基于modbus协议的空间分布式温湿度测控系统设计.pdf

第11卷第9期Vol.11No.9
2009年9月ElectronicComponent&DeviceApplicationsSep.2009

doi:10.3969/j.issn.1563-4795.2009.09.013
基于modbus协议的空间分布式
温湿度测控系统设计

肖鸿威
(西南交通大学电气工程学院，四川成都610031)

摘要：Modbus是工业控制器网络协议中的一种，可广泛应用于工业网络通信领域。文中介
绍了基于该协议的空间分布式温湿度参数监测控制系统的设计方法，该系统利用485网络收
集数据，并结合VB方便的图形界面和access强大的数据库功能来完成温湿度的测量与控制。
关键字：Modbus协议；串行通信；CRC校验；VB；ACCESS

0引言

目前，大型基地(比如仓库)对其空间内部
的温度和湿度参数非常关注，因为这直接关系到
其中储存的设备是否能够无腐蚀、完好的被保
存。因此，能够自动测量空间内的温湿度并在需
图系统总体结构
要的时候开启风机以控制温湿度是很有必要的。1
本文提出用分布式系统结合Modbus协议来高稳定通过该网络驱动风机控制开关的通断。图1所示
高可靠地收集数据，同时在PC机上利用ACCESS为系统总体框图。
的强大功能分析和处理数据并发出风机指令，从
协议
而实现温湿度的自动测控。2Modbus

协议适用于半双工的总线
1系统构成ModbusRS-485。
该总线上一般可有一个主机和多个从机，每个从
该温湿度测量控制系统属于传感器空间立体机分配唯一的地址。工作时采用命令———应答的
分布式测控系统，采用PC主机和一台上位机、以通讯方式，每一种命令帧都对应着一种应答帧，
及若干台下位机来实现主从式通信，同时使用主机可以向要访问的从机发出命令帧，然后由地
RS485通信方式并采用Modbus协议组成工业级址匹配的从机进行响应，再向主机发出与命令帧
485网络，然后再加上风机、打印机等。从而构对应的应答帧；地址不匹配的从机不响应命令
成一套完整的系统来实现对基地的温度湿度参数帧。这种一问一答的通信方式可以大大提高数据
进行监测和控制。下位机采用一线总线(12wire传输的正确性。
inter2face)温度传感器来和sht11湿度传感器精确标准的Modbus协议为命令帧定义了许多功能
地采集温湿度信号，并应用PIC16单片机来把处代码，不同的功能代码要求从机进行不同的响
理的信号通过RS-485总线发送给上位机。上位机应。Modbus协议分为ASC码模式和RTU模式，一
是采用AT89S52的中央控制单元，可进行数据处般应用都希望在较短的时间内尽可能扩大数据的
理和数据储存，并可与PC机实现数据交互，进而传输量，因此，大多采用RTU方式。
无论是命令帧还是应答帧，消息帧的起始和
收稿日期：2009-03-30结束必须有至少可发送3.5个字符时间的停顿作为

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设计参考
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标志。命令帧中，从机地址表明该命令帧由总线4系统软件设计
上哪个从机接收。功能码则指明主机要从机作出
本系统中的温湿度监测系统软件可采用
何种响应。寄存器起始地址主要告诉从机，主机VB
语言来开发并基于数据库来进行管理
所要读取从机内部寄存器的起始地址。寄存器数，Access。
本软件的特点类似于的图形界面和操作
是指主机要从该地址开始，连续读取多少个寄存Windows
方法因而十分简单易操作其完成的主要功
器的值。CRC校验是对由从机地址开始的帧的所，，。
能是数据收集系统设置用户管理数据处
有字节进行CRC-16校验的校验码。CRC校验的、、、
理数据显示系统设置历史数据分析报警
纠错能力极强，它的应用使得数据传输的准确率、、，、
设置设备管理输出报表和图形显示等图
可达94%以上。在应答帧中，从机地址、功能、、。5
所示是本系统的软件结构框图
码、CRC校验与命令帧中的含义相同。字节数为。
从机应主机要求所发送的内部寄存器数据的字节
数，寄存器1、2、…n是发送的各寄存器的内容。

3系统硬件实现

该系统硬件采用一台上位机和若干台下位机
的方式来构成通信网络，从而完成数据的收集和
存储。
上位机主要由AT89S52单片机、通讯模块、
存储模块、状态指示模块组成，图2所示是其上图5系统结构框图
在图5中，用户管理主要是对操作软件的用
位机的结构组成。
户进行管理，包括用户的添加删除，密码管理，
用户权限管理等等；系统设置则是对监控系统软
件温湿度参数的设置，例如温度、湿度传感器的
地址参数的设置；数据交互主要完成软件读取上
图2上位机结构图
位机中存储的数据；数据处理主要负责数据存储
下位机主要由PI