【正文】 誤并記錄。通過(guò)此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)（例如以太網(wǎng)）和其它設(shè)備之間可以通信。如：改變數(shù)據(jù)地址、加大發(fā)送間隔、重發(fā)等。 CRC校驗(yàn)碼MODBUS除了定義通信功能碼外，同時(shí)還定義了出錯(cuò)碼，這有助于通信主站發(fā)現(xiàn)通信的錯(cuò)誤內(nèi)容和原因，并采取相應(yīng)措施，從而保證了通信的可靠進(jìn)行。 數(shù)據(jù)量 CRC校驗(yàn)碼從站：從站地址 數(shù)據(jù)量主站：從站地址數(shù)據(jù)通信的一般格式如下：從功能上講，MODBUS包括24種命令，每一功能都有相應(yīng)的功能碼。其校驗(yàn)方式是將整個(gè)字符串（不包括最后兩個(gè)字節(jié)）的所有字節(jié)按規(guī)定的方式進(jìn)行位移并進(jìn)行XOR（異或）計(jì)算。MODBUS把通信參與者規(guī)定為“主站”（MASTER）和“從站”（SLAVE）。MODBUS傳輸協(xié)議定義了控制器可以識(shí)別和使用的信息結(jié)構(gòu)，而不須考慮通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。報(bào)警與事件系統(tǒng)軟件在運(yùn)行時(shí)可以自動(dòng)記錄系統(tǒng)狀態(tài)變化、操作過(guò)程等重要事件，一旦發(fā)生事故，可就此作為分析事故原因的依據(jù)，為實(shí)現(xiàn)事故追憶，提供基礎(chǔ)資料；操作人員可以根據(jù)生產(chǎn)需要將生產(chǎn)重要畫面、曲線實(shí)時(shí)抓拍并存放到本地保存；報(bào)警和事件記錄可以存放關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中，便于分析、查詢和統(tǒng)計(jì)；報(bào)警方式：提供多種報(bào)警檢查方式，使您輕松構(gòu)建報(bào)警系統(tǒng)；支持傳統(tǒng)的聲光報(bào)警，語(yǔ)音文件報(bào)警，支持操作人員報(bào)警確認(rèn)管理機(jī)制；支持GSM方式短信報(bào)警，生產(chǎn)出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候，通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)可以將報(bào)警信息及時(shí)的發(fā)送到管理者的手機(jī)上；支持電話語(yǔ)音報(bào)警、EMIAL通知方式報(bào)警；報(bào)警自診斷：支持內(nèi)部自診斷、對(duì)IO通訊故障、網(wǎng)絡(luò)通訊故障都可以進(jìn)行報(bào)警提示高效的數(shù)據(jù)處理，高效能的實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)軟件內(nèi)嵌分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)是整個(gè)軟件的核心，負(fù)責(zé)將采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、發(fā)布；分布在網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)節(jié)點(diǎn)可以充當(dāng)為IO通訊服務(wù)器、報(bào)警服務(wù)器、歷史服務(wù)器等；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)完成歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、歸檔，報(bào)警的檢查，報(bào)警數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)等功能；數(shù)據(jù)庫(kù)具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，豐富的參數(shù)類型，內(nèi)置的多種功能塊，可實(shí)現(xiàn)累計(jì)、統(tǒng)計(jì)、控制、線形化、PID控制、各種運(yùn)算等功能；數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)數(shù)據(jù)按區(qū)域、單元、子單元管理，分為6層結(jié)構(gòu)，方便數(shù)據(jù)的管理；用戶可根據(jù)實(shí)際需要自定義自己的各類數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，方便對(duì)數(shù)據(jù)的管理和查找。全新的圖形組件及圖形庫(kù)強(qiáng)大的多媒體支持，播放各種格式的視頻、音頻文件，如Flash、幻燈片等，可以有效的集成視頻監(jiān)控；復(fù)合的趨勢(shì)曲線、XY曲線、報(bào)警、報(bào)表、總貌、溫控曲線等組件，所有復(fù)合組件相比以前版本增加了大量的方法和屬性，通過(guò)腳本可以在后臺(tái)進(jìn)行靈活的控制。，對(duì)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、人機(jī)界面、I/O驅(qū)動(dòng)調(diào)度等主要核心部分進(jìn)行了大幅提升與改進(jìn)，重新設(shè)計(jì)了其中的核心構(gòu)件，. NET開發(fā)技術(shù)，開發(fā)過(guò)程采用了先進(jìn)軟件工程方法：“測(cè)試驅(qū)動(dòng)開發(fā)”，產(chǎn)品品質(zhì)將得到充分保證。通信的協(xié)調(diào)完全由主站控制，主站采用帶地址碼的數(shù)據(jù)幀發(fā)送數(shù)據(jù)或命令，從站全部都接收，并將接收到的地址碼與本地地址碼比較，不同則將數(shù)據(jù)全部丟掉，不做任何響應(yīng)；地址碼相同，則證明數(shù)據(jù)是給本地的，從站根據(jù)傳過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)或命令進(jìn)行不同的響應(yīng)，將響應(yīng)的數(shù)據(jù)發(fā)送回去。 MCU內(nèi)部看門狗除了監(jiān)控自行運(yùn)行狀況外，還監(jiān)控射頻芯片，即使射頻芯片被干擾（如雷電干擾）也可重新啟動(dòng)。 +3V供電, 接收電流20mA, 發(fā)射電流30mA,休眠時(shí)電流久3uA。可1次傳輸無(wú)限長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)，支持8N1/8E1格式，用戶編程更加靈活。 SRWF501型遠(yuǎn)程喚醒微功率無(wú)線數(shù)傳模塊提供2個(gè)串口3種接口方式COM1為TTL電平UART接口。 多信道，多速率。在視距情況下，天線高度，可靠傳輸離距800m（BER=103/1200bps）。 高抗干擾能力和低誤碼率。在如此多的無(wú)線系統(tǒng)應(yīng)用中，無(wú)線通信的協(xié)議自然顯得特別重要，無(wú)線協(xié)議的好壞直接關(guān)系到系統(tǒng)的安全性、誤碼率、以及系統(tǒng)運(yùn)行的速度。隨著時(shí)代的進(jìn)步，它并沒(méi)有被取代，反倒是逐漸被廣泛應(yīng)用。因此，在用DS1820進(jìn)行長(zhǎng)距離測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問(wèn)題。 連接DS1820的總線電纜是有長(zhǎng)度限制的。 DS1820雖然具有測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)單、測(cè)溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問(wèn)題： 較小的硬件開銷需要相對(duì)復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償，由于DS1820與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對(duì)DS1820進(jìn)行讀寫編程時(shí)，必須嚴(yán)格的保證讀寫時(shí)序，否則將無(wú)法讀取測(cè)溫結(jié)果。 該字節(jié)各位的意義如下： TM R1 R0 1 1 1 1 1 低五位一直都是1 ，TM是測(cè)試模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測(cè)試模式。 暫存存儲(chǔ)器包含了8個(gè)連續(xù)字節(jié)，前兩個(gè)字節(jié)是測(cè)得的溫度信息，第一個(gè)字節(jié)的內(nèi)容是溫度的低八位，第二個(gè)字節(jié)是溫度的高八位。 DS18B20中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測(cè)量，以12位轉(zhuǎn)化為例:用16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，℃/LSB形式表達(dá)，其中S為符號(hào)位。DS18B20的管腳排列如下: DQ為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端；GND為電源地；VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地）。C，適用于對(duì)性能要求不高，成本控制嚴(yán)格的應(yīng)用，是經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)品。分辨率設(shè)定，及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在EEPROM中，掉電后依然保存。 DS18B DS1822 的特性 DS18B20可以程序設(shè)定9~12位的分辨率，精度為177。現(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。C。C~+125176。本系統(tǒng)的盲區(qū)約為20cm左右。在中斷服務(wù)程序中，讀取時(shí)間計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值，并結(jié)合溫度換算出的速度算出發(fā)射到接收的距離。例如:最大測(cè)距范圍為5m時(shí)，脈沖間隔時(shí)間t=2s/v=25/340≈30ms，實(shí)際應(yīng)取t≥30ms。脈沖發(fā)送間隔取決于要求測(cè)量的最大距離及測(cè)量通道數(shù)。若超聲波在30℃的環(huán)境下以0℃的聲速測(cè)量100m距離所引起的測(cè)量誤差將達(dá)到5m，測(cè)量1m誤差將達(dá)到5mm。使用的1MHz晶體作時(shí)鐘基準(zhǔn)的ATmega8單片機(jī)定時(shí)器能方便的計(jì)數(shù)到1μs的精度，因此系統(tǒng)采用ATmega8定時(shí)器能保證時(shí)間誤差在1mm的測(cè)量范圍內(nèi)。 超聲波測(cè)距誤差分析 根據(jù)超聲波測(cè)距公式L=CT，可知測(cè)距的誤差是由超聲波的傳播速度誤差和測(cè)量距離傳播的時(shí)間誤差引起的。 超聲波測(cè)距主要應(yīng)用于倒車提醒、建筑工地、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)等的距離測(cè)量，雖然目前的測(cè)距量程上能達(dá)到百米，但測(cè)量的精度往往只能達(dá)到厘米數(shù)量級(jí)。這就是所謂的時(shí)間差測(cè)距法。它有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板，當(dāng)它的兩極外加脈沖信號(hào)，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片將會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)，便產(chǎn)生超聲波。電氣方式包括壓電型、磁致伸縮型和電動(dòng)型等；機(jī)械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。省電模式（Power－save）、掉電模式（Power－down）、待命模式（Standby）*I/O口和封裝最多23個(gè)可編程I/O口，可任意定義I/O的輸入/輸出方向；輸出時(shí)為推挽輸出，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，可直接驅(qū)動(dòng)LED等大電流負(fù)載：輸入口可定義為三態(tài)輸入，可以設(shè)定帶內(nèi)部上拉電阻，省去外接上拉電阻28腳PDIP封裝，32腳TQFP封裝和 32腳MLF封裝*寬工作電壓（ATmega8L）（ATmega8）*高運(yùn)行速度O8MHz（ATmega8L）016MHz（ ATmega8）*低功耗正常模式（ Active）：空閑模式（ Idle Mode）： mA掉電模式（ Power－down Mode）： 超聲波簡(jiǎn)介 引言由于超聲波指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測(cè)量，如測(cè)距儀和物位測(cè)量?jī)x等都可以通過(guò)超聲波來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種結(jié)構(gòu)提高了代碼效率，使得大部分指令的執(zhí)行時(shí)間僅為一個(gè)時(shí)鐘周期。ATmega8的這些特點(diǎn)，使其成為一款具有極高性能價(jià)格比的單片機(jī)，深受廣大單片機(jī)用戶的喜愛，在產(chǎn)品應(yīng)用市場(chǎng)上極具競(jìng)爭(zhēng)力，被很多家用電器廠商和儀器儀表行業(yè)看中，從而使ATmega8迅速進(jìn)入大批量的應(yīng)用領(lǐng)域。與普通鍋爐相比我們做的電熱水鍋爐不需要釋放大量的濃煙，不需要排放爐渣，而且沒(méi)有噪聲，所以電熱水鍋爐很環(huán)保；熱效率方面，普通煤加熱鍋爐的熱效率能達(dá)到75%85%，而電熱水鍋爐在熱效率方面更強(qiáng)能夠達(dá)到95%左右；溫度采用多點(diǎn)DS18b20進(jìn)行測(cè)量；當(dāng)前液位利用超聲波技術(shù)進(jìn)行測(cè)量；數(shù)據(jù)傳輸本系統(tǒng)采用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)；上位機(jī)采用三維力控組態(tài)軟件做的監(jiān)控界面，用于監(jiān)控電熱水鍋爐的當(dāng)前狀態(tài)；本系統(tǒng)的控制芯片為Atmel公司生產(chǎn)的高性能、低功耗、8位AVR微處理器ATmega8。關(guān)鍵詞 電加熱；鍋爐；超聲波；無(wú)線通信；組態(tài)監(jiān)控；DS18b20；AVR目錄第1章 系統(tǒng)簡(jiǎn)介 4第2章 系統(tǒng)硬件 4 ATmega8簡(jiǎn)介 4 超聲波簡(jiǎn)介 6 引言 6 超聲波測(cè)距原理 6 超聲波測(cè)距系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì) 7 DS18B20簡(jiǎn)介 9 無(wú)線模塊SRWF501簡(jiǎn)介 12 引言 12 無(wú)線模塊的特點(diǎn) 12 13 無(wú)線模塊的使用方法 13 無(wú)線模塊的注意事項(xiàng) 14第3章 系統(tǒng)軟件 14 三維力控組態(tài)軟件介紹 14 概述 14 主要技術(shù)指標(biāo) 14 軟件功能簡(jiǎn)介 15 Modbus通信協(xié)議 17 MODBUS總線簡(jiǎn)介 17 MODBUS協(xié)議簡(jiǎn)介 18 MODBUS通訊信息傳輸過(guò)程 18 MODBUS 功能碼簡(jiǎn)介 19 錯(cuò)誤校校驗(yàn)驗(yàn)碼（CRC） 20 通訊錯(cuò)誤信息及數(shù)據(jù)的處理 21第4章 電路圖與程序清單 23 電路圖 23 程序清單 24 24 31 31 32 34 35參考文獻(xiàn) 36致謝 37第1章 系統(tǒng)簡(jiǎn)介隨著社會(huì)的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，電子產(chǎn)品越來(lái)越普及，尤其是節(jié)能、環(huán)保、效率高、智能的電子產(chǎn)品越來(lái)越受到人們的喜愛。摘要電熱水鍋爐是采用最新電熱技術(shù)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成的經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、安全、效率高、故障低、易維護(hù)的先進(jìn)水平鍋爐。與普通鍋爐相比我們做的電熱水鍋爐不需要釋放大量的濃煙，不需要排放爐渣，而且沒(méi)有噪聲，所以電熱水鍋爐很環(huán)保；熱效率方面，普通煤加熱鍋爐的熱效率能達(dá)到75%85%，而電熱水鍋爐在熱效率方面更強(qiáng)能夠達(dá)到95%左右；溫度采用多點(diǎn)DS18b20進(jìn)行測(cè)量；當(dāng)前液位利用超聲波技術(shù)進(jìn)行測(cè)量；數(shù)據(jù)傳輸本系統(tǒng)采用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)；上位機(jī)采用三維力控組態(tài)軟件做的監(jiān)控界面，用于監(jiān)控電熱水鍋爐的當(dāng)前狀態(tài)；本系統(tǒng)的控制芯片為Atmel公司生產(chǎn)的高性能、低功耗、8位AVR微處理器ATmega8。當(dāng)今環(huán)境保護(hù)問(wèn)題已深入人心，首先就是溫室效應(yīng)帶來(lái)的全球變暖，科學(xué)家預(yù)測(cè)：如果地球表面溫度的升高按現(xiàn)在的速度繼續(xù)發(fā)展，到2050年全球溫度將上升2－4攝氏度，南北極地冰山將大幅度融化，導(dǎo)致海平面大大上升，一些島嶼國(guó)家和沿海城市將淹于水中，其中就包括祖國(guó)的明珠上海。但由于采用了小引腳封裝（為DIP 28和TQFP/MLF32），所以其價(jià)格僅與低檔單片機(jī)相當(dāng)，再加上AVR單片機(jī)的系統(tǒng)內(nèi)可編程特性，使得無(wú)需購(gòu)買昂貴的仿真器和編程器也可進(jìn)行單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)，同時(shí)也為單片機(jī)的初學(xué)者提供了非常方便和簡(jiǎn)捷的學(xué)習(xí)開發(fā)環(huán)境。AVR單片機(jī)的核心是將32個(gè)工作寄存器和豐富的指令集聯(lián)結(jié)在一起，所有的工作寄存器都與ALU（算術(shù)邏輯單元）直接相連，實(shí)現(xiàn)了在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行的一條指令同時(shí)訪問(wèn)（讀寫）兩個(gè)獨(dú)立寄存器的操作。512個(gè)字節(jié)的E2PROM，擦寫次數(shù)：100000次1K字節(jié)內(nèi)部SRAM可編程的程序加密位*豐富強(qiáng)大的外部接口（Peripheral）性能2個(gè)具有比較模式的帶預(yù)分頻器（ Separate Prescale）的 8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器1個(gè)帶預(yù)分頻器 （SeParat Prescale），具有比較和捕獲模式的 16位定時(shí)／計(jì)數(shù)器1個(gè)具有獨(dú)立振蕩器的異步實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）3個(gè)PWM通道，可實(shí)現(xiàn)任意＜16位、相位和頻率可調(diào)的PWM脈寬調(diào)制輸出8通道 A/D轉(zhuǎn)換（ TQFP、MLF封裝），6路10位 A/D+2路8位A/D6通道 A/D轉(zhuǎn)換（ PDIP封裝），4路10位A/D+2路8位A/D1個(gè)I2C的串行接口，支持主/從、收/發(fā)四種工作方式，支持自動(dòng)總線仲裁1個(gè)可編程的串行USART接口，支持同步、異步以及多機(jī)通信自動(dòng)地址識(shí)別1個(gè)支持主/從（Master/Slave）、收/發(fā)的SPI同步串行接口帶片內(nèi)RC振蕩器的可編程看門狗定時(shí)器片內(nèi)模擬比較器*特殊的微控制器性能可控制的上電復(fù)位延時(shí)電路和可編程的欠電壓檢測(cè)電路內(nèi)部集成了可選擇頻率（l/2/4/8MHZ）、可校準(zhǔn)的RC振蕩器外部和內(nèi)部的中斷源18個(gè)五種睡眠模式：空閑模式（Idle）、ADC噪聲抑制模式（ADC Noise Reduction）?？傮w上講，超聲波發(fā)生器可以分為兩大類：一類是用電氣方式產(chǎn)生超聲波，一類是用機(jī)械方式產(chǎn)生超聲波。 壓電式超聲波發(fā)生器原理 壓電式超聲波發(fā)生器實(shí)際上是利用壓電晶體的諧振來(lái)工作的。超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間t，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離(s)，即：s=340t/2 。 測(cè)距的公式表示為：L=CT 式中L為測(cè)量的距離長(zhǎng)度；C為超聲波在空氣中的傳播速度；T為測(cè)量距離傳播的時(shí)間差(T為發(fā)射到接收時(shí)間數(shù)值的一半)。通過(guò)分析超聲波測(cè)距誤差產(chǎn)生的原因，提高測(cè)量時(shí)間差到微秒級(jí)，以及用LM92溫度傳感器進(jìn)行聲波傳播速度的補(bǔ)償后，我們?cè)O(shè)計(jì)的高精度超聲波測(cè)距儀能達(dá)到毫米級(jí)的測(cè)量精度。 在超聲波的傳播速度是準(zhǔn)確的前提下，測(cè)量距離的傳播時(shí)間差值精度只要在達(dá)到微秒級(jí)，就能保證測(cè)距誤差小于1mm的誤差。例如當(dāng)溫度0℃時(shí)超聲波速度是332m/s, 30℃時(shí)是350m/s，溫度變化引起的超聲波速度變化為18m/s。脈沖寬度約為125μs～200μs，即在一個(gè)