准格式www.7ctime.com
摘要： 本文结合多个冷库和粮库等实时监控系统的实例说明了MODBUS通讯协议的具体应用。下位机采用宏晶stc89c52单片机，上位机应用delphi集成开发系统和Firbird数据库系统。
关键词：STC89C52 通讯协议 Delphi Firbird
1节点设计以及网络组成
1.1本系统主控芯片采用宏晶科技STC89C52单片机，与其它CPU芯片相比，具有显著特点，加密性强，超低功耗，速度快，可靠性高，驱动能力强，抗静电和抗干扰能力强。

1.2DS18B20传感器

DS18B20是美国DALLAS公司生产的一线式数字式温度计芯片，它具有结构简单，不需外接元件，测量温度范围在-55°C—+125°C之间。采用一根I/O数据线既可供电又可传输数据、并可由用户设置温度报警界限等特点，可广泛用于食品库、冷库、粮库等需要控制温度的地方。

1.3网络节点设计

网络节点结构示意图

1.4网络组成

该控制网由PC机和若干分节点组成，PC机主要负责轮询各分站点数据，发送请求数据包和控制数据包，然后分节点判断数据包，根据相应的指令通过RS232接口把数据发送给PC机，最大站点数可设50个节点，PC机对采集的数据进行分析处理。
2 控制网络通讯协议

2.1简单节点流程示意图

本控制网采用同一程序，通过面板按键设置本机的分节点地址，节点开始上电，CPU开始初始化I/O、串口等模块，接着根据设置的参数读取操作站点，从而执行相应的程序并分析数据，数据正确，进行正常显示，否则PC机根据不同的报警信息发出声光报警。
简单节点流程示意图如下

2.2数据包格式

通讯参数：波特率：1200，数据位为1，数据位为8，停止位为1，校验位为1，方式采用主从式通讯，计算机为主机，各下位分机为从机。主机先发数据请求命令，只有符合地址条件的从机才回传或接收数据，在数据传输中，为提高系统的可靠性和实用性，要求传送的数据包尽可能短，并且传送的信息量要大。

2.1请求数据包

本数据包用于PC机向分节点请求数据使用。请求数据包格式如下：长度为4个字节数，首位码、读标志、目的地址、数据量均为一个字节数。

2.2回送数据

本数据包用于分节点发送PC机所请求的数据，回送的数据包长度可以根据发送的指令而变，根据PC机发送的请求，数据包回送PC机所请求的数据。
回送数据包格式如下：首位码、地址均为1个字节数，回送数据根据发送指令确定字节数，备用字节、校验码为两个字节数。

2.3控制数据包

本数据包主要用于PC机向分节点发送数据使用。控制数据包格式如下：长度为5个字节数，首位码、写标志、目的地址均为1个字节数，数据量为2个字节数。

2.4协议的实现及应用

在设计基于RS-485的分布式测控系统时，在上位机呼叫下位机地址之后就可以利用本协议的规范来设计具体的通信流程。 基于本协议的通信可以有两种机制。一种是面向握手的，即每发出一帧，总是要等待确认帧，否则将认为是通信出错。这是一种可靠的通信方式，适合传输系统命令和一些非常重要的系统参数。另一种是无握手的，即发送方假设接收方总是接收正确，从而无须等待确认帧就不停地发送，适合大量前端采集数据的发送。这种机制的优点是发送过程简 单、快速，缺点是不能保证传输过程的可靠性。
本协议利用握手通讯方式已经成功地运用到多个冷库、粮库监测系统中，不仅简化了通信程序的设计，而且保证了通信的高效和可靠。下位机负责现场的温度的采样和存储，上位机负责循环呼叫下位机，以了解现场情况是否正常，并且每隔一定时间收集下位机存储的数据并对数据进行分析管理。

2.3通讯的可靠性

本系统采用主从结构，利用PC机轮询各节点，能有效解决网络冲突问题。传输数据增加了冗余，并且在所传送的数据中进行了硬件的循环冗余校验。
3 结束语
本系统上位机软件采用Delphi开发，数据库采用Firbird，上位机设计分为组态部分和监控运行部分，可视化直观的界面操作，组态方便，可根据分节点所接传感器数量不同，自由分配通道，利用上位机强大的数据处理能力，进行数据分析和处理，可对各节点进行数据显示、上下限报警、实时趋势显示，具有论文导读：很大的实际应用价值。参考文献：胡建.单片机原理及接口技术..机械工业出版社.2005.张立科.Delphi串口通讯技术与工程实践.人民邮电出版社，200

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很大的实际应用价值。
参考文献：
胡建.单片机原理及接口技术.[M].机械工业出版社.2005.
张立科.Delphi串口通讯技术与工程实践[M].人民邮电出版社，2004.