CN108731705A - 一种并行多路Modbus通信协议的传感器模拟装置 - Google Patents

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    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
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Abstract

本发明公开了本发明公开了一种并行多路Modbus通信协议的传感器模拟装置，包括上位机、中央处理模块、传感器模拟接口模块和多个模拟传感器；所述上位机设计多个多路传感器模拟值，上位机通过异步串行通信接口将传感器的模拟值实时传送至中央处理模块；所述中央处理模块接收上位机传送的模拟数据信息将该信息中的每个传感器模拟数据转换成与数字传感器发送协议相同的Modbus协议数据，将该Modbus协议数据通过传感器模拟接口模块传送至多个模拟传感器内。

Description

一种并行多路Modbus通信协议的传感器模拟装置
技术领域
本发明涉及模拟传感器技术领域，尤其涉及一种并行多路Modbus通信协议的传感器模拟装置。
背景技术
目前传感器模拟装置有以下两种：1、采用模拟电路的设计方式，结合运算放大器、MOS管以及可调电位器，利用MOS管的可变变阻区，通过电压来控制获得电阻的线性调节，并通过可调电位器方便的改变电阻线性区域已获得不同的传感器值。但由于采用模拟电路的方式，可靠性不高，效率较低，灵活性较差，也无法保证精度要求，更无法满足多路传感器并行输出的复杂工况要求。2、采用数字电路与模拟电路相结合，包含数字运算处理器和A/D转换模块，模拟产生模拟传感器的相应信号。此方法改善了传统模拟电路的精确设置传感器值问题，但抗干扰能力差，模拟的传感器值单一的问题并没有得到解决。然而现有技术中的传感器模拟电路中，通常模仿模拟传感器，产生相应的电压、电流或频率，并且只能模拟产生单一的传感器信号，这种方式较为简单，但模拟电路会有抗干扰能力差，精度较低，模拟的传感器值单一等问题。
发明内容
根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种并行多路Modbus通信协议的传感器模拟装置，具体方案为：包括上位机、中央处理模块、传感器模拟接口模块和多个模拟传感器；所述上位机设计多个多路传感器模拟值，上位机通过异步串行通信接口将传感器的模拟值实时传送至中央处理模块；所述中央处理模块接收上位机传送的模拟数据信息将该信息中的每个传感器模拟数据转换成与数字传感器发送协议相同的Modbus协议数据，将该Modbus协议数据通过传感器模拟接口模块传送至多个模拟传感器内。
所述中央处理模块采用单片机处理器。
所述传感器模拟接口模块采用至少两个控制芯片。
所述异步串行通信接口采用MAX3232CSE芯片作为RS-232C收发芯片。
由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种并行多路Modbus通信协议的传感器模拟装置，采用嵌入式技术模拟多路数字式传感器，设计配套的运行于上位机的软件根据现场实际工况设定各种输出的传感器的输出值，产生多路并行的Modbus协议信号，所产生的信号与数字式传感器产生的信号同精度，因此该装置可靠性高，灵活性好，实时性强，高度智能化，能够满足各种复杂的实际工况要求，并且能够记录工作过程参数数据，方便后期分析、评估系统功能和性能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明装置的结构示意图；
图2为本发明装置的实施例的示意图；
图3为本发明装置的实施例的示意图；
图4为本发明装置的实施例的示意图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：
如图1-图4所示的一种并行多路Modbus通信协议的传感器模拟装置，包括上位机、中央处理模块、传感器模拟接口模块和多个模拟传感器；所述上位机设计多个多路传感器模拟值，上位机通过异步串行通信接口将传感器的模拟值实时传送至中央处理模块；所述中央处理模块接收上位机传送的模拟数据信息将该信息中的每个传感器模拟数据转换成与数字传感器发送协议相同的Modbus协议数据，将该Modbus协议数据通过传感器模拟接口模块传送至多个模拟传感器内。本装置首先通过上位机内的运行软件设置多路传感器模拟值，通过异步串行通信接口传送到中央处理模块中进行处理，通过中央处理模块(即主MCU)与从MCU之间的通信连接接口，再传输到传感器模拟接口模块中，产生与数字传感器相同的Modbus协议，为产品的研发测试、生产测试及产品参数标定提供精准的检测数据。
进一步的，所述中央处理模块采用单片机处理器。中央处理器模块采用Cortex-M3架构的STM32F103VCT6芯片即主MCU，通过该芯片通用I/O口与传感器模拟接口模块相连，并通过串行数据I/O口输出标准NMEA-0183协议数据，波特率为9600bps。
进一步的，所述传感器模拟接口模块采用至少两个控制芯片。所述传感器模拟接口模块以两个从MCU为例，模拟产生10种传感器信号，采用两片Cortex-M3架构的STM32F103RCT6芯片，从MCU最多可实现5路传感器数据传输。
进一步的，所述异步串行通信接口采用MAX3232CSE芯片作为RS-232C收发芯片，其功能为从上位机中读取模拟量并将模拟量发送至主MCU中。
所述主MCU与从MCU之间的通信连接接口，采用SPI串行通信方式，由读写控制线控制主CPU的数据发送或接收状态，时钟信号线提供两个从CPU的数据发送时钟；
所述Modbus协议，是由MAX3485芯片0～9作为RS-485收发芯片，将传感器模拟接口模块产生的Modbus协议传送给对应的检测设备。
图2是本发明实施例所涉及的主MCU与从MCU之间的连接图，主MCU为所有的从MCU提供时钟信号。主MCU处于写状态时，主MCU依次向从MCU写入传感器数据；主MCU处于读状态时，主MCU依次读取从MCU传感器数据。
图3是本发明实施例所涉及的主MCU程序流程图，该流程分为以下几个步骤：
S1：进入主程序，首先接收来自上位机的传感器数据设置帧；
S2：判断接收到的传感器数据设置帧的帧头帧尾及长度，与数据协议是否一致，从而判断设置帧是否合法，若合法，将MCU片选信号设置为有效，若不合法，重新接收来自上位机的传感器数据设置帧；
S3：设置读写状态，为写状态时，主MCU依次向从MCU写入传感器数据，为读状态时，主MCU依次读取从MCU传感器数据；
S4：主MCU完成与从MCU的数据交换后，将MCU片选信号设置为无效，程序结束。
图4是本发明实施例所涉及的单个从MCU程序流程图，该流程分为以下几个步骤：
S1：进入主程序，首先接收外部设备的读取传感器Modbus命令帧；
S2：判断接收到的读取传感器Modbus命令帧的帧头帧尾及长度，与数据协议是否一致，从而判断命令帧是否合法，若合法，从MCU将传感器数据发送至外部设备，若不合法，重新接收外部设备的读取传感器Modbus命令帧。
本发明公开的一种并行多路Modbus通信协议的传感器模拟装置，将实际工况中影响工作状态的传感器数据进行模拟，通过上位机发送给主MCU，通过数据处理，将每一个传感器模拟数据依次发送给从MCU，再转换成与数字传感器发送协议相同的Modbus协议数据，真实的模拟了实际工况，极大地提高了数据精度，因此本装置实现模拟基于Modbus协议的多路数字式传感器，从而方便地模拟出现场各种复杂的实际工况，可以用于产品的研发、生产、调试和产品参数标定测试的需要。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种并行多路Modbus通信协议的传感器模拟装置，其特征在于：包括上位机、中央处理模块、传感器模拟接口模块和多个模拟传感器；
所述上位机设计多个多路传感器模拟值，上位机通过异步串行通信接口将传感器的模拟值实时传送至中央处理模块；
所述中央处理模块接收上位机传送的模拟数据信息将该信息中的每个传感器模拟数据转换成与数字传感器发送协议相同的Modbus协议数据，将该Modbus协议数据通过传感器模拟接口模块传送至多个模拟传感器内。
2.根据权利要求1所述的一种并行多路Modbus通信协议的传感器模拟装置，其特征还在于：所述中央处理模块采用单片机处理器。
3.根据权利要求1所述的一种并行多路Modbus通信协议的传感器模拟装置，其特征还在于：所述传感器模拟接口模块采用至少两个控制芯片。
4.根据权利要求1所述的一种并行多路Modbus通信协议的传感器模拟装置，其特征还在于：所述异步串行通信接口采用MAX3232CSE芯片作为RS-232C收发芯片。
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