【正文】 碼。接受到數(shù)據(jù)后計算機馬上對收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行 LRC 校驗，得到 LRC校驗值后與發(fā)送來的 LRC 校驗值進(jìn)行比較，如果相等則無錯誤，如果兩個值不等則產(chǎn)生錯誤。 LRC 校驗 LRC（縱向冗余）校驗是在 ASCII 模式當(dāng)中的校驗方法， LRC 校驗位 1 個字節(jié)，其中包括 8 位二進(jìn)制數(shù)。 圖 RTU 報文幀 差錯校驗方法 在 Modbus 協(xié)議對于數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和安全性來說使用了兩種校驗方法，一部分是利用了奇偶校驗來應(yīng)用于報文幀 中的每一個字符當(dāng)中的校驗方法。而且在每個字符發(fā)送的時候，每個字符的間隔要小于 個字符的時間，如果大于 個字符則認(rèn)為報文幀不完整。 在 Modbus 中規(guī)定再用 RTU模式時，幀校驗要用 CRC（循環(huán)冗余）校驗。 RTU模式中每個字節(jié)的格式為二進(jìn)制，它有 1 個起始位， 8 個數(shù)據(jù)位， 1 個奇偶校驗位和 1 個停止位。 RTU 模式 RTU 模式是在現(xiàn)場中經(jīng)常使用到的一種模式 ，在默認(rèn)的情況下默認(rèn)設(shè)置必須設(shè)為 RTU模式。如果是在無校驗位的時候則需要兩個停止位，其中一個停止位是為了填充校驗位字符幀的。奇偶校驗位中既可以是奇校驗也可以使偶校驗，而且還支持無校驗，這樣就可以支持更多的產(chǎn)品提升了兼容性。 ASCII 模式中的每個字 節(jié)的格式為十六進(jìn)制，也就是 0~ A~F。 兩種串行傳輸 模式 ASCII 模式 ASCII（美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼）模式是當(dāng)通信鏈路和設(shè)備不能夠滿足 RTU 模式是才會使用的一種模式，在實際的工程中很少用到。響應(yīng)時：功能碼 1 字節(jié) 0x06，寄存器地址 2 字節(jié) 0x0000~0xFFFF，寄存器值 2 字節(jié) 0x0000~0xFFFF。 當(dāng)主機發(fā)送命令時分為請求和相應(yīng)。 06功能碼是對現(xiàn)場智能儀表中的寄 存器進(jìn)行寫入，可以寫入用戶所需要的智能儀表中的寄存器地址。如果在通信時出現(xiàn)錯誤時， 1 字節(jié)差錯碼 0x83 和 1 字節(jié)異常碼 01 或 02 或 03 或 04。請求時：其中功能碼 1 字節(jié) 0x03，起始地址 2 字節(jié) 0x0000 到 0xFFFF，寄存器數(shù)量 2 字節(jié) 1~125。 03（ 0x03）是讀保持寄存器 03（ 0x03）功能是把在現(xiàn)場的智能儀表中的數(shù) 據(jù)從儀表中的寄存器中讀取出來，可以指定其實寄存器地址和寄存器的數(shù)量來讀取。 在 Modbus 通信協(xié)議當(dāng)中，功能碼決定著不同通信功能， Modbus 功能碼有公共功能碼、用戶功能碼和保留功能，這些功能碼可以提供給不同需求的人。 圖 Modbus 幀 在 Modbus 通信協(xié)議中規(guī)定了傳輸?shù)囊粠瑪?shù)據(jù)中的內(nèi)容，首先是起始位，然后是地址位，其次是功能碼，其次是數(shù)據(jù)位，最后是校驗位和停止位。必須選擇足夠?qū)挼碾娎|直徑， 這樣可以增加傳輸?shù)拈L度，滿足用戶的需要。 圖 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖 在實際工程當(dāng)中，電纜的選擇也是非常重要的，這會影響的實際工程中的通信。在電路圖和撰寫文檔是要使用 D0、 D1 和公共端，這樣可以方便實現(xiàn)互操作。 層 ISO/OSI 模型 7 應(yīng)用層 Modbus 應(yīng)用協(xié)議 6 表示層 空 5 會話層 空 4 傳輸層 空 3 網(wǎng)絡(luò)層 空 2 數(shù)據(jù)鏈路層 Modbus 串行鏈路協(xié)議 1 物理層 EIA/TIA485 北京聯(lián)合大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 8 兩線制在總線工作時只能有一個驅(qū)動器有權(quán)發(fā)送信號，所以在抗干擾能力上要比普通串口通信更加可靠。在本設(shè)計中采用的是兩線配置，支持點對點和多點系統(tǒng)?？梢蕴峁?RS232 或者 RS422/485 通信接口，有兩種通信模式： RTU和 ASCII形式。 Modbus 在 OSI（ Open System Interconnection 開放式系統(tǒng)互聯(lián)通信參考模型）的第二層，具體的 Modbus 協(xié)議和 OSI 模型如表 31 OSI 模型。（ 2）支持多種電氣接口和各種傳輸介質(zhì)。現(xiàn)已有超過 75%的非施耐德公司產(chǎn)品使用Modbus 通信協(xié)議并且節(jié)點數(shù)安裝超過了 1000 萬個。 北京聯(lián)合大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 7 3. Modbus 通信協(xié)議 Modbus 協(xié)議概述 Modbus 通信協(xié)議使用在工業(yè)通信中非常常用的一種通信協(xié)議。所以在工業(yè)現(xiàn)場中，可以使用 485 集線器或者 485 中繼器，這樣就可以將總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)很容易的就改成樹型或者星型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)。 RS485 總線布線方法 RS485 總線在工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，最典型的 布線方式就是總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。無源供電雖然占用空間小，但是供電能力差，負(fù)載能力不足，而且穩(wěn)定性不夠，所以在實際工業(yè)現(xiàn)場建議使用有源供電的方式。 485 總線時，總線上由于信號的傳輸會產(chǎn)生回波反射 信號，所以在總線的兩端應(yīng)當(dāng)并聯(lián)終端電阻。 ，由于存在很多的干擾因素，所以會產(chǎn)生很高的共模電壓，雖然485 總線使用的是差分信號，抗干擾能力強，但是當(dāng)共模電壓超過 +12v 或者小于 9v時，就很可能燒毀芯片或設(shè)備。 RS485/422 總線一般最大支持 32 個節(jié)點，如果使用特制的 485 芯片，可以達(dá)到 256 個節(jié)點或更多。即采用一條總線將各個節(jié)點串接起來，不支持環(huán)形或星型網(wǎng)絡(luò)。 RS485 采用半雙工工作方式，支持多點數(shù)據(jù)通信。如果通信距離較短，其最大傳輸速率可達(dá)10Mbit/s。故傳輸信號經(jīng)過千米以上的衰減后都可以完好恢復(fù)。 485 總線采用的平衡發(fā)送和差分接收的標(biāo)準(zhǔn)， 在發(fā)送端將串行口的 TTL 電平信號轉(zhuǎn)換成差分信號由 A、B 兩線輸出，經(jīng)過雙絞線傳輸?shù)浇邮斩撕螅賹⒉罘中盘栠€原成 TTL 電平信號。而且 RS485 電平與 TTL 電平兼容，所以可以很方便的與 TTL 電平電路連接。后來 EIA 推出了 RS422 標(biāo)準(zhǔn)，為了彌補 RS232的不足， EIA 于 1983 年在 RS422 基礎(chǔ)上制定了 RS485 標(biāo)準(zhǔn)， 485 總線的實用性和方便性得到了很多人的認(rèn)可，所以在工業(yè)中 485 總線得到了廣泛的應(yīng)用。 RS232 的傳輸距離也比較短，只支持點對點通 信，一般最大長度是 15 米，最高傳輸速率為 20kbit/s。 RS232 是最早的串口通信技術(shù)，在臺式電腦上會有 232 接口，而在筆記本上很少帶有 RS232 接口。 圖 組態(tài)軟件功能框圖 北京聯(lián)合大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 5 2. RS485 現(xiàn)場總線 RS485 總線 目前 ，在工業(yè)中的測控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，基本上都是利用計算機的串口通信功能與工業(yè)現(xiàn)場的儀表或設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的通信。 上位機組態(tài)軟件功能框圖如圖 組態(tài)軟件功能框圖所示。系統(tǒng)總框架圖如圖 系統(tǒng)總框架圖所示。 本文是利用 STC89C52 單片機作為下位機模擬智能儀表內(nèi)的數(shù)據(jù)，通過 RS485總線發(fā)送給上位機計算機，其中為了模擬上位機對下位機的控制，在本設(shè)計中的下位機上加了一個液晶顯示屏可以顯示出上位機寫入下位機的數(shù)據(jù)。到 2020 年末，重點城市公共建筑能耗下降 20%以上，并帶動高校和公共機構(gòu)進(jìn)行建筑節(jié)能改造?？梢钥闯鑫覈槍ψ陨韲樘岢隽撕芏嗵岣呓ㄖ芎氖褂眯实南嚓P(guān)標(biāo)準(zhǔn)。清華大學(xué)、廣州大學(xué)、建設(shè)部科技發(fā)展中心和哈爾濱工業(yè)大學(xué)在全國范圍內(nèi)都開展了不同程度的調(diào)查與研究 。其中調(diào)查了我國北方采暖地區(qū)和長江沿岸城市的各種建筑類型，目的在于了解我國城市熱環(huán)境和能耗情況并制定節(jié)能計劃。 對于我國來說，開展建筑節(jié)能工作也緊隨其后。加拿大采取了全國范圍內(nèi)家庭能耗的抽樣調(diào)查。 20 世紀(jì)70~80 年代，美國，英國，聯(lián)合國開發(fā)計劃署，歐盟等西方發(fā)達(dá)國家都開展了能源審計，目的在于節(jié)能環(huán)保，提高能源使用效率。 1976 年美國，英國等西方國家就已開始對建筑能耗進(jìn)行調(diào)查與研究。目前，我國現(xiàn)已大力提倡節(jié)能環(huán)保，保護(hù)環(huán)境，實現(xiàn)綠色建筑等一些節(jié)約能源的相關(guān)措施。我國現(xiàn)已成為世 界第二能耗大國，隨著我國不斷的發(fā)展，預(yù)計 2020 年會趕超美國成為世界第一能耗大國，建筑能耗已成為我國經(jīng)濟發(fā)展中的一大必要解決問題。據(jù)統(tǒng)計，我國建筑能耗總量不斷上升，從上世紀(jì)七十年代的 10%到現(xiàn)在的 %，上升了近三成。在我國的快速發(fā)展中，我們可以看到越來越多的高端寫字樓、商場、大型超市和娛樂場所被建起來為人們提供服務(wù)。 北京聯(lián)合大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 2 1. 緒論 研究背景及意義 隨著我國經(jīng)濟的迅速增長，如何解決能源問題成為我國在發(fā)展過程中 的必經(jīng)之路。大家可以在身邊就會很容易的看到我國對于解決能耗問題的舉措，從小時候家里用的普通電表到現(xiàn)在家家戶戶都普及了的智能電表，從原來需要查水表收水費的方式到現(xiàn)在插卡式水表等，這些都方方面面的體現(xiàn)出了我國對于建筑能耗的重視。由于我國 現(xiàn)在的迅速發(fā)展，能源問題對于國家來說一直是一個重中之重的問題。其中的通信用到了 RS485 現(xiàn)場總線和 Modbus 通信協(xié)議，這也和現(xiàn)實工業(yè)中所應(yīng)用的能耗監(jiān)控系統(tǒng)相吻合。 本文主要研究如何用 PC 機對建筑物內(nèi)的智能儀表進(jìn)行監(jiān)控和管理，采用何種通信方式完成計算機與智能儀表之間的通信。 北京聯(lián)合大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 I 摘 要 在如今發(fā)展迅速的環(huán)境中，建筑能耗問題已引起了各個國家的重視，在我們的生活中對能源的消耗也也漸漸成為了我國的一大重要解決問題。我國對于建筑能耗的監(jiān)測和管理的技術(shù)也已日趨完善。在本設(shè)計中主要可以分為上位機和下位機兩大部分，上位機的主要任務(wù)是利用組態(tài)軟件進(jìn)行整個建筑能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)平臺的設(shè)計，下位機則是利用單片機來模擬我們生活中的智能儀表，最后利用串口通信可以實現(xiàn)上位機對下位機的控制，并且可以 提取下位機的數(shù)據(jù)。 關(guān)鍵詞：建筑能耗 通信協(xié)議 RS485 Modbus 智能儀表 北京聯(lián)合大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 II Abstract In this rapid developmental environment, building energy consumption has raised much attention through many countries. Energy consumption has bee an essential problem for us to solve not only in industry but also in our daily life. Our technology of monitoring and managing the building energy consumption has been gradually improved. This study focuses on how to use Personal Computer to monitor and manage the intelligent meters in buildings, and using what munication technology to achieve the mun