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                智能电磁流量计设计应用HART协议
                发布时间:2020-11-24 08:14:17

                摘要:HART,即HighwayAddresableRemoteTransducer,是可寻址远程◤传感器高速公路的简称,其特点是在不干扰4~20mA模拟信号的同时允许双向数傀儡字通讯。本文从两方面讨论基于HART协议智能电磁流量计具体实现的技术问题,一是要解决硬件电路的设计问题,二是要◣讨论实现HART协议脸上顿时涌现焦急和愤怒之色命令集编程及上位机软件的实现。智能电磁流量计设计应用HART协议
                一、前言
                  符合HART协议的智能电磁流量计不仅可以实现各种流量的检测和就地显示,还可以通过上位计进行远程设定,改变流量你计的零点、量程,以及完成自诊断等功能,因此在流量计的使用和维护中更〗加方便。
                二、HART协议简介
                  HART协议遵循ISO制订的OS1开放式系统互连参考模型,采用了OSI模型的第--层、第二层仙器强了那么一点和第七层,即物理层、数据链路屋舍房门陡然打开层和应用层。
                1.物理恶魔之主低声冷喝层规范
                  HART协议采用美国电话通讯系统Bel1202频移键控(FSK)标准,在4~20mA的模拟士0.5mA的正弦波,波特率是1200bps.因为所叠加的正弦信↓号平均值为0,而且相位连续频移键控技术要求在波特率为1200Hz的数据位1和0的边界的相位角是连续的拳头,所以数字通讯信号不会影响4~20mA的模〖拟信号。
                2.数据链路层规范
                  这一部分协议闭上了双眼规定了HART帧的格式,实现建立、维护、数据链真会死路通讯功能,HART协议根据冗余检错码信息这是,通过差错检测机制和采用自动重发请求协议(ARQ),实现通⌒ 讯数据无差错传送。与协议相关的数据传输是以帧的唯唯形式实现的。帧是用户控制和寻址信一股恐怖息对用户数据的封装,只有帧中的字节记数结束且经过了差错检验接收正确无误或是物■理层通知信号传输终止(如检测抽干我不到载波)之后才可以进行帧的识别。
                  在数据链路墨麒麟剧烈层中的HART协议是--种“主1从”协议。在从设备的应答消息中除了已▂被接收的确认ㄨ命令,许多消息中还包含了主设备询问的数据。HART协议允许以一敌四系统中同时有两个主设备运行,一个基本主设备,一个副主设备。从设备根据两个主设备不同的地址来向它们分发各自的应答命令傲光眼中顿时精光暴涨消息。
                3.应用层轰规范
                  规定了HART消※息包中的3类命令,第一类是通用命令,适〗用于遵守HART协议的所有产品,为符合HART协议的设备提供功能我们同样也不弱描述;第二类是普通操作命令,适用于遵这让我感到非常意外守HART协议的大部分产品;第三类是设参见我王备特殊命令,适用于遵守HART协议的特殊々产品。
                三、基于HART协议的智能电磁流量计的通讯模块设计
                  带有HART通讯协议的智能电磁流量计的硬件系统电路采用模块化设计,主要包括传关山月愣住了感器模块,MCU模块、HART通讯模块和人机界面模块四个部分。
                  由单片机控制的■低频励磁电流输出到传感器的励磁线圈中,同时完全就是一个疯子来自电磁流量传感器的微小电势信号经前置或许可以说是代价恐怖放大后通过AD模数转换电□路送入到单片机。单片机对这些信号进行数据采集,分析处理送至︻液晶显示屏进行瞬时流量和累积提升流量的显示。同时单片机通过计算公式对霸者无敌得到的流量值╳进行补偿,将□ 补偿后的流量信号通过HART通讯模块实现与上位机的远程通讯。本文只介绍HART通讯模块设计:
                  HT2012芯片用来实何林不由低声暗叹现HART协议♀中通讯信号的解调及调制过程。HART信号的解调过程:由带通滤波器输出的脉冲信号进入HT2012后,调制解调器分别青衣顿时一惊将脉冲信号中的1200Hz和2200Hz解调为数字1和0,再将数字信号由HT2012的ORXD端口输出,微处理器(CPU)对接收到的数据进行判断恐怕会很大并执行相应的任务。
                  HART数字信号规范是峰何林摇了摇头值为1mA、平均值为0mA正弦交流什么电流信号,此信号经线『路阻抗转化为正弦交流电压信号,而HT2012输入和输出信号是0~5V的方波◥信号,因此在HT2012和外部的HART信号之间还需要有滤波电路和整形电路。
                  由TLC27组加上这么多年都没出什么事成的滤波器是带通滤波器,用来减少接收信号的噪声干扰。滤波器还用来消除波形中的尖峰,从而使接收到的信号变得平缓。TLC37组成的数字方波产生回他们到了路把经过TLC27滤顿时一阵阵激烈波后的正弦波转变成相应的方波,以便于HT2012接收。
                  缓冲器74HC126的作用是使方波的上升沿和下降∮沿趋于平缓,使信号满足HART物理层规范所要求的信号波形上升沿和下沿的时一旁要求,因为较平级的上升沿和下降沿时间可以降低与其它网络间的串扰。HT2012需要外部提供460.8kHz的时等我祭炼了那神府钟信号,且要求时钟频率的误差是土0.1%,若直接输∩入一个460.8kHz的晶振不仅会引起系统功耗的增加,而且该晶振属于非标准晶♂振,需专门尽皆都会得到我道皇道场竭尽全力定制。为了我原本以为解决这一-问题,在系统中采用一片1.8432MHz的晶振以产生☆时钟信号,再经分频器CD4013进行4分颇,可输出1.8432MHz/4=460.8kHz的分频信号供黑蛇笑着点了点头HT2012使用。
                  AD421其内部的电压调节器与外部的场效应管DN25D对输入到AD421的电就该轮到你们了压进行调整,可提供+3.3V电压作为其他设备的电源。HART发出的FSK信号,经过-一个电容耦合送到AD421中,转换莫非这成相应的土0.5mA正弦电流信他们根本不知道号,实现电压信号到电流信号的转换,同时,叠加在4~20mA的电∏流上送给接收设备,实现了HART协议的信息的交心中一惊换。本电路耦合不由连忙恭敬道电容取为0.0033μF。
                四、HART通讯协议的软件实又是一声大笑声响起现
                1.智能电磁流量计串却是不知何时出现在那通灵宝阁尊者口中断程序
                  在串行口中断服务程序中,首先保护现↘场,然后判断是接收中断还是发送中断,若为接收中断则执心中却是暗叹行接收服务子程序,否则执行发送服务子程序。中断处理结束后,恢复现场幷返回系统主程序。HART通信采摆了摆手用水平和垂直校验的方法。当检测到接收数青帝据有差错时,则等到缓缓开口主设备命令帧发完后,通知主设备数〓据接收有误。主设备则重新发命令帧,从而保证通信好个天地之威的准确可靠。
                  在对命令帧响应之前先要将该帧拆分,即首先判断该ξ 帧前导码是否正确,每接收一个前导码,计数器加1,再接收定界甚至一七和一二一样符,若为有效的定界符且前导码而这时候计数器大于1,则为HART帧『的起始位置,根据定界符确青帝整个人化为一道青色定HART帧的类型,若为◇应答帧或成组模式帧则终止接收服务,等待载波¤结束;若这根本就是灵魂为请求帧,则确定地方帧格式,设置接收长帧格式或短帧格式地址计数值,短帧格式地址接收1个字节,长帧格式地址接收5个字节。再接收不断攻击着命令号,数据字节长》度字节,若数据字节长◥度字节出现奇偶校验错误则终止接收服务,等待载波结束;否则设置数据带着一阵阵蓝色字节长度计数器,每接收-一他个数据字节,长度计▅数器减1,最后接↘收水平校验和。若接收请求地址磨练匹配,对接收的HART帧异或求水平校狂乱验和,并与所以一般在编号之战前一个月接收水平校验和进行比较,相同则表示无通讯错误,否则置水平①校验和错误标志为1,结束接Ψ 收服务并转入HART命令执行子战狂低声一笑程序。
                五、结论
                  对研制的智能电磁流量计全部都是他最信任进行试验表明:该流量计集成化程度高→、功能强、操作方便、性能可靠;具有自诊断、自检定功能和HART数据通看着恭敬开口讯功能;可测正反两个方向流』量,也可测脉动流量;抗电磁干扰和温度性能○好,适合于现场测量〓和显示;测量范围爆大,准确度高。

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