基于stc15单片机的modbus通信的电机控制系统设计(附件)【字数：6237】
摘 要在一些复杂的环境中，不利于使用Wifi或蓝牙进行无线传输，设备位置较为固定，并且控制的装置距离设备较远，我们可以通过RS485串口通信标准使用modbus通信协议进行传输控制。本系统以STC15单片机为主控芯片，RS485为传输标准，使用BTS7960驱动芯片驱动电机转动，使用modbus协议对信号进行传输，外部采用红外传感器，行程限位开关作为外部信号，给系统信号，用来控制电机运动。
目 录
一、引言 2
1.课题的目的 2
2.课题的设计思路 2
3.课题可能遇到的问题 2
二、总体设计 2
（一）设计思路 2
1.设计任务 2
2.总体设计框图 3
三、硬件结构 4
（一）单片机主控电路 4
（二）电源电路 5
1.LM2576芯片 5
2.重要器件选择 6
（三）电机驱动电路 6
1.BTS7960芯片 6
2.引脚功能 6
3.电机控制电路 7
（四）通信电路 8
1.RS485通信 8
2.MAX485芯片 8
（五）限位开关电路 9
（六）开关量采集模块 9
（七）红外传感器电路 11
四、软件设计 11
（一）Modbus通信协议 11
1.Modbus RUT 11
2.功能码 11
（二）程序编写 12
1.程序设计思路 12
2.部分子程序 12
（三）程序总结. 14
（四）Modbus协议功能说明表 14
五、硬件调试 15
（一）实物的组装 15
（二）软件调试 15
（三）组装与调试 15
1.上位机控制电机 16
2.传感器信号上传上 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
位机 17
六、结语 18
七、致谢 19
八、参考文献 20
九、附录 21
一 引言
在一些复杂的环境中，不利于使用Wifi或蓝牙进行无线传输，一些重要的设备的控制系统，使用无线网或蓝牙传输可能面临信号被干扰屏蔽导致通信错误，例如电梯、自动化设备以及一些流水线控制设备，像这些位置较为固定，并且控制的装置距离设备较远，我们可以通过RS485串口通信标准使用modbus通信协议进行传输控制。本系统以STC15单片机为主控芯片，RS485为传输标准，使用BTS7960驱动芯片驱动电机转动，使用modbus协议对信号进行传输，外部采用红外传感器，行程限位开关作为外部信号，给系统信号，用来控制电机运动。
1、课题的目的
本课题主要以电机为对象，采用STC15单片机为平台，实现modbus协议通过RS485进行传输，由PC端向单片机发送指令，从而控制电机运动，通过简单的电机控制，让大家了解modbus通信协议。
2、课题的设计思路
以STC15单片机为控制板控制系统，BTS7960驱动小车运动，然后PC端通过modbus对单片机进行传输，由PC端向单片机发送指令，从而控制电机运动，由外部传感器发出信号，由单片机通过modbus上传到PC端，PC端接收信号并显示相应的数据，然后做出响应。
3、课题可能遇到的问题
Modbus与PC端和单片机的通信，以及信号的处理
BT7960驱动使用及信号处理和对电机的控制
外部信号的识别及处理
二 总体设计
（一）设计思路
利用keil进行编程，采用模块化方式进行，首先利用BT7960驱动芯片电路驱动电机，先让电机动起来，编写程序根据驱动芯片输出的高低电平控制电机转动，然后利用单片机判断外部传感器的信号用来控制电机转动及停止，然后先让PC端与开关量采集模块配置连接，然后模块与单片机连接，并实现正常通信，从而控制电机转动及传感器信号的处理。
1、设计任务
设计以STC15为主控板的电机控制系统，通过用RS485串口进行通信，使用modbus协议对电机进行正转反转急停等控制，采用红外传感器、限位开关等为单片机提供外部信号，为上位机反馈相应信号从而达到对电机控制。
任务的完成有如下几个要求：
能够使用开关量模块通过RS485使上位机与单片机连接
发送对应的代码能够实现想相应的功能
能够准备的识别外部传感器信号，单片机并做出相应的反应
上位机能够及时准确的接收单片机反馈的信号代码
2、总体设计框图
如图所示，本系统是以单片机为下位机控制核心，由上位机向开关采集量传输数据，然后由开关量采集模块向单片机发送指令，单片机接收到指令后，给电机发送信号并给上位机发送返回值，从而驱动电机运动。，当单片机接收到外部传感器信号时，单片机进行处理控制电机，上位机读取到传感器状态。
图1 上位机设计框图
图2 下位机总体设计框图
三 硬件设计
单片机主控电路
本系统采用的单片机为STC15W4K56S4作为主控芯片，是8051增强型的单片机，具有1T机器周期。此芯片片内Flash程序存储器有56K字节的，芯片供电电压为3.3V5.5V，采用的贴片封装有44个引脚，42个IO口可以使用，主要包括复位电路，晶振电路。
图3 单片机主控电路
电源电路
本系统采用的是以LM2576芯片组成的5V供电电路，输入电压范围大，740V，最大输出电流可达3A，可供芯片及其他5V供电器件使用。
图4 LM2576芯片内部电路
目 录
一、引言 2
1.课题的目的 2
2.课题的设计思路 2
3.课题可能遇到的问题 2
二、总体设计 2
（一）设计思路 2
1.设计任务 2
2.总体设计框图 3
三、硬件结构 4
（一）单片机主控电路 4
（二）电源电路 5
1.LM2576芯片 5
2.重要器件选择 6
（三）电机驱动电路 6
1.BTS7960芯片 6
2.引脚功能 6
3.电机控制电路 7
（四）通信电路 8
1.RS485通信 8
2.MAX485芯片 8
（五）限位开关电路 9
（六）开关量采集模块 9
（七）红外传感器电路 11
四、软件设计 11
（一）Modbus通信协议 11
1.Modbus RUT 11
2.功能码 11
（二）程序编写 12
1.程序设计思路 12
2.部分子程序 12
（三）程序总结. 14
（四）Modbus协议功能说明表 14
五、硬件调试 15
（一）实物的组装 15
（二）软件调试 15
（三）组装与调试 15
1.上位机控制电机 16
2.传感器信号上传上 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
位机 17
六、结语 18
七、致谢 19
八、参考文献 20
九、附录 21
一 引言
在一些复杂的环境中，不利于使用Wifi或蓝牙进行无线传输，一些重要的设备的控制系统，使用无线网或蓝牙传输可能面临信号被干扰屏蔽导致通信错误，例如电梯、自动化设备以及一些流水线控制设备，像这些位置较为固定，并且控制的装置距离设备较远，我们可以通过RS485串口通信标准使用modbus通信协议进行传输控制。本系统以STC15单片机为主控芯片，RS485为传输标准，使用BTS7960驱动芯片驱动电机转动，使用modbus协议对信号进行传输，外部采用红外传感器，行程限位开关作为外部信号，给系统信号，用来控制电机运动。
1、课题的目的
本课题主要以电机为对象，采用STC15单片机为平台，实现modbus协议通过RS485进行传输，由PC端向单片机发送指令，从而控制电机运动，通过简单的电机控制，让大家了解modbus通信协议。
2、课题的设计思路
以STC15单片机为控制板控制系统，BTS7960驱动小车运动，然后PC端通过modbus对单片机进行传输，由PC端向单片机发送指令，从而控制电机运动，由外部传感器发出信号，由单片机通过modbus上传到PC端，PC端接收信号并显示相应的数据，然后做出响应。
3、课题可能遇到的问题
Modbus与PC端和单片机的通信，以及信号的处理
BT7960驱动使用及信号处理和对电机的控制
外部信号的识别及处理
二 总体设计
（一）设计思路
利用keil进行编程，采用模块化方式进行，首先利用BT7960驱动芯片电路驱动电机，先让电机动起来，编写程序根据驱动芯片输出的高低电平控制电机转动，然后利用单片机判断外部传感器的信号用来控制电机转动及停止，然后先让PC端与开关量采集模块配置连接，然后模块与单片机连接，并实现正常通信，从而控制电机转动及传感器信号的处理。
1、设计任务
设计以STC15为主控板的电机控制系统，通过用RS485串口进行通信，使用modbus协议对电机进行正转反转急停等控制，采用红外传感器、限位开关等为单片机提供外部信号，为上位机反馈相应信号从而达到对电机控制。
任务的完成有如下几个要求：
能够使用开关量模块通过RS485使上位机与单片机连接
发送对应的代码能够实现想相应的功能
能够准备的识别外部传感器信号，单片机并做出相应的反应
上位机能够及时准确的接收单片机反馈的信号代码
2、总体设计框图
如图所示，本系统是以单片机为下位机控制核心，由上位机向开关采集量传输数据，然后由开关量采集模块向单片机发送指令，单片机接收到指令后，给电机发送信号并给上位机发送返回值，从而驱动电机运动。，当单片机接收到外部传感器信号时，单片机进行处理控制电机，上位机读取到传感器状态。
图1 上位机设计框图
图2 下位机总体设计框图
三 硬件设计
单片机主控电路
本系统采用的单片机为STC15W4K56S4作为主控芯片，是8051增强型的单片机，具有1T机器周期。此芯片片内Flash程序存储器有56K字节的，芯片供电电压为3.3V5.5V，采用的贴片封装有44个引脚，42个IO口可以使用，主要包括复位电路，晶振电路。
图3 单片机主控电路
电源电路
本系统采用的是以LM2576芯片组成的5V供电电路，输入电压范围大，740V，最大输出电流可达3A，可供芯片及其他5V供电器件使用。
图4 LM2576芯片内部电路
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