1、系統設計：

智能家居物聯網控制器

1.AVR128 PORTD， 操作繼電器模塊（后文有開發板和繼電器的原理圖，及連接方式）

2.AVR128 Usart0 與TCP232-T通訊，接收指令轉換PORTD電平

3.繼電器模塊， 實現火線通斷控制，進一部控制電器設備，本例控制電燈

4.TCP232-T模塊，實現串行通訊與TCP通訊的通明傳輸。工作模式為Client，TCP協議，主動連接遠程服務器。接收AVR128的指令，

遙控端

智能手機，通過WEB網頁或者應用軟件控制遠程電燈

2、指令協議（由遙控端發送到服務器，再由服務器廣播到TCP232-T模塊，再由單片機進行接下來的控制繼電器部分,最后達到控制電燈的目的）

1.開燈指令：1212140400DBBF PORTD輸出低電平，繼電器模塊獲得低電位，常開狀態轉換為閉合狀態

2.關燈指令：12121404FF9BFF PORTD輸出低電平，繼電器模塊獲得低電位，常開狀態轉換為閉合狀態

3.查詢燈狀態指令：12121404AAxxxx 獲取PORTD狀態并返回。

    其中12121404為本例標識。TCP232-T模塊成功連接服務端后，發送設備設備標識。 本例為12121404,控制指令以12121404起頭。

十六進制

實例

    發送1212140400DBBF

其中12121404為標識，00為開燈指令，DBBF為CRC檢驗碼（用來檢驗控制端發送的16進制代碼和服務器端收到的16進制代碼是否相同，詳見后文的C程序代碼）

控制器返回[123.4.244.144:20108] 45

其中123.4.244.144為控制器IP地址，20108為控制器TCP端口，45表示指令格式正確，并被正確執行

控制器返回[123.4.244.144:20108] 4BDBBF

4BDBBF表示指令標識正確，但是CRC不正確，正確的CRC為DBBF

控制器返回[123.4.244.144:20108] 4B

非指令或者其他錯誤。

3、智能家居物聯網控制器功能設計

電源，采用220轉5V/200mA統一供電，其他部件由單片機提供VDD5V和VCC3.3V，單片機工作在5V狀態（注意跳線）。

其中TCP232-T 需要50mA才能穩定工作，SRD-5VDC-SL-C也需要50mA才能正確動作。所以采用獨立電源。

共地設計。

花絮：實驗過程中，使用計算機USB（2.0）供電，單獨編程實驗繼電器能能正常動作，單獨使用TCP232-T也能正常連接網絡。聯合調試的時候，繼電器不動作。分析原因，起初以為單片機提供電流有限，負載能力差，后來考慮到單片機本身需要100mA左右電流，隨采用獨立電源供電，以提供更大電流。實驗成功。

AVR單片機開發板

有兩供電方，USB和獨立電源，并有5V和3.3跳線。本例單片機工作在5V狀態。
 

繼電器模塊電源設計

使用5V供電，3個接線柱，分別為電源正，控制線（低電位有效），電源地。分別連接到電源正，AVR的PORTD口，電源地。

繼電器模塊輸出（連接被控制設備，本例為電燈電源線中的火線），有3個接口，中間為公共地，一端為常開狀態，另一端為常閉狀態。本例使用常開狀態，接收用戶指令，實現常開和閉和動作。

TCP232-T模塊電源設計

電源使用5V供電，串行通訊為TTL電平（<3.3V為0，3.5-5V為1。串口為-9V - +9V電平，〈0V為0，〉1V為1。兩種接口不能接錯），TTL電平可以直接接單片機端口。

如果是TTL電平，直接POARTE0和POARTE1，如果是串口模塊，接單片機開發板串口。串口只使用2，3，5三根線。
 

4、原理圖

AVR開發板

PORTD接繼電器模塊，為簡單，寫端口0x00或者0xFF，以控制端口電平，實現控制繼電器動作。

PORTE接8個LED，一般用來在開發過程中指示工作狀態，本例最終版本無用。

POARTE0和POARTE1接TTL電平的TCP232-T模塊的TXD和RXD

POARTE0和POARTE1另外設計連接MAX232轉換芯片和接口，供串口設備通訊。

USART1接485轉換口

另有電源總開關、復位鍵和4個鍵盤。
 

繼電器模塊

輸入端，分別接電源正，PORTD任意一個，和電源地

輸出端，使用常開接口，只能控制1條線路。其他空置懸空。

電源，電源正接VDD，電源地接GND。

TCP232-T模塊

?  RJ45接口，標準的網口，使用1、2、3、6四根線

?  串口端，TTL電平，RXD接POARTE0，POARTE1接TXD

?  電源，電源正接VDD，電源地接GND。

?  CFG空置，如果被拉底，比如接GND，則模塊工作于串口設置模式，不響應網絡連接。

?  復位，接PORTF，復位通訊模塊。
 

5、使用說明
服務器：
本軟件使用VB編寫
   Modbus協議規定的傳輸媒介有串行總線和以太網兩種，其中串行總線規定了ASCII模式和RTU模式兩種傳輸方式。本軟件以GB/T19582-2008為藍本，實現Modbus協議的TCP模式、ASCII模式和RTU模式之間相互轉換；并將UDP協議納入TCP模式，實現廣播通訊；模擬應答，沒有物理設備也可以調試系統。擴展了TCP模式，開發出微型Webserver，實現了3種模式與HTTP協議之間的轉換，使通用瀏覽器（比如Window 的IE或者Andriod 的瀏覽器）成為控制器。
 

外部接口：

RJ45 ，網口

J1，控制線，23公共，1為常開，4為常閉。可以控制250V以下電壓，2A電流。

電源，5V

開關，總電源開關

網絡接口設置：

本例使用RJ45口網絡配置，專用軟件。工作于Client模式，通過有線內部網絡，連接公網SERVER。根據網絡環境，設置靜態IP，不支持DHCP。

可設置本機IP，網關，端口20108，和遠程SERVER地址和端口8234。心跳設計，斷網自動連接。
 

智能手機TCP應用軟件模式：

用于局域網和廣域網，本例為安卓應用軟件
網上找到有個叫easytcp的軟件比較好使，可以配合SERVER使用

智能手機WEB模式（不太穩定）：

用于廣域網，本例為通用瀏覽器，支持HTML即可。HTTP協議，端口9000。
 

6、程序設計

控制器采用C設計

這里給出核心代碼

//*************************************************************************

//                         繼電器模塊編程設計

//*************************************************************************

#define Lamp_IO             PORTD                     //繼電器模塊所在數據口

#define Lamp_DDR        DDRD                       //方向寄存器

Lamp_IO=0xFF;                                              //數據口為輸出

Lamp_DDR=0xFF;

if((data_buf[RX_length-1]==0xFF) ||(data_buf[RX_length-1]==0x00))

{

         usart_send(0x45);                      //將接收到的數據再發出去

         Lamp_Display(data_buf[RX_length-1]);         //寫PORTD，控制繼電器模塊，繼電器低電平有效，0xFF為關燈，0x00為開燈

}

//*************************************************************************

//                         USART通訊設計

//*************************************************************************

//由于采用通明傳輸，因此本例只涉及USART通訊編程，使用USART0，也就是PORTE0和PORTE1。

//初始化

#define baud           9600                                     //設置波特率的大小

#define baud_setting   (uint)((ulong)F_CPU/(16*(ulong)baud)-1)  //波特率計算公式

#define baud_h         (uchar)(baud_setting>>8)                 //提取高位

#define baud_l         (uchar)(baud_setting)                    //低位

void usart_init()

{

 UCSR0A=0x00;                                 //單倍速模式

 UCSR0B=0xF8;                                 //接收中斷和發送中斷允許                              

 UCSR0C=(1<<UCSZ01)|(1<<UCSZ00);              //寫UCSRC寄存器,異步通信無校驗，8位數據1位停止位

 UBRR0H=baud_h;                               //寫波特率的值

 UBRR0L=baud_l;

}

//發送數據

void usart_send(uchar data)

{

         while( !( UCSR0A & (1<<UDRE0)) );         //等待發送緩沖器為空

             UDR0 = data;                                       //接收到的數據再發回電腦

         delay_ms(2);

}

//數據接收結束中斷向量

SIGNAL(SIG_USART0_RECV)                       //中斷服務程序

{

   uchar RxTemp;

         RxTemp=UDR0;                            //將接收到的數據取出

         usart_rx_data[RxReadIndex]=RxTemp;

         if(++RxReadIndex> Rx_Buf_Size)          //如果寫接收緩沖區索引大于接收緩沖區的長度

               RxReadIndex=0;                  //則索引重新清0

         rx_flag=1;

}

//*************************************************************************

//                         CRC檢驗和判斷

//*************************************************************************

uint get_crc(uint n)

{

   uchar i,j;

   CRC_word=0xffff;//賦值：0xffff

   for(i=0;i<n;i++)

     {

        CRC_word^=(uint)data_buf[i];//計算CRC_word

        for(j=0;j<8;j++)

         {

            if(CRC_word&0x0001)

              {

                CRC_word=CRC_word>>1;

                CRC_word^=0xa001;

              }

            else

              {

               CRC_word>>=1;

              }  

         }

     }

   return CRC_word;

}

判斷

RX_length=RxReadIndex-2;//*256+data_buf[3];//取數據長度數據

RX_CRC_word=data_buf[RX_length+1]*256+data_buf[RX_length];//取CRC校驗碼

CRC_word=get_crc(RX_length);//計算接收數據校驗碼

if(CRC_word==RX_CRC_word)//校驗數據比較

{}

兩位CRC碼提取

(CRC_word%256);

(CRC_word/256);

//*************************************************************************

//                         主程序

//*************************************************************************

int main(void)

{

 system_init();                             //系統初始化

 usart_init();                              //usart串口初始化配置

 SREG|=0x80;                                //開啟全局中斷

 while(1)

 { 

          _delay_ms(50);                         //為串口中斷方式延遲，這個很重要，本例通訊數據少，因此設置50

         if((RxReadIndex>0) && (rx_flag==1))

         {       

                   cli();           //全局中斷無效，同SREG=0x00;

                   RX_data=&usart_rx_data[0];//指針接收數組首地址

                   for(read_count=0;read_count<RxReadIndex;read_count++)//copy

                        {

                            data_buf[read_count]=*RX_data++;

                            usart_send(data_buf[read_count]);

                             }

                   receive_code_fun();

                   _delay_us(5);

                      RxReadIndex=0;//接收中斷次數清零

                   rx_flag=0;

                   sei();//開全局中斷，同SREG|=0x80;

         }

  }

}

server采用VB設計

使用控件，創建微WEB服務器，接受并解析HTTP協議，執行指令后返回HTML數據流。

指令只轉發給受控制端。

主頁源代碼如下：

===========================

<html>

<head>

<title>MODBUS調試  --- 上海大學 陳歌</title>

</head>

<body>

<imgsrc="/img/shu.gif">MODBUS協議轉換助手

<form name="f"action="modbus.html" method=post>

ID<input type="text"name="ID" maxlength="30" >

地址<input type="text" name="AD"maxlength="30" ><br>

數據<input type="text" name="DATA_LEN"maxlength="50" >

<select name="FUNC">

 <option value ="01">讀開關量</option>

 <option value ="02">02</option>

 <option value="03">讀寄存器</option>

 <option value="04">04</option>

</select>

<input type="submit"value="執行" ></form>

<textarea rows="10"cols="50">

這里顯示的是，返回數據

</textarea>

<form name="N"action="modbus.html" method=post>

普通數據發送<input type="text" name="post_send_str"maxlength="80" >

<select name="hexstr">

 <option value ="16">16進制</option>

 <option value ="01">字符串</option>

</select>

<input type="submit"value="發送" ></form>

</form>

</body>

</html>

==================================