基于modbus協議的空間分布式溫濕度測控系統設計

0 引言
目前，大型基地(比如倉庫)對其空間內部的溫度和濕度參數非常關注，因為這直接關系到其中儲存的設備是否能夠無腐蝕、完好的被保存。因此，能夠自動測量空間內的溫濕度并在需要的時候開啟風機以控制溫濕度是很有必要的。本文提出用分布式系統結合Modbus協議來高穩定高可靠地收集數據，同時在PC機上利用ACCESS的強大功能分析和處理數據并發出風機指令，從而實現溫濕度的自動測控。

1 系統構成
該溫濕度測量控制系統屬于傳感器空間立體分布式測控系統，采用PC主機和一臺上位機、以及若干臺下位機來實現主從式通信，同時使用RS485通信方式并采用Modbus協議組成工業級485網絡，然后再加上風機、打印機等。從而構成一套完整的系統來實現對基地的溫度濕度參數進行監測和控制。下位機采用一線總線(12wireinter2face)溫度傳感器來和shtll濕度傳感器精確地采集溫濕度信號，并應用PIC16單片機來把處理的信號通過RS-485總線發送給上位機。上位機是采用AT89S52的中央控制單元，可進行數據處理和數據儲存，并可與PC機實現數據交互，進而通過該網絡驅動風機控制開關的通斷。圖1所示為系統總體框圖。

2 Modbus協議
Modbus協議適用于半雙工的RS-485總線。該總線上一般可有一個主機和多個從機，每個從機分配唯一的地址。工作時采用命令――應答的通訊方式，每一種命令幀都對應著一種應答幀，主機可以向要訪問的從機發出命令幀，然后由地址匹配的從機進行響應，再向主機發出與命令幀對應的應答幀；地址不匹配的從機不響應命令幀。這種一問一答的通信方式可以大大提高數據傳輸的正確性。
標準的Modbus協議為命令幀定義了許多功能代碼，不同的功能代碼要求從機進行不同的響應。Modbus協議分為ASC碼模式和RTU模式，一般應用都希望在較短的時間內盡可能擴大數據的傳輸量，因此，大多采用RTU方式。
無論是命令幀還是應答幀，消息幀的起始和結束必須有至少可發送3．5個字符時間的停頓作為標志。命令幀中，從機地址表明該命令幀由總線上哪個從機接收。功能碼則指明主機要從機作出何種響應。寄存器起始地址主要告訴從機，主機所要讀取從機內部寄存器的起始地址。寄存器數是指主機要從該地址開始，連續讀取多少個寄存器的值。CRC校驗是對由從機地址開始的幀的所有字節進行CRC-16校驗的校驗碼。CRC校驗的糾錯能力極強，它的應用使得數據傳輸的準確率可達94％以上。在應答幀中，從機地址、功能碼、CRC校驗與命令幀中的含義相同。字節數為從機應主機要求所發送的內部寄存器數據的字節數，寄存器1、2、…n是發送的各寄存器的內容。

3 系統硬件實現
該系統硬件采用一臺上位機和若干臺下位機的方式來構成通信網絡，從而完成數據的收集和存儲。