基于Modbus-RTU协议的交流电压峰值表设计

文章摘要：3．3 其他重要子程序 程序中采用定时器中断触发每次采样，保证采集周期的精度，同时每次采集时都以过零点作为采集数据的开始。这两点都有利于提高系统精度。4 测试结果 通过施加标准正弦波、非标准正弦波、三角波测试，可使该表的峰值测量精度高于1级，完全满足工业现场设备供电检测的需求。该表与工控组态软件MCGS配合，工作良好。此外，该表除了测量峰值以外，还扩展了电压平均值、有效值的计算，设计成一个具有多功能的智能仪表。5 结 语 该设计以MSP430F449单片机、MAX1270为核心，编写了Modbus-RTU协议，同时利用RS 485接口可方便地进行数据远传或与符合Modbus_

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3．3 其他重要子程序
    程序中采用定时器中断触发每次采样，保证采集周期的精度，同时每次采集时都以过零点作为采集数据的开始。这两点都有利于提高系统精度。

4 测试结果
    通过施加标准正弦波、非标准正弦波、三角波测试，可使该表的峰值测量精度高于1级，完全满足工业现场设备供电检测的需求。该表与工控组态软件MCGS配合，工作良好。此外，该表除了测量峰值以外，还扩展了电压平均值、有效值的计算，设计成一个具有多功能的智能仪表。

5 结 语
    该设计以MSP430F449单片机、MAX1270为核心，编写了Modbus-RTU协议，同时利用RS 485接口可方便地进行数据远传或与符合Modbus_RTU协议的设备相连，该表的体积小，功耗低，可使用于电池或蓄电池供电，非常适合作为编携式设备，随身携带，也可作为功能模块直接安装在工业现场设备对电网供电电压峰值、有效值等参数进行监测。

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2．2 A／D转换电路
    A／D转换电路采用MAX1270芯片，MAX1270是8通道、多量程双极性输入、串行输出、逐次逼近型12位A／D转换器，最高采样率为110 kS／s。在单+5 V电源供电下，可通过编程实现±5 V，±1O V，5 V，10 V量程。其中，双极性输入十分适合作为交流电压测量。
    MAX1270转换电路如图2所示，由MSP430F449的I／O口线控制MAX1270的串行接口。由于MAX1270在5 V电压供电下，输出4．5 V以上高电平，而MSP430F449的I／O口电平为3．3 V，因此必须附加一个接口芯片，以实现5～3．3 V的电平转换，这里采用MAX3001双向电平转换芯片。A／D转换电路如图3所示。

2．3 RS 485接口电路
    该设计采用RS 485总线，可通过电缆或光纤将信号有效地远传上千米，配合Modbus-RTU协议，可方便地与符合Modbus-RTU协议的控制设备连接。设计中采用MAX3485芯片作为RS 485接口芯片，电路如图4所示。

3 软件设计
    设计中，主要的软件模块包括A／D转换，Modbus-RTU协议和串口编程。对于串口编程不再赘述，主要对MAX1270和Modbus-RTU协议进行说明。
3．1 MAX1270编程
    MAX1270的控制字格式如表1所示，最高START为起始位，保持为“1”；SEL2～SEL0为输入通道选择位；RNG，BIP分别为量程和极性选择位；PD1和PD0为掉电和时钟模式选择位。各位的具体意义请参考MAX1270数据手册。该设计中，MAX1270设置为：量程10 V，双极性输入(即实现土5 V测量)、外部时钟25 CLK／s正常操作模式，使用通道CH0作为输入通道，控制字的格式为10000101。

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