带PROFIBUS-DP接口的智能电磁流量计的开发

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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
+ \) M$ G/ p2 Z, N. Q, h/ j+ R9 X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
4 o! m/ S9 }4 M, s4 j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
期设计月的。

" Y' f" E* k2 G( y. H2 p. J+ \: C关键词:现场总线通信:单片机;智能电磁流量计
9 F4 j" B9 n! b3 l' q, x* }" _
2 M/ K' }& E: P: `- T& v7 \' O0引言
当今现场总线技术的发展日新月异，应用领域也日
# s3 t6 l1 D7 t9 b趋广泛，从家庭、能源、楼宇，到工业现场。为了适应
市场的需要，国内外各大公司纷纷推出新一代的、各具
; k( m, r/ {! w- F1 z5 N2 i特色的智能化流量仪表，其中结合现场总线技术的智能
3 l& I0 K) k* m4 K) s电磁流量计的开发尤为引人注日。PROFIBUS作为月前主
流总线之一，包括三种类型: DP、 PA和FMS。这三种类型
1 D: s% H+ j7 Z, z均使用统一的总线访问协议，其中PROFIBUS-
DP (decentralized periphery) 采用经过优化的高速、廉
/ O  }5 ]0 p2 Y3 f/ E  c6 ^1 C3 C: 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
通信设计，能满足分布式控制系统的实时性、稳定性和
可靠性要求。随着PROFIBUS-DP 系统应用领域的日益扩大,
! k! p  ^5 I6 w* _* v1 K( X5 l4 R用户及研究部门都有自主研发或特殊调试的需求，下面
将介绍结合智能化技术与现场总线技术，开发带
. ]5 Y/ e3 V$ S- @, w8 _PROFIBUS-DP接口的智能电磁流量计。
1系统总体设计
& i9 g8 C4 M9 V% {* d" p6 {常用现场仪表系统的处理任务简单，往往使用一个
/ G6 X/ }2 N" ^CPU加一系列外围辅助电路就能达到相应的目标功能。采
1 Z+ o* _! T/ v用双CPU可以根据系统的总体功能要求进行合理的分工,
! x# ^9 Z& e- E  `) m各自完成不同的控制和处理功能，可以适当地简化硬件
) \4 j7 N9 G  Q: j  v: J$ k电路和软件资源的分配，设计相对独立,程序的修改和
移植也变得容易[1]。此系统采用了双CPU设计，如图1所
. A9 t; q& M- l+ ]示。16位单片机MSP430F149是电磁流量计的核心部件,
实现信号的采集处理、LCD显示、存储及与8位单片机
/ \2 m# ]3 e. n; q# k" J" JPICI8F4520进行数据交换。PIC18F4520和PROFIBUS现场
6 x( e3 r' I8 W. X6 H3 Q总线专用协议芯片SPC3是PROFIBUS DP接口部分的核心部
* j6 ^8 R! N) V, {- I6 s) x件。PIC18F4520负责与MSP430F149交换数据及与SPC3通
信等功能的实现，SPC3 负责把主站送来的数据拆包，送
5 q% A  A! G0 O2 b2 q& ]' T4 K# I往PIC18F4520，同时把PIC18F4520送 来的数据打包，上
$ \6 F( ?  _3 m5 K: B传给主站。

2系统硬件设计
- ]- N( Q) f; z3 j6 }如图1所示，电磁流量计的硬件部分主要由传感器、
电源系统、信号处理电路、励磁电路、单片机系统和总
, t9 ?1 q( ~& E4 h6 O6 ]线接口电路组成。
) R1 Y/ w) o1 W! F$ p: ]2.1传感器及电源系统
6 w6 s+ N- ^% k" {$ D1 [传感器直接由厂家制作，在此不再赘述。本系统所
9 m7 ^+ L3 D/ `' d' j9 X' m- ~用电源电压种类不一，特别设计流量计专用电源系统。
整个系统采用5V供电，而MSP430F 149采用3.3V电压供电。
0 _8 c8 r/ E1 p& ^# h考虑到硬件系统要求电源具有稳压功能和纹波小等特点,
" g: T- E5 w. e5 E0 b! o9 M另外也考虑到硬件系统的低功耗等特点，因此该硬件系
统的3.3V电源部分采用TI公司的TPS76033芯片实现[2].
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一盆绿箩

16位单片机MSP430F149是电磁流量计的核心部件

我是小蜜蜂

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