基于ModbusRTU協(xié)議交流電壓峰值表設(shè)計

1/1基于Modbus-RTU協(xié)議的交流電壓峰值表設(shè)計溝通電壓峰值表設(shè)計

基于Modbus-RTU協(xié)議的溝通電壓峰值表設(shè)計

溝通電壓峰值表設(shè)計

2．1A／D輸入調(diào)理愛護(hù)設(shè)計

以220V溝通電為例，其理論峰值電壓為311V，但考慮到電網(wǎng)波動、正弦波失真等，電壓峰值很可能超過311V，這時可依據(jù)工作閱歷和實測狀況，選定一個電壓值作為電壓可能達(dá)到的最大值，假定為500V。假如MAX1270的輸入范圍設(shè)置為5V，則分壓電阻的分壓比應(yīng)設(shè)置為100：1。分壓后的電壓經(jīng)過運放緩沖后作為A／D芯片的輸入，為愛護(hù)后級A／D轉(zhuǎn)換芯片，設(shè)置兩個穩(wěn)壓二極管組成限幅電路。輸入調(diào)理電路如圖

2所示。

2．2A／D轉(zhuǎn)換電路

A／D轉(zhuǎn)換電路采納MAX1270芯片，MAX1270是8通道、多量程雙極性輸入、串行輸出、逐次靠近型12位A／D轉(zhuǎn)換器，最高采樣率為110kS／s。在單+5V電源供電下，可通過編程實現(xiàn)5V，1OV，5V，10V量程。其中，雙極性輸入非常適合作為溝通電壓測量。

MAX1270轉(zhuǎn)換電路如圖2所示，由MSP430F449的I／O口線掌握MAX1270的串行接口。由于MAX1270在5V電壓供電下，輸出4．5V以上高電平，而MSP430F449的I／O口電平為3．3V，因此必需附加一個接口芯片，以實現(xiàn)5～3．3V的電平轉(zhuǎn)換，這里采納MAX3001雙向電平轉(zhuǎn)換芯片。A／D轉(zhuǎn)換電路如圖3所示。

溝通電壓峰值表設(shè)計

2．3RS485接口電路

該設(shè)計采納RS485總線，可通過電纜或光纖將信號有效地遠(yuǎn)傳上千米，協(xié)作Modbus-RTU協(xié)議，可便利地與符合Modbus-RTU協(xié)議的掌握設(shè)備連接。設(shè)計中采納MAX3485芯片作為RS485接口芯片，電路如圖

4所示。

3軟件設(shè)計

設(shè)計中，主要的軟件模塊包括A／D轉(zhuǎn)換，Modbus-RTU協(xié)議和串口編程。對于串口編程不再贅述，主要對MAX1270和Modbus-RTU協(xié)議進(jìn)行說明。

3．1MAX1270編程

溝通電壓峰值表設(shè)計

MAX1270的掌握字格式如表1所示，最高為起始位，保持為“1”；SEL2～SEL0為輸入通道選擇位；RNG，BIP分別為量程和極性選擇位；PD1和PD0為掉電和時鐘模式選擇位。各位的詳細(xì)意義請參考MAX1270數(shù)據(jù)手冊。該設(shè)計中，MAX1270設(shè)置為：量程10V，雙極性輸入(即實現(xiàn)土5V測量)、外部時鐘25CLK／s正常操作模式，使用通道CH0作為輸入通道，掌握字的格式為

10000101

。

溝通電壓峰值表設(shè)計

溝通電壓峰值表設(shè)計

3．2Modbus-RTU協(xié)議

Modbus協(xié)議是應(yīng)用于掌握器上的一種通用語言。通過此協(xié)議，掌握器相互之間、掌握器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)(例如以太網(wǎng))和其他設(shè)備之間可以通信。Modbus-RTU是Modbus協(xié)議的一種傳輸模式，在該模式下，消息中的每個8b包含2個4b的16進(jìn)制字符。Mod-bus協(xié)議的核心程序是CRC校驗程序的編寫。該系統(tǒng)中采納

CRC-16

校驗法，詳細(xì)程序?qū)崿F(xiàn)如下：

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3．3其他重要子程序

程序中采納定時器中斷觸發(fā)每次采樣，保證采集周期的精度，同時每次采集時都以過零點作為采集數(shù)

據(jù)的開頭。這兩點都有利于提高系統(tǒng)精度。

4測試結(jié)果

通過施加標(biāo)準(zhǔn)正弦波、非標(biāo)準(zhǔn)正弦波、三角波測試，可使該表的峰值測量精度高于1級，完全滿意工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備供電檢測的需求。該表與工控組態(tài)軟件MCGS協(xié)作，工作良好。此外，該表除了測量峰值以外，還擴(kuò)展了電壓平均值、有效值的計算，設(shè)計成一個具有多功能的智能儀表。

5結(jié)語

該設(shè)計以MSP430F449單片機(jī)、MAX1270為核心，編寫了Modbus-RTU協(xié)議，同時利用RS485接口可便利地進(jìn)行數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳或與符合Modbus_RTU協(xié)議的設(shè)備相連，該表的體積小