物联网组网技术及应用 课件 项目2　智慧园区安防监测系统

RS-485通信技术学习目标知识目标：1.了解串行通信技术；2.了解RS-485通信的定义、特点；3.了解RS-485通信原理；能力目标：1.能准确阐述RS-485通信原理；2.能识别生活中常见的RS-485通信技术的应用场景。素质目标：培养严谨的科学态度和精益求精的工匠精神，提升与人交流、与人合作、信息处理的能力。RS-485通信技术小组合作学习任务单1.数据一位一位顺序传输的通信方式称为______通信。2.串行通信按传输方向可分为单工、半双工和______三种。3.串行通信最主要的优点是

。4.半双工通信同一时刻只能进行发送或______中的一种。5.异步串行通信的基本单位是______，包含起始位、数据位、校验位、停止位。6.主从通信中，从机之间的信息

（能/不能）相互传送。7.RS‑485采用______信号传输，抗干扰能力强。8.RS‑485的逻辑电平由两根信号线的______决定。9.RS‑485通常使用______双绞线作为传输介质。10.RS-485最多能支持

个节点。串行通信技术物流仓库驿站一次只送一个包裹（串行通信）包裹只能逐个从物流仓库到驿站（单工）包裹既能逐个从物流仓库到驿站，也能逐个从驿站到物流仓库，但是不能同时双向运输（半双工）物流仓库和驿站以两个单工进行信号传输，可以同时进行（全双工）1.串行通信的定义是指使用一条数据线，将数据一位一位地依次传输，每一位数据占据一个固定的时间长度。2.串行通信分类（1）按信息传送方向分为单工、半双工及全双工；（2）按时钟信号分为异步通信和同步通信。异步通信：相当于物流仓库与驿站以口令（起始与结束）形式运送包裹。同步通信：相当于物流仓库与驿站以时间表固定运送包裹。串行通信技术3.串行通信技术的优缺点优点：节省传输线缺点：数据传输效率低4.串行通信中的基本概念（1）波特率：每秒钟传送的比特位的个数，单位为bit/s。（2)通信距离:信号传输的最大距离。

课堂练一练：一首10M的无损音质音乐若是按串行通信方式进行传输，请问需要多少时间？提示:1M=1024KB1KB=1024B1B=8bit5.主从通信：系统包含一台主机和多台从机。主机从机1从机3从机2RS-485通信技术1.RS485通信标准的产生RS-485通信技术2.RS232、RS422及RS485通信标准电气特性比较RS-485通信技术2.RS-485通信原理RS-485采用差分传输方式，也称平衡传输，采用一对双绞线进行数据传输。发送端发送端接受端AABBVABVAB：2-6V为逻辑“1”VAB：-6--2V为逻辑“0”小结课后作业

通过网络查询RS-485通信技术在生活中的具体应用有哪些？MODBUS通信协议学习目标知识目标：1.了解Modbus基础知识；2.理解报文结构、功能码含义；3.熟悉Modbus通信机制与调试流程。能力目标：1.能读懂Modbus消息帧；2.能使用调试软件完成Modbus数据读写与通信测试。素质目标：培养严谨的科学态度和精益求精的工匠精神，提升与人交流、与人合作、信息处理的能力。问：某某驾车从A地驾车去往不熟悉的B地，选择了路线之后，为了能安全地到达B地，我们还要怎样？案：遵守交通规则。同理，要保证信息传输畅通，选择了物理路径之后，设备之间还应有通信协议，即软件层协议，MODBUS通信协议就是其中之一。小组合作学习任务单1.Modbus是一种__________通信协议，广泛应用于工业控制领域。2.Modbus协议常见的两种传输模式是__________和__________。3.Modbus网络中，负责发起通信请求的设备称为__________。4.Modbus网络中，响应主机请求的设备称为__________。5.ModbusRTU采用__________校验方式保证数据传输准确性。6.Modbus数据传输中，唯一标识设备身份的参数是__________。7.Modbus协议中，用于读取开关量输入状态的功能码是__________。8.Modbus协议中，用于读取保持寄存器数据的功能码是__________。9.Modbus协议的数据单元主要由地址码、功能码、__________和校验码组成。10.Modbus协议采用__________通信模式，即一主多从结构。Modbus协议Modbus协议由Modicon(现为施耐德电气公司的一个品牌)在1979年开发，是全球第一个真正用于工业现场的总线协议。为了更好地普及和推动Modbus在以太网上的分布式应用，目前施耐德公司已将Modbus协议的所有权移交给分布式自动化接口(InterfaceforDistributedAutomation,IDA)组织，并专门成立了Modbus-IDA组织。Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用协议，目前已成为通用工业标准。通过此协议，控制器之间或者控制器经由网络(例如以太网)与其他设备之间可以通信。Modbus使不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。Modbus协议定义了一个消息帧结构，并描述了控制器请求访其他设备的过程、控制器如何响应来自其他设备的请求，以及怎样侦测错误并记录。在Modbus.网络上通信时，每个控制器必须知道其设备地址，识别不同地址发来的消息，决定要做何种动作。如果需要响应、控制器将按Modbus消息桢格式生成反馈信息并发出。1.什么是Modbus通信协议？Modbus协议2.Modbus请求报文的模式主设备从设备从设备1主设备地址寻找回应从设备。。。从设备2下达指令单播模式广播模式Modbus协议3.Modbus消息帧构成在计算机网络通信中，帧(Frame)是数据在网络上传输的一种单位，帧般由多个部分组合而成，各部分执行不同的功能。Modbus协议在不同物理链路上的消息帧是有差异的，下面主要介绍串行链路上的Modbus消息帧格式，包括ASCII和RTU两种模式的消息帧。(1)ASCII消息帧格式在ASCII模式中，消息以冒号字符(ASCII码3AH)开始，以回车换行符(ASCII码0DH,0AH)结束。消息帧的其他域可以使用的传输字符是十六进制的0一F。Modbus网络上的各设备循环侦测起始位--冒号(“:")字符，当接收到起始位后，各设备解码地址城并判断消息是否是发给自己。注意:两个消息帧之间的时间间隔最长不能超过1s，否则接收设备将认为传输发生错误。一个典型的ModbusASCII消息帧格式如下。起始位地址域功能码域数据域LRC校验域结束符1个字符2个字符2个字符n个字符2个字符2个字符（CR,LF)Modbus协议(2)RTU消息帧格式在RTU模式中，消息的发送与接收以至少3.5个字符的间隔时间为标志。Modbus网络上的各设备不断地侦测网络总线，计算字符间的间隔时间，判断消息帧的起始位。当侦测到地址域时，各设备都对其进行解码以判断该帧数据是否发给自己。另外，一帧报文必须以连续的字符流来传输。如果在帧传输完成之前有超过1.5个字符的间隔时间，则接收设备将认为该报文帧不完整。一个典型的ModbusRTU消息帧格式如下。起始位地址域功能码域数据域CRC校验域结束符≥3.5个字符8位8位n个8位16位≥3.5个字符Modbus协议4.消息帧各组成部分的功能Modbus协议1.地址域地址域存放了Modbus消息帧中的从设备地址。ModbusASCII消息帧的地址域包含2个字符，ModbusRTU消息帧的地址城长度为1个字节(8位)。在Modbus网络中，主设备没有地址，每个从设备都具备唯一的地址。从设备的地址范围为0-247，其中地址0作为广播地址，因此从设备实际的地址范围是1-247。在下行帧中，地址域表明只有符合地址码的从机才能接收由主机发送来的消息。上行帧中的地址域指明了该消息帧发自哪个设备。Modbus协议2.功能码域功能码指明了清息帧的功能，其取范围为1-255(+进制)。在下行帧中，功能码告诉从设备应执行什么动作。在上行帧中，如果从设备发送的功能码与主设备发送的功能码相同，则表明从设备已响应主设备要求的操作;如果从设备没有响应操作或发送出错，则将返回的消息帧中的功能码最高位(MSB)置1(即加上0x80)。例如:上主设备要求从设备读一组保持寄存器时，消息帧中的功能码为:00000011(0x03)，从设备正确执行请求的动作后，返回相同的值;否则，从设备将返回异常响应信息，其功能码将为:10000011(0x83)。常见的功能码如右表所示：代码功能码名称位/字操作操作数量01读线圈状态位操作单个或多个02读离散输入状态位操作单个或多个03读保持寄存器字操作单个或多个04读输入寄存器字操作单个或多个05写单个线圈位操作单个06写单个保持寄存器字操作单个15写多个线圈位操作多个16写多个保持寄存器字操作多个Modbus协议3.数据域数据域与功能码紧密相关，存放功能码需要操作的具体数据。数据域以字节为单位，长度是可变的。4..差错校验ASCII模式与RTU模式使用了不同的差错校验方法。在ASCII模式的消息帧中，有一个差错校验字段。该字段由2个字符构成，其值是对全部报文内容进行纵向冗余校验(LongitudinalRedundancyCheck,LRC)计算得到，计算对象不包括开始的冒号及回车换行符。与ASCII模式不同，RTU消息帧的差错校验字段由16位共2个字节构成，其值是对全部报文内容进行循环冗余校验(CyclicalRedundancyCheck,CRC)计算得到。计算对象包括差错校验域之前的所有字节。将差错校验码添加进消息帧时，先添加低字节然后高字节，因此最后一个字节是CRC校验码的高位字节。Modbus协议5.Modbus消息帧实例(1)可燃气体传感器数据采集(模拟量，功能码0x04)如果主设备需要读取从设备1的可燃气体传感器数据，主设备发送请求帧如下表所示。地址域1个字节功能码域1个字节寄存器地址2个字节寄存器数量2个字节CRC校验码2个字节0x010x040x00030x00010xC1CA从设备1收到Modbus请求帧后，响应帧如下表：地址域1个字节功能码域1个字节返回字节数1个字节寄存器值2个字节CRC校验码2个字节0x010x040x020x012C0xB97DModbus协议5.Modbus消息帧实例(2)火焰传感器数据采集(模拟量，功能码0x04)如果主设备需要读取从设备1的火焰传感器数据，主设备发送请求帧如下表:所示。地址域1个字节功能码域1个字节寄存器地址2个字节寄存器数量2个字节CRC校验码2个字节0x010x040x00020x00010x900A从设备1收到Modbus请求帧后，响应帧如下表：地址域1个字节功能码域1个字节返回字节数1个字节寄存器值2个字节CRC校验码2个字节0x010x040x020x00C80xB8A6Modbus协议5.Modbus消息帧实例(2)火焰传感器数据采集(模拟量，功能码0x04)如果主设备需要读取从设备1的火焰传感器数据，主设备发送请求帧如下表所示。地址域1个字节功能码域1个字节寄存器地址2个字节寄存器数量2个字节CRC校验码2个字节0x010x040x00020x00010x900A从设备1收到Modbus请求帧后，响应帧如下表：地址域1个字节功能码域1个字节返回字节数1个字节寄存器值2个字节CRC校验码2个字节0x010x040x020x00C80xB8A6Modbus协议练一练：通过消息帧读取火焰传感器的值。1.准备工作：在新大陆物联网仿真实训教学平台上搭建火焰传感器电路并完成配置。2.操作步骤：（1）打开串口调试工具XCOMV2.0.exe；（2）完成勾选：先打开串口，勾选16进制显示，勾选16进制发送，取消发送新行的勾选；（3）输入读取指令：0101000000077DC8，点击发送，查看读取数据。小结课后作业课后思考题：假如你是一名技术员，现在要对Modbus从站传感器进行地址更改，请你写一条指令完成地址更改。提示：从站传感器原地址为：1，更改地址为：2，存放地址参数的寄存器地址为：0002，不写差错校验码。温馨提示：可以正确使用AI工具哦！绘制基于RS-485的安防监测系统架构图学习目标知识目标：1.掌握Visio的基本使用方法；2.掌握基于RS-485的安防监测系统架构图绘制方法。能力目标：1.能独立并规范绘制基于RS-485的安防监测系统架构图；2.分析问题、解决问题的能力。素质目标：培养规范绘图、严谨设计的工程素养，培养严谨的科学态度和精益求精的工匠精神，提升与人交流、与人合作、信息处理的能力。绘制基于RS-485的安防监测系统架构图绘制基于RS-485的安防监测系统架构图1.Visio软件Visio是微软推出的专业图表绘制工具，广泛用于流程图、网络拓扑、组织结构图、甘特图、电路图等专业场景，尤其适合教学、工程设计与团队协作。绘制基于RS-485的安防监测系统架构图2.Visio软件基本使用方法绘制基于RS-485的安防监测系统架构图3.小组合作自主绘图（根据教材步骤完成）小结课后作业课后思考题：如果把基于RS-485的安防监测系统架构图中的传感器框图换成传感器实际图片，该怎么操作？基于RS-485的安防监测系统仿真搭建与调试学习目标知识目标：1.掌握RS-485安防监测系统仿真搭建的核心流程；2.掌握仿真环境下总线连接、设备配置、调试参数设置方法。能力目标：1.能独立完成基于RS-485的安防监测系统仿真搭建；2.能完成仿真系统调试与故障排查。素质目标：培养规范操作、严谨调试的工程素养，树立精益求精的工匠精神，提升协作沟通与问题处理能力。基于RS-485的安防监测系统仿真搭建与调试问题：

你们平时玩竞技类游戏的时候，是一上来就直接打排位、打匹配还是先打训练场、人机模式？基于RS-485的安防监测系统仿真搭建与调试1.物联网实训仿真系统

仿真，是系统搭建调试前的一项重要工作，通过仿真可以检查系统的正确性，从而保证系统的稳定运行，同时也为我们节约了成本，现我们以新大陆公司的2D虚拟仿真平台对基于RS485总线的安防监测系统进行仿真调试。

基于RS-485的安防监测系统仿真搭建与调试2.使用串口助手XCOMV2.0.exe注意事项：（1）先打开串口。（2）勾选16进制显示。（3）勾选16进制发送，取消发送新行的勾选

基于RS-485的安防监测系统仿真搭建与调试2.案例：搭建与调试有线传感器组成入侵检测系统小结3.仿真搭建与调试基于RS-485的安防监测系统流程课后作业

完成任务扩展-基于RS-485的空气质量监测系统的仿真搭建与调试操作流程（详细操作步骤）基于RS-485的安防监测系统电路搭建学习目标知识目标：1.掌握基于RS-485的安防监测系统电路搭建完整流程；2.掌握系统硬件接线规范与接口对应关系。能力目标：1.能独立完成基于RS-485的安防监测系统硬件电路搭建；2.能规范完成传感器安装、总线连接、电源与网线连接。素质目标：培养规范操作、安全接线、严谨细致的工程素养，树立精益求精的工匠精神，提升动手实操与问题处理能力。基于RS-485的安防监测系统电路搭建问题：

系统设备配置完成后，如何正确连接硬件电路才能保证正常通信？基于RS-485的安防监测系统电路搭建1.系统搭建所需设备及工具设备或工具名称数量NEWLab实验平台1台物联网网关1个M3主控模块3个台式电脑1台火焰传感器1个可燃气体传感器1个网线2根导线（红、黑、蓝、绿）若干一字刀一把基于RS-485的安防监测系统电路搭建2.系统搭建电路图基于RS-485的安防监测系统电路搭建3.系统搭建规范及注意事项操作规范：（1）遵守操作纪律；（2）电源正负极性必须接正确；（3）设备选型正确；（4）设备安装牢固，接头不裸线。注意事项：（1）M3主控模块与NEWLab实验平台的通讯接口必须连接可靠；（2）安装传感器务必对好接口，不能用力过大，以免折弯。基于RS-485的安防监测系统电路搭建4.系统搭建图小结课后作业

1.完成基于RS-485的安防监测系统电路搭建步骤详细记录。2.绘制系统硬件接线示意图，标注接口与线序对应关系。认识基于RS-485的安防监测系统设备及配置学习目标知识目标：1.认识基于RS-485的安防监测系统各类设备；2.掌握系统设备基本配置方法与参数含义。能力目标：1.能识别RS-485安防监测系统设备并说明功能；2.能完成设备基础配置操作。素质目标：培养规范识别、严谨配置的工程素养，树立精益求精的工匠精神，提升观察辨识与信息处理能力。认识基于RS-485的安防监测系统设备及配置问题：

假如我们家里面需要买了一个摄像头，是不是我们插上电就能使用呢？认识基于RS-485的安防监测系统设备及配置1.物联网网关DC12V接直流12V,左“+”右“-”key；RST：复位键WAN口：用于接外网LAN口：内网接口，接PCRS232接线端：共四组，GND：接地，RXD:数据接收接口，TXD:数据发送接口RS485:共两组，GND接地，A1、A2接RS485+,B1、B2接RS485-认识基于RS-485的安防监测系统设备及配置2.NEWLab实验平台1.电源开关：平台电源控制2.通讯模块开关：分自动模式和通讯模式；3