利用MOD—BUS通信协议构建集散控制系统实现触摸屏与单片机的通信

随着触摸屏的应用和产量的增加，价格下降。因而有可能使用触摸屏作为单片机控制设备的键盘和显示装置，提高单片机控制设备的档次。触摸屏与PLC联合使用时，触摸屏的主要功能是：

①显示PLC输入，输出端13或辅助继电器的开关状态。

②用触摸按键强制PLC输入，输出端口或辅助继电器的开／关。

③显示PLC中定时器、计数器和数据寄存器的内容。

④用触摸屏键盘把设定数据送入PLC的数据寄存器中。

可规纳成触摸屏与PLC问对应地址的数据位、字的读和写。因此可以利用MOD—BUS通信协议来实现触摸屏与单片机的通信和控制，或触摸屏与多台单片机通信，构成一个集散控制系统。

1 触摸屏与单片机的硬件联接

采用MT500触摸屏与AT89C52单片机一对一通信。把触摸屏的PLC232 9针插座与带有RS232接口的AT89C52单片机相连接。如图1所示。注意：通信电缆DB9是2-2、3—3、5-5。

这种接法的电缆也可用于与PC机通信或做通信摸拟。作PC机通信时在连接PC机端的DB9短接4—6、7—8。由于AT89C52单片机无RS232接口，因此需要扩展一片MAx232，把RXD、T×D的TTL电平转换成RS232电平。

图1 触摸屏与单片机通信联接方法

2 建立触摸屏与单片机的内部存储器地址对应关系

打开触摸屏组态软件，从[编辑]下拉菜单中选[系统参数]，弹出如图2所示参数设置对话框。触摸屏的系统参数中PLc类型设置成MODBUS RTU，通信参数设置必需与单片机通信参数设置一致。通信口类型设置成RS232，数据位设置成8位，1个停止位，波特率9600，校验位设置与单片机编程一致，PLC站号是单片机定义的站地址一样，站号需从1开始。参数设置完成，按确定键。

图2参数设置对话框

这时触摸屏的可操地址范围如表1所示。

表1 触摸屏在设置成MODBUS RTU摸式时可操作地址范围

Ox1—Ox9999、1×1—1x9999用于位操作的存储器，3xl一3x9999、4xl一4x9999用于字操作的存储器。lxl一1x9999作为输入节点（只读）位操作的存储器，用作触摸屏上的位状态指示灯。Oxl～oX9999可读可写，可作位状态指示灯、按键、触发控制摸位等。3xl-3x9999作为输入数据存储器，可作触摸屏中的数值显示元件和多状态指示灯等。4xl一4x9999可读可写，可作触摸屏中的数值输入元件和多状态设定元件等。其地址采用十进制数表示。OxO、lx0、3xO、4x0不可使用，否则编译时会出错。

在单片机中可自由定义分配与触摸屏相对应的寄存器地址。

如假设P2、P3口为输入口，P0、P1为输出口。为了便于单片机编程，可以把P2、P3口的引脚状态映射到20H、21H，与触摸屏lxl一1x16相对应。把P0、P1输出口数据存到寄存器22H、23H，与触摸屏0xl一0x16相对应。24H一28H作为位操作存储区，与触摸屏0x16-1x56相对应。把30H-3F：H设置成8个数据显示寄存器，与触摸屏3xl-3x8相对应。把40H一4FH设置成8个数据设置寄存器，与触摸屏4x1-4x8相对应。这样可列出触摸屏与单片机通信地址对应表，位地址如表2所示。字地址如表3所示。

表2摸屏与单片机通信位地址对应表

表3摸屏与单片机通信字地址对应表

3 触摸屏组态软件编辑

打开触摸屏组态软件，先按上述方法设置[系统参数]，光标移到[窗口／元件选择列表框]，单击鼠标右键，新建一个窗口，按要求填写对话框。按确定键，出现一个编辑窗，下面以设置一个位状态显示元件（指示灯）和一个数值显示元件（数据显示窗）为例，说明触摸屏编辑的地址与单片机内的地址建立相互联系的方法。现以要显示单片机中位20H（24H.0）的状态和显示40H、41H的数值为例。把鼠标点击元件工具箱中的元件图或从菜单[元件]的选项中拖出一个位状态指示元件。并弹出位状态显示元件属性对话框。

在读取地址栏[设备类型]中选0x，[设备地址]写入17，见表2，0x17对应20H，选择适当的图形、标签、大小和位置。按确定键。对话框消失，在编辑窗口出现一个位状态显示元件L1。一旦建立了正确的通信关系，则这个位状态显示元件的不同显示状态反应了单片机中位20H状态的变化。

把鼠标点击元件工具箱中的元件图或从菜单[元件]的选项中拖出一个数值显示元件。并弹出数值显示元件属性对话框。如图3所示。

图3数值显示元件一性对话框

在读取地址栏[设备类型]中选叙，[设备地址]写入1，见表3，3xl对应40H（高位），41H（低位），选择适当的图形、标签、大小和位置。按确定键，对话框消失。

在编辑窗口出现一个数值显示元件，一旦建立了正确的通信关系，则这个数值显示元件显示单片机中位40H（高位），41H（低位）的数值。

4 MODBUS RTU（远程终端设备）通信协议简介

触摸屏与单片机通信是主从通信方式，触摸屏是主机，单片机是从机。触摸屏根据画面编辑的控件，不断发送位、字的读或写的指令。单片机不断应答指令。

本文介绍MODBUS RTU通信格式，字符帧由8个数据位，1个起始位，1个停止位，1个奇偶校验位（当不采用校验位时，则设置2个停止位）。发送或接收每个字节，必需经过一次CRC出错校验运算。运算方法详见参考文献。

一个指令帧由从机地址、功能码、数据域和CRC校验码组成。数据域由读、写位或字数据的十六位首地址（高位在前，低位在后）、十六位操作数（高位在前，低位在后）、最后为十六位CRC校验码（低位在前，高位在后）。发送或接收前后必需有大于3.5MS的延时，以示一个指令帧的开始或结束。地址码和功能码均为一个字节。

下面举例说明用MODBUS RTU通信协议的通信格式：

1）读触摸屏指定首地址0x17对应单片机中首地址20H的一个字（十六位）的位状态。

触摸屏发送通信格式：

单片机应答通信格式：

触摸屏位地址0x17对应单片机首地址24H.0，回送24H.

0～20H.7，25H.0-25H.7，十六位状态。

2）读触摸屏指定首地址4xl对应单片机中首地址40H的一个字（40H。41H）的数值。

触摸屏发送通信格式：

单片机应答通信格式：

3）将触摸屏指定地址位0x18对应单片机中21H（24H.1）位置1或清零。

触摸屏发送通信格式：

单片机应答通信格式：

表中置位命令0FF00H为置1，0000H为清零。

4）将触摸屏指定首地址4x2对应单片机中首地址42H的一个字42H，43H写入一个设定值oal64H。

触摸屏发送通信格式：

单片机应答通信格式：

用类似的方法，根据项目要求，选择控件和编辑控件属性。

建立触摸屏与单片机的地址联系，按照MODBUS协议编写单片机与触摸屏的通信程序。则可实现用触摸屏显示单片机中位状态变化，设定数值或显示数值。