一种支持Modbus RTU从站协议的8路A/D转换器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种支持Modbus RTU从站协议的8路A/D转换器，用于实现对8路以内的模拟量进行A/D转换并接入Modbus总线，属于计算机测量与控制技术领域。
【背景技术】
[0002]A/D转换是计算机测量与控制技术领域最常用的技术，A/D转换器通过电路将模拟量转换为数字量，以便传送给主控单元。计算机测控系统测量的可能是电压、电流等电信号，也可能是压力、温度、湿度、位移、声音等非电信号，在进行A/D转换之前，各种非电信号必须由各种传感器转换成电信号，才能输入到A/D转换器中。在计算机测控系统中，传感器测量产生的信号一般为模拟量，在进入主控单元前必须通过A/D转换将模拟量转换成主控单元可接收的数字量。
[0003]在计算机测控系统中，多个A/D转换器往往通过组建现场总线将转换出的数字量传送到主控单元中，Modbus就是其中应用较为广泛的一种现场总线。Modbus是Modicon公司于1978年发明的一种用于电子控制器进行控制和通信的通信协议，它的开放性、可扩充性和标准化使它成为一个通用工业标准和最流行的现场总线之一。Modbus是一种应用层报文传输协议，位于OSI模型第7层，有多种通信模式，当应用于异步串行传输时，对应的通信模式为 Modbus RTU 或 Modbus ASCII。
[0004]在很多实际应用场合中，系统需要A/D转换的模拟量路数并不多，如果A/D转换器过于复杂则会造成资源浪费和成本较高。此外，如果A/D转换器具有Modbus RTU或ModbusASCII接口，就可以作为Modbus从站直接接入到Modbus总线中，简化了系统结构，加快数据上传的时间。
【发明内容】
[0005]针对8路以内的模拟量进行A/D转换并接入Modbus总线的需求，结合A/D转换技术、单片机技术和Modbus RTU协议的特点，本实用新型旨在提供一种支持Modbus RTU从站协议的8路A/D转换器。
[0006]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是:
[0007]一种支持Modbus RTU从站协议的8路A/D转换器，其主要包括主控MCU、8路A/D转换输入电路、Modbus RTU接口电路、EPROM存储器模块、EEPROM存储器模块、外部晶振模块和复位电路模块。其中:
[0008]所述的主控MCU为自带8路A/D转换通道的微控制器，采用Philips公司生产的单片机80C552 ;所述的8路A/D转换输入电路分别与主控MCU自带的8路A/D转换通道连接；所述的Modbus RTU接口电路与主控MCU的串口连接；所述的EPROM存储器模块、EEPROM存储器模块、外部晶振模块、复位电路模块与主控MCU连接；
[0009]所述的8路A/D转换输入电路包括8个滤波电容、8个500欧姆电位器和8个用于选择信号源为电压或电流的选择开关，8路A/D转换输入电路分别与主控MCU自带的8路A/D转换通道连接。当某一路输入信号为电流信号时保留该路A/D转换输入电路的电位器，当输入信号为电压信号时通过选择开关屏蔽该路A/D转换输入电路的电位器；
[0010]所述的Modbus RTU接口电路采用RS-485收发器模块MAX485实现，与主控MCU的串口连接；
[0011]所述的EPROM存储器模块采用存储容量为64kByte的EPROM芯片27C512，与主控MCU连接，用于存储运行于主控MCU的支持Modbus RTU从站协议的8路A/D转换器嵌入式单片机软件，当8路A/D转换器开机启动后主控MCU调出运行。所述的支持Modbus RTU从站协议的8路A/D转换器嵌入式单片机软件实现A/D转换器运行调度管理、8路模拟量信号A/D转换管理，以及Modbus RTU从站协议实现。所述的支持Modbus RTU从站协议的8路A/D转换器工作于工业现场，必然会出现因电磁干扰等因素导致主控MCU意外死机的现象，另外，如果8路A/D转换器嵌入式单片机软件考虑不周也会出现通信死机，导致不能响应通信请求。为防止8路A/D转换器死机，在8路A/D转换器嵌入式单片机软件中采用了如下措施:一是启用主控MCU的Watchdog功能，在软件的初始化部分打开Watchdog，然后在软件运行过程中定时复位Watchdog，一旦死机主控MCU将重新启动；二是在串口通信部分增加判断，一旦出现通信错误则重新初始化通信端口，以便正常响应通信命令；
[0012]所述的EEPROM存储器模块采用存储容量为256Byte的EEPROM芯片24LC02，与主控MCU连接，用于存储支持Modbus RTU从站协议的8路A/D转换器嵌入式单片机软件的运行参数；
[0013]所述的外部晶振模块采用12MHz的晶体振荡器和辅助器件，为主控MCU提供时钟；所述的复位电路模块采用RC充放电路，为主控MCU提供上电复位信号；所述的外部晶振模块、复位电路模块与主控MCU连接。
[0014]本实用新型所述的支持Modbus RTU从站协议的8路A/D转换器的工作过程为:8路A/D转换器定时循环对8路输入信号进行A/D转换，转换结果存入数据缓冲区，当接收到Modbus RTU主站发来的读取数据命令帧时，按照Modbus RTU协议格式组织回传数据帧并上传给Modbus RTU主站。
[0015]本实用新型所述的支持Modbus RTU从站协议的8路A/D转换器具有结构简单、工作可靠、成本较低等优点。本实用新型的有益效果为，对于8路以内的模拟量进行A/D转换并接入Modbus总线提供了一个很好的解决方案，在计算机测量与控制技术领域具有较好的实用价值。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型技术方案中支持Modbus RTU从站协议的8路A/D转换器的结构示意图。
[0017]图2为实施例中支持Modbus RTU从站协议的8路A/D转换器的主要电路原理图。
[0018]图3为实施例中嵌入式单片机软件的软件结构图。
【具体实施方式】
[0019]结合附图和实施例，对本实用新型所述的支持Modbus RTU从站协议的8路A/D转换器的具体实施方案作进一步详细描述如下:
[0020]本实用新型所述的支持Modbus RTU从站协议的8路A/D转换器，其主要包括主控MCU,8路A/D转换输入电路、Modbus RTU接口电路、EPROM存储器模块、EEPROM存储器模块、外部晶振模块和复位电路模块，主控MCU采用自带8路A/D转换通道的微控制器，8路A/D转换输入电路分别与主控MCU自带的8路A/D转换通道连接，Modbus RTU接口电路与主控MCU的串口连接，EPROM存储器模块、EEPROM存储器模块、外部晶振模块、复位电路模块与主控MCU连接，为了进行A/D转换和实现Modbus RTU从站协议，在EPROM存储器模块中固化了嵌入式单片机软件，实现8路以内的模拟量进行A/D转换并接入Modbus总线。
[0021]参照附图1，本实用新型除了自带8路A/D转换通道的主控MCU，主要还包括8路A/D转换输入电路、Modbus RTU接口电路、EPROM存储器模块、EEPROM存储器模块、外部晶振模块和复位电路模块，8路A/D转换输入电路分别与主控MCU自带的8路A/D转换通道连接，并可直接