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三、系统设计

　　本文所设计的系统是一个基于modbus的工业控制网络，它主要由实现现场控制功能的智能控制仪表、实现对智能控制仪表在线配置与监控功能的主机两部分组成。作为从机的现场智能控制仪表主要任务有：实现现场温度采集、输出控制、显示、系统配置以及响应主机激励;主机的主要任务是在线配置从机、监控从机从而得到相应从机的状态、历史温度数据分析;两者之间的通讯是基于现场总线技术的。

　　3.1 系统的硬件设计

　　系统主要由通讯电路（输入）、数据采集、输出控制、LCD显示、通信及电源模块等组成。如图1所示，系统具有对外界温度信号进行采集的能力，采集的模拟信号经A/D模块转换为相应的数字量，送入微处理器进行处理。采集到的每一路温度都要与系统此路的温度设定值进行比较，然后根据结果调用合适的控制算法，并通过控制相应的继电器的占空比实现对温度的调节。

　　考虑到系统实际应用，在硬件设计方面，微控制器选用了台湾Syncmos公司生产的8位微控制器SM5964, 它是80C52 微控制器家族的派生产品，其强大的片内资源，只需添加少量的外围器件即可实现系统的要求。温度测量利用Pt（100Ω）热敏电阻，测量的模拟信号经A/D模块转换后送入微处理进行处理。模数转换器选用凌特公司（Linear Technology）推出的20位无延迟模数转换器LTC2430，此模块可直接对测量的毫伏级信号进行处理，并能够满足精度要求。其它也选用了与通信和输出控制相关的器件。

　　由于篇幅关系，只介绍本系统通信部分的电路原理。由于标准的ModBus物理层采用了RS-232串行通信标准，在PC机上模拟MODBUS通信通过使用RS-485插卡或者RS-232/ RS-485转换模块，实现多点通信，这里选用的是RS-232/RS-485转换模块。电路图如图2所示：

　　SM5964的串行发送端口TXD和接收端口RXD经MAX232芯片进行电平转换后，分别与PC机的数据接收端口RXD和数据发送端口TXD相连接。SM5964串行通信的发送端TXD连接到的11引脚，发出的数据信号经过MAX232芯片转换后，由0～5V的TTL电平变为-12～+12V的RS232电平，从14引脚输出到PC机串行口的第二引脚。按RS232通信协议规定，PC机串行口的第二引脚为数据输入端，这样，发出的数据就可被PC机接收到。由PC机串行口的发送端TXD（PC机串行口的第三引脚）传输来的数据，作为RS232电平的信号输入到MAX232芯片的第13引脚，经过MAX232芯片进行电平转换后变为TTL电平，再由MAX232的12引脚输出到SM5964串行口的接收端口RXD。从而完成数据的双向传输。

　　在设计中，使用了两个发光二极管D7和D8监视通信的工作状态。

关键词： 现场总线 ModBus协议 工业控制系统