[實用新型]一種支持Modbus RTU從站協議的8路A/D轉換器

有效

• 申請號: 201520141753.4
• 申請日: 2015-03-13
• 公開（公告）號: CN204423064U
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發明（設計）人: 楊艷華;艾昌文;周永錄;曹良坤;岳燕;張熹
• 申請（專利權）人: 云南大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本實用新型涉及一種支持Modbus?RTU從站協議的8路A/D轉換器，用于實現對8路以內的模擬量進行A/D轉換并接入Modbus總線，屬于計算機測量與控制技術領域。

背景技術

A/D轉換是計算機測量與控制技術領域最常用的技術，A/D轉換器通過電路將模擬量轉換為數字量，以便傳送給主控單元。計算機測控系統測量的可能是電壓、電流等電信號，也可能是壓力、溫度、濕度、位移、聲音等非電信號，在進行A/D轉換之前，各種非電信號必須由各種傳感器轉換成電信號，才能輸入到A/D轉換器中。在計算機測控系統中，傳感器測量產生的信號一般為模擬量，在進入主控單元前必須通過A/D轉換將模擬量轉換成主控單元可接收的數字量。

在計算機測控系統中，多個A/D轉換器往往通過組建現場總線將轉換出的數字量傳送到主控單元中，Modbus就是其中應用較為廣泛的一種現場總線。Modbus是Modicon公司于1978年發明的一種用于電子控制器進行控制和通信的通信協議，它的開放性、可擴充性和標準化使它成為一個通用工業標準和最流行的現場總線之一。Modbus是一種應用層報文傳輸協議，位于OSI模型第7層，有多種通信模式，當應用于異步串行傳輸時，對應的通信模式為Modbus?RTU或Modbus?ASCII。

在很多實際應用場合中，系統需要A/D轉換的模擬量路數并不多，如果A/D轉換器過于復雜則會造成資源浪費和成本較高。此外，如果A/D轉換器具有Modbus?RTU或Modbus?ASCII接口，就可以作為Modbus從站直接接入到Modbus總線中，簡化了系統結構，加快數據上傳的時間。

發明內容

針對8路以內的模擬量進行A/D轉換并接入Modbus總線的需求，結合A/D轉換技術、單片機技術和Modbus?RTU協議的特點，本實用新型旨在提供一種支持Modbus?RTU從站協議的8路A/D轉換器。

為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是：

一種支持Modbus?RTU從站協議的8路A/D轉換器，其主要包括主控MCU、8路A/D轉換輸入電路、Modbus?RTU接口電路、EPROM存儲器模塊、EEPROM存儲器模塊、外部晶振模塊和復位電路模塊。其中：

所述的主控MCU為自帶8路A/D轉換通道的微控制器，采用Philips公司生產的單片機80C552；所述的8路A/D轉換輸入電路分別與主控MCU自帶的8路A/D轉換通道連接；所述的Modbus?RTU接口電路與主控MCU的串口連接；所述的EPROM存儲器模塊、EEPROM存儲器模塊、外部晶振模塊、復位電路模塊與主控MCU連接；

所述的8路A/D轉換輸入電路包括8個濾波電容、8個500歐姆電位器和8個用于選擇信號源為電壓或電流的選擇開關，8路A/D轉換輸入電路分別與主控MCU自帶的8路A/D轉換通道連接。當某一路輸入信號為電流信號時保留該路A/D轉換輸入電路的電位器，當輸入信號為電壓信號時通過選擇開關屏蔽該路A/D轉換輸入電路的電位器；

所述的Modbus?RTU接口電路采用RS-485收發器模塊MAX485實現，與主控MCU的串口連接；

所述的EPROM存儲器模塊采用存儲容量為64kByte的EPROM芯片27C512，與主控MCU連接，用于存儲運行于主控MCU的支持Modbus?RTU從站協議的8路A/D轉換器嵌入式單片機軟件，當8路A/D轉換器開機啟動后主控MCU調出運行。所述的支持Modbus?RTU從站協議的8路A/D轉換器嵌入式單片機軟件實現A/D轉換器運行調度管理、8路模擬量信號A/D轉換管理，以及Modbus?RTU從站協議實現。所述的支持Modbus?RTU從站協議的8路A/D轉換器工作于工業現場，必然會出現因電磁干擾等因素導致主控MCU意外死機的現象，另外，如果8路A/D轉換器嵌入式單片機軟件考慮不周也會出現通信死機，導致不能響應通信請求。為防止8路A/D轉換器死機，在8路A/D轉換器嵌入式單片機軟件中采用了如下措施：一是啟用主控MCU的Watchdog功能，在軟件的初始化部分打開Watchdog，然后在軟件運行過程中定時復位Watchdog，一旦死機主控MCU將重新啟動；二是在串口通信部分增加判斷，一旦出現通信錯誤則重新初始化通信端口，以便正常響應通信命令；

所述的EEPROM存儲器模塊采用存儲容量為256Byte的EEPROM芯片24LC02，與主控MCU連接，用于存儲支持Modbus?RTU從站協議的8路A/D轉換器嵌入式單片機軟件的運行參數；