開題報告課件講義

目錄一、課題來源及研究的目的和意義二、國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析三、系統(tǒng)整體目標四、主要研究內(nèi)容五、研究方案及進度安排，預期達到的目標

六、預計研究過程中可能遇到的困難和問題，以及解決的措施目錄一、課題來源及研究的目的和意義1一、課題研究背景及意義

在工業(yè)以及各種民用領域，測溫裝置廣泛使用。過去，它們常常獨立工作?，F(xiàn)在，隨著網(wǎng)絡化技術(shù)的發(fā)展，人們越來越需要從遠程獲取溫度信號，以提高系統(tǒng)整體上的監(jiān)控能力以及全局管理水平。溫度信號所需傳輸?shù)木嚯x越來越長，數(shù)據(jù)的實時性、可靠性、安全性都要有所保證?，F(xiàn)場總線技術(shù)作為一種專為工作在惡劣環(huán)境的現(xiàn)場裝置間進行數(shù)據(jù)交換的數(shù)字通信技術(shù)，亦被廣泛應用于具有溫度變送器/傳感器的網(wǎng)絡。一、課題研究背景及意義2課題研究背景及意義

Modbus是Modicon公司開發(fā)的一種開放的、標準的現(xiàn)場總線通信協(xié)議，被認為是世界上自動化領域中最為普遍使用的一個協(xié)議。帶有串行通訊接口的設備通過Modbus協(xié)議可以很容易地集成在一起，大部分組態(tài)軟件（如：組態(tài)王、MCGS、Citect等）都對Modbus協(xié)議提供強有力的支持。具有Modbus協(xié)議接口的溫度變送器，在日益強勁的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）應用中必定會成為不可或缺的一員。課題研究背景及意義Modbus是Modicon3課題研究目的

隨著Modbus的廣泛應用，相關產(chǎn)品的需求正不斷增長。目前，支持Modbus協(xié)議的PLC、智能儀表等工控產(chǎn)品在市場上占有較大的市場份額，帶有串行通訊接口的設備通過Modbus協(xié)議可以很容易地集成在一起，大部分組態(tài)軟件（如：組態(tài)王、MCGS、Citect等）都對Modbus協(xié)議提供強有力的支持。具有Modbus協(xié)議接口的溫度變送器，在日益強勁的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）應用中必定會成為不可或缺的一員。課題研究目的4課題研究目的

本課題研究的目的是將modbus協(xié)議具體地用在生產(chǎn)實踐中，從遠程獲取溫度信號，以提高系統(tǒng)整體上的監(jiān)控能力以及全局管理水平，設計的溫度變送器的溫度測量范圍在-50~100℃，對于在惡劣的自然環(huán)境中的溫度測量有實際意義。通過單片機對用Modbus協(xié)議傳輸來的數(shù)據(jù)進行快速的數(shù)據(jù)分析和處理，使數(shù)據(jù)的實時性、可靠性、安全性都有所保證。課題研究目的本課題研究的目的是將modbus協(xié)議具5二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀2.1國內(nèi)外溫度測量研究現(xiàn)狀及分析1)溫度測量技術(shù)不斷向著新的測量對象與測量環(huán)境發(fā)展;2)新的測溫技術(shù)首先有賴于新的測溫材料發(fā)現(xiàn)或合成及其制造技術(shù);3)國際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式、由集成化向智能化、網(wǎng)絡化的方向發(fā)展，在高新技術(shù)的推動下,正跨入真正的數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡化的新時代。二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀2.1國內(nèi)外溫度測量研究現(xiàn)狀及分析6國內(nèi)外溫度測量研究現(xiàn)狀及分析

在溫度測量方面各國均取得了許多可喜的成果,其中前蘇聯(lián)的壓電石英頻率溫度計分辨能力可達0.0001℃,理論上可達0.00001℃,而且在-40℃～230℃范圍內(nèi)具有溫度與頻率的線性特性；日本利用所謂石英溫度頻率轉(zhuǎn)換器-80℃～200℃的溫度范圍,最大分辨率達0.0001℃；美國標準局研制的電阻溫度計25歐標準鉑電阻溫度計,電橋分辨0.00002℃；我國生產(chǎn)的石英溫度傳感器分辨率達到0.0001℃,誤差在0.05℃以內(nèi),中國航天工業(yè)總公司702所研制的5901(STP-1000)型粘貼式測溫片,其靜態(tài)測溫精度為0.5%,快速響應時間小于0.013s。國內(nèi)外溫度測量研究現(xiàn)狀及分析在溫度測7國內(nèi)外溫度測量研究現(xiàn)狀及分析

國內(nèi)現(xiàn)存溫度傳感器生產(chǎn)企業(yè)還處在低水平競爭形勢下，技術(shù)素質(zhì)、生產(chǎn)能力、生產(chǎn)規(guī)模都跟不上國際水平，價格戰(zhàn)十分普遍，引發(fā)產(chǎn)品質(zhì)量的下降。可見，產(chǎn)品質(zhì)量、技術(shù)以及成本三方面的優(yōu)化是國內(nèi)企業(yè)在未來競爭中處于有利地位的重要因素。面對激烈的市場競爭，國內(nèi)生產(chǎn)商應該通過各種方式降低生產(chǎn)成本，控制經(jīng)營中的固定支出，在自主研發(fā)和技術(shù)改造上加強投入，提升綜合競爭力水平。國內(nèi)外溫度測量研究現(xiàn)狀及分析8國內(nèi)外MODBUS研究現(xiàn)狀及分析

為更好普及和推動Modbus在基于以太網(wǎng)上的分布式應用，目前施耐德公司將Modbus協(xié)議的所有權(quán)移交給IDA（InterfaceforDistributedAutomation，分布式自動化接口）組織，并成立了Modbus-IDA組織，為Modbus今后的發(fā)展奠定了基礎。Modbus已經(jīng)成為自控業(yè)界主流的通信協(xié)議?，F(xiàn)在國際上關于Modbus的研究熱點有基于Modbus通信協(xié)議與OPC服務器的研究等。國外Modbus總線技術(shù)的研究與應用已經(jīng)比較健全。

2004年9月，中國國家標準化管理委員會發(fā)布了《基于Modbus協(xié)議的工業(yè)自動化網(wǎng)絡規(guī)范》，包括Modbus應用協(xié)議、Modbus協(xié)議在串行鏈路上的實現(xiàn)指南和Modbus協(xié)議在TCP/IP上的實現(xiàn)指南.國內(nèi)外MODBUS研究現(xiàn)狀及分析為更好普及和推9三.系統(tǒng)整體目標（1）溫度測量范圍：-50～100℃，測量誤差：

±0.5℃；（2）自身要有溫度指示；（3）要有Modbus協(xié)議接口與網(wǎng)絡上其它節(jié)點進行數(shù)據(jù)交換；（4）至少支持上位機或其它節(jié)點以輪詢方式獲取該變送器的溫度數(shù)據(jù)；（5）微控制器等相關器件的選用要考慮經(jīng)濟性；（6）系統(tǒng)可顯示當前溫度，人機界面良好；三.系統(tǒng)整體目標（1）溫度測量范圍：-50～100℃，測量10四、主要研究內(nèi)容

本系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上分為上、下兩級，第一級是下位機(即前端采集系統(tǒng))；第二級是上位機。下位機由單片機、溫度傳感器等組成，其任務是完成測量點的溫度測量與顯示，并且通過Modbus串行通信的方式向上位機傳送測量數(shù)據(jù)。整體結(jié)構(gòu)如下圖1所示。

四、主要研究內(nèi)容本系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上分為上、下兩級11系統(tǒng)的整體的工作過程如下：

當系統(tǒng)上電時，上位機發(fā)出的命令首先給下位機，下位機再根據(jù)此命令解釋成相應時序信號直接控制相應設備。下位機不時讀取設備狀態(tài)數(shù)據(jù)（一般模擬量），轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號根據(jù)上位機的請求反饋給上位機。上位機通過modbus總線獲知下位機變化后綜合其它條件可發(fā)送相應的功能碼給下位機，下位機接到功能碼與自己進行匹配，匹配成功的下位機執(zhí)行相應的操作。上位機節(jié)點發(fā)送功能代碼經(jīng)由Modbus總線查詢各下位機從站狀態(tài)，從站得到功能代碼后執(zhí)行相應操作。系統(tǒng)的整體的工作過程如下：

12開題報告課件講義13下位機的工作流程：電源模塊為節(jié)點的各個組成部分供電，但是需要經(jīng)過5V/3.3V的轉(zhuǎn)換后才能為微處理器進行供電，DS18B20進行溫度收集，通過輸入端口進入數(shù)據(jù)緩沖器后進入微處理器進行數(shù)據(jù)處理。處理完的數(shù)據(jù)經(jīng)過光耦（隔離節(jié)點和modbus總線防止電壓不穩(wěn)定或其它因素可能給節(jié)點帶來的電危害）通過RS485收發(fā)器經(jīng)由modbus總線傳送給請求該數(shù)據(jù)的上位機。此外，還設置了液晶顯示（使下位機也能夠顯示實時溫度）、鍵盤（為了設定通信波特率）、程序儲存器（為儲存程序而設置）、復位電路（系統(tǒng)可能出現(xiàn)故障、問題，因此設置了系統(tǒng)復位電路)。

下位機的工作流程：14開題報告課件講義15

上位機的結(jié)構(gòu)與下位機基本一致，不同在于將輸入改為8路模擬量輸入，之所以設計一個8路開模擬的輸入是為了檢測上位機自身的工作狀況及使其能獨立完成相對簡單的工作。上位機的結(jié)構(gòu)與下位機基本一致，不同在于將16五、研究方案及進度安排，預期達到的目標2012.12.17-2013.01.13：查閱文獻，了解Modbus協(xié)議及了解溫度測量儀器的發(fā)展現(xiàn)狀；2013.02.25-2013.04.21：系統(tǒng)分析，設計原理圖及

PCB；2013.04.22-2013.05.19：硬件調(diào)試、編程；2013.05.20-2007.06.30：整理資料、撰寫論文。五、研究方案及進度安排，預期達到的目標17六、預計研究過程中可能遇到的困難和問題，以及解決的措施可能遇到的困難和問題：1）繪制電路原理圖的過程中可能會遇到元器件的選取和參數(shù)選定的問題；2）在進行模擬仿真的過程中可能會遇到元器件的選取錯誤或連線上的錯誤而導致仿真失敗或仿真結(jié)果不理想的問題；3）繪制電路系統(tǒng)的PCB時，可能遇到排板布線不規(guī)范上的問題；4）在制作出電路板后，可能遇到電路線路連接出錯等問題，導致調(diào)試不出結(jié)果。5）整體性能達不到預期的目標六、預計研究過程中可能遇到的困難和問題，以及解決的措施可能遇18預計研究過程中可能遇到的困難和問題，以及解決的措施解決的措施：

1）在選取元器件及設定參數(shù)之前，認真的查閱各元器

件的資料，參考別人的元器件的選擇與參數(shù)設定；

2）將電路分