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基于MODBUS现场总线的智能升旗控制系统的设计

作　者: 王涛
导　师: 夏路易
学　校: 太原理工大学
专　业: 控制理论与控制系统
关键词: MODBUS 智能升旗控制系统嵌入式控制系统上位机软件
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着北京奥运会和广州亚运会的成功举办,我国的体育事业正向着国际化的方向发展,越来越多的国际性比赛在全国各地频繁举办,以致现代化体育场馆的集成控制系统也受到了广大厂商的关注。智能升旗控制系统作为集成控制系统中的一部分,主要用来控制颁奖仪式的升降国旗,而颁奖仪式又是重大赛事的高潮,所以智能升旗控制系统就显得尤为重要。本课题来源于北京华亿公司的实际开发项目,作者的主要工作是设计和开发智能升旗控制系统。系统集成了现代计算机、网络和控制等技术,通过调节升旗的时间,实现了升旗时间与歌曲播放时间同步的功能。整个系统基于MODBUS通信协议进行通信连接,便于与现场其他控制系统集论文首先简介了课题的背景和意义,以及课题的来源。分析国内外同类智能升旗控制系统的研究现状,查阅相关资料文献,分析同类产品的优缺点,并介绍了有关MODBUS现场总线的发展历程及应用现状。然后根据智能升旗控制系统的功能需求和性能需求,作者提出升旗控制系统的MODBUS现场总线的硬件和软件总体设计方案,同时描述了MODBUS现场总线的基本通信原理,功能码设置以及消息帧的校验计算方法,为本地控制系统和上位机的软件设计提供理论基础。围绕升旗控制系统,设计和调试本地控制系统的控制器和RS232/RS485转换器的硬件电路板,主要包括了单片机最小系统模块,电源模块,通信模块,手动/自动切换装置、转换器模块等。然后设计和调试本地控制系统和上位机的软件,主要包括人机交互界面的设计和本地控制器的软件设计。经过现场调试,作者设计的升旗控制系统符合现场的技术要求,能够较好地控制整个升降旗过程。论文最后是对作者工作的总结以及今后工作的展望,并提出一些设计的修改意见；附录中提供了本地控制器硬件电路原理图以及软件的部分源代码。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-13
第一章绪论  13-19
  1.1 课题的背景和意义  13
  1.2 课题的来源  13-14
  1.3 智能升旗控制系统的研究现状  14-15
  1.4 MODBUS通信协议的发展历程  15
  1.5 MODBUS现场总线的应用现状  15-16
  1.6 本文的研究内容  16-17
  1.7 本章小结  17-19
第二章升旗控制系统的MODBUS现场总线的总体设计  19-27
  2.1 MODBUS通信协议概述  19-20
  2.2 MODBUS通信原理  20-21
  2.3 MODBUS功能码设置  21-22
  2.4 升旗控制系统的硬件总体设计  22-23
  2.5 升旗控制系统的软件总体设计  23-24
  2.6 MODBUS帧校验的计算方式  24-25
    2.6.1 CRC校验的计算方式  24-25
    2.6.2 LRC校验的计算方式  25
  2.7 本章小结  25-27
第三章升旗控制系统硬件的设计  27-39
  3.1 本地控制器的硬件设计  27-36
    3.1.1 本地控制器硬件总体设计  27
    3.1.2 单片机的选取  27-28
    3.1.3 单片机最小系统的设计  28-30
    3.1.4 通信模块的设计  30-34
    3.1.5 自动/手动切换模块的设计  34
    3.1.6 本地控制器PCB板设计  34-36
  3.2 RS232/485转换器的硬件电路设计  36-38
  3.3 本地控制器和转换器的硬件测试  38
  3.4 本章小结  38-39
第四章本地控制系统的软件设计  39-67
  4.1 本地系统软件总体设计  39-40
  4.2 人机交互界面的设计  40-42
  4.3 本地控制器的主程序设计  42-43
  4.4 串口驱动程序的设计  43-47
  4.5 触摸屏模块指令收发程序的设计  47-49
  4.6 本地控制系统时钟设置  49-51
  4.7 变频器频率的计算  51-52
  4.8 变频器EV1000的MODBUS消息帧格式  52-55
  4.9 变频器EV1000的MODBUS协议功能  55-59
  4.10 RTU和ASCII模式的消息帧校验程序设计  59-63
    4.10.1 CRC校验程序设计  60-62
    4.10.2 LRC校验程序设计  62-63
  4.11 本地控制系统的调试  63-65
  4.12 本章小结  65-67
第五章上位机的软件设计  67-83
  5.1 上位机软件总体设计  67-68
  5.2 上位机的人机交互界面设计  68-71
  5.3 数据库模块的程序设计  71-73
  5.4 串行通信端口的程序设计  73-76
    5.4.1 串行通信控件  73-75
    5.4.2 串行端口配置函数的设计  75-76
    5.4.3 串行端口数据发送函数的设计  76
  5.5 升降旗频率设置程序的设计  76-78
  5.6 上位机MODBUS消息帧校验程序的设计  78-79
  5.7 上位机软件的调试  79-82
  5.8 本章小结  82-83
第六章总结与展望  83-85
  6.1 工作总结  83
  6.2 展望  83-85
参考文献  85-89
附录1:本地控制器硬件原理图  89-91
附录2:本地控制器的通信程序  91-101
致谢  101-103
攻读硕士学位期间已发表和录用的学术论文  103

基于MODBUS现场总线的智能升旗控制系统的设计

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