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摘要:利用16位高速单片机(MSP430F149)和8位单片机(PIC18F4520)以及PROFIBUS总线的专用协议芯片SPC3,开4 ?! U, J3 E5 R ]1 h! a
发了带PROFIBUS-DP接口的智能电磁流量计。介绍了智能电磁流量计总体方案的设计和PROFIBUS--DP通信接口的软硬件
# G" U4 H+ { a0 v; }9 a. D设计实现，给出了部分原理图和软件流程图。实验证明该智能电磁流量计功能完善,操作方便，通信可靠，达到了预
6 `/ ~- J$ t/ e8 O; m4 d* l4 j' y期设计月的。
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关键词:现场总线通信:单片机;智能电磁流量计
5 Y( _5 K f) E: ]( k. Z0 u0 K
* j4 e0 E: j2 S; r/ O0引言; d" u( J4 H. F, W/ A+ Y
当今现场总线技术的发展日新月异，应用领域也日: d6 j; Q0 j2 ?; V9 g! M/ C
趋广泛，从家庭、能源、楼宇，到工业现场。为了适应, c1 y& n+ T$ n$ i
市场的需要，国内外各大公司纷纷推出新一代的、各具
4 l% Z( i( h& n. E; H1 a$ t特色的智能化流量仪表，其中结合现场总线技术的智能6 ^; Y. _* J1 v2 g1 `
电磁流量计的开发尤为引人注日。PROFIBUS作为月前主
" d _5 H9 `# j3 _" p% V& v/ k流总线之一，包括三种类型: DP、 PA和FMS。这三种类型
; Q$ A. w( x1 Y7 _: u+ k均使用统一的总线访问协议，其中PROFIBUS-
' S6 k# I! B. ZDP (decentralized periphery) 采用经过优化的高速、廉8 g/ B% z. h$ K' H& p' U5 D. U
价通信连接，专为自动控制系统和设备级的分散I/0之间8 o; F6 ^7 K& T& C8 i
通信设计，能满足分布式控制系统的实时性、稳定性和
1 d, b0 o1 a' f( ~. f% I( U可靠性要求。随着PROFIBUS-DP 系统应用领域的日益扩大,
* j# n" a" y' x3 t; h6 t3 M6 k! |用户及研究部门都有自主研发或特殊调试的需求，下面
* R9 d) k3 K- y4 Q" f4 Q% Q将介绍结合智能化技术与现场总线技术，开发带
& q" H* Z2 U9 }2 P: W7 WPROFIBUS-DP接口的智能电磁流量计。
; p3 h+ Q3 `3 O$ a9 H4 Y: \8 w6 @& J1系统总体设计; m6 j; H! _' D) B i: n# K9 ^
常用现场仪表系统的处理任务简单，往往使用一个 O" V$ N9 k% b4 Z" [- H
CPU加一系列外围辅助电路就能达到相应的目标功能。采
% e6 O. |( J& c用双CPU可以根据系统的总体功能要求进行合理的分工,
1 _7 F; A- m2 i各自完成不同的控制和处理功能，可以适当地简化硬件$ L* _4 p) y# b7 R r# I
电路和软件资源的分配，设计相对独立,程序的修改和 e# l9 C5 \: V
移植也变得容易[1]。此系统采用了双CPU设计，如图1所, w& f, g& I7 s5 _
示。16位单片机MSP430F149是电磁流量计的核心部件,. ]* E; i. z! ]% b4 s" W& }4 v
实现信号的采集处理、LCD显示、存储及与8位单片机8 L, c5 ?8 ^" P6 f+ _; o$ o0 D, @
PICI8F4520进行数据交换。PIC18F4520和PROFIBUS现场
- z, i: u6 I- y总线专用协议芯片SPC3是PROFIBUS DP接口部分的核心部
- K0 E2 Y! z8 p% k; w) x( z件。PIC18F4520负责与MSP430F149交换数据及与SPC3通' V; k! o. r; E; K6 C0 [( S
信等功能的实现，SPC3 负责把主站送来的数据拆包，送
/ y4 J) B. P- |9 A" v" ~往PIC18F4520，同时把PIC18F4520送 来的数据打包，上0 G M6 q; s. I1 j( p
传给主站。
6 S! z) K8 ?8 H2 f
' D; M B6 e. H4 Q2系统硬件设计
% C! w9 t P; U8 n! y如图1所示，电磁流量计的硬件部分主要由传感器、
& X6 j- h6 G8 t @. s+ `电源系统、信号处理电路、励磁电路、单片机系统和总, A" ~# v: y8 l# ] u5 h, M& T: `
线接口电路组成。
! Z+ G$ M* \2 p4 z2.1传感器及电源系统
' o- W. ]0 o! A _4 C传感器直接由厂家制作，在此不再赘述。本系统所8 M) V: T3 n4 @8 E
用电源电压种类不一，特别设计流量计专用电源系统。
5 Z0 G6 X3 w% m, t; Y9 h; a; p整个系统采用5V供电，而MSP430F 149采用3.3V电压供电。
; p2 w6 `3 Q$ x: A考虑到硬件系统要求电源具有稳压功能和纹波小等特点,5 m& W( u/ L! L0 p0 a( g% y+ N
另外也考虑到硬件系统的低功耗等特点，因此该硬件系! d; `3 _7 z2 m
统的3.3V电源部分采用TI公司的TPS76033芯片实现[2].6 ?% q7 l5 z/ s& p0 K7 C' f
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发表于 2020-3-19 09:25
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