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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
( G$ d U7 M+ r ?/ M4 @+ D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7 f8 n, I# E1 T/ w+ {
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
( V! W( t/ U8 }6 a8 v( k; J+ c0 x期设计月的。4 F! u. W- l, L. S$ O. Q5 r# A
4 F8 h1 {) D, t' b X8 E+ n关键词:现场总线通信:单片机;智能电磁流量计
) ]) x$ E* q( t S. O M+ d7 B) j7 x" v" j
0引言
) N/ v3 B9 Q' ^7 q当今现场总线技术的发展日新月异，应用领域也日
6 Q+ n" s2 M* F0 a9 a- F+ L& y趋广泛，从家庭、能源、楼宇，到工业现场。为了适应
' Z, E9 d7 _# M! t* h* f市场的需要，国内外各大公司纷纷推出新一代的、各具
; F& h' s* [! f3 R$ r x特色的智能化流量仪表，其中结合现场总线技术的智能2 w. R0 k2 _1 z
电磁流量计的开发尤为引人注日。PROFIBUS作为月前主' h4 ^ D/ q# r" s9 Z. E. R3 A
流总线之一，包括三种类型: DP、 PA和FMS。这三种类型
$ P6 a# a" O- C6 V. s# j; ^( z均使用统一的总线访问协议，其中PROFIBUS-
0 C5 d5 s8 U4 P* C. w+ c% P# C/ UDP (decentralized periphery) 采用经过优化的高速、廉
! |( Z/ S/ E L6 ^价通信连接，专为自动控制系统和设备级的分散I/0之间
1 ]1 j8 F/ M3 r- ]& i5 N通信设计，能满足分布式控制系统的实时性、稳定性和) T+ r- y0 b6 z$ E% x9 E( E
可靠性要求。随着PROFIBUS-DP 系统应用领域的日益扩大,: m y. H8 `6 L- @5 _* ^" g, s
用户及研究部门都有自主研发或特殊调试的需求，下面0 y0 z0 P( K r! F) @3 }% L
将介绍结合智能化技术与现场总线技术，开发带
" p% y; ~$ _# O8 ~& }) E8 m7 k4 uPROFIBUS-DP接口的智能电磁流量计。# Z# V4 [% A5 a) V3 K& ~
1系统总体设计/ _$ m- V6 }- _4 ?3 Y" L8 k3 V8 w
常用现场仪表系统的处理任务简单，往往使用一个
8 k2 r$ n7 b* tCPU加一系列外围辅助电路就能达到相应的目标功能。采
! l% S2 v3 E* w0 A; J用双CPU可以根据系统的总体功能要求进行合理的分工,- x! i4 y9 q" G. v# ]/ ~
各自完成不同的控制和处理功能，可以适当地简化硬件
, ~+ I, Y9 I3 w9 i! w电路和软件资源的分配，设计相对独立,程序的修改和4 c4 X0 p0 G0 _( v; w' T
移植也变得容易[1]。此系统采用了双CPU设计，如图1所- z+ Q) {/ s$ ]- T
示。16位单片机MSP430F149是电磁流量计的核心部件,/ R5 w3 A# `" [2 G [- H# O- T
实现信号的采集处理、LCD显示、存储及与8位单片机 i7 Q& r' B/ O& Y9 i$ `/ M1 }
PICI8F4520进行数据交换。PIC18F4520和PROFIBUS现场5 ^) H+ Z/ @$ o d) q
总线专用协议芯片SPC3是PROFIBUS DP接口部分的核心部
, R9 Z: P1 x! v3 ^0 N1 k4 X件。PIC18F4520负责与MSP430F149交换数据及与SPC3通# D9 B4 l1 F- v
信等功能的实现，SPC3 负责把主站送来的数据拆包，送
" G/ Q5 J k$ X8 m1 j7 f5 }6 h) B5 R往PIC18F4520，同时把PIC18F4520送 来的数据打包，上7 B2 E1 i1 T4 M) G* I; r
传给主站。
3 z7 ]( B! _1 X4 z% i
2 }4 p8 W- ^5 o* ~; ^2系统硬件设计
5 X+ G: G7 ^# H) Z1 v如图1所示，电磁流量计的硬件部分主要由传感器、
$ M2 O. {+ ]7 y! ]8 z' H$ Q$ K" L4 u电源系统、信号处理电路、励磁电路、单片机系统和总
/ C2 c% |) Y! {! A线接口电路组成。# e! J8 J, D1 ]- f, _
2.1传感器及电源系统
% g* L" p% [& y/ W传感器直接由厂家制作，在此不再赘述。本系统所% \% {5 }- c3 ~) @5 D" h
用电源电压种类不一，特别设计流量计专用电源系统。
7 _8 _5 \/ D3 `) ~3 }0 N- _! L整个系统采用5V供电，而MSP430F 149采用3.3V电压供电。
, {+ d+ @7 k3 b% ^考虑到硬件系统要求电源具有稳压功能和纹波小等特点,
$ ]4 {% d% ]% e另外也考虑到硬件系统的低功耗等特点，因此该硬件系% s; E" |9 F& b3 _" ?8 r& b
统的3.3V电源部分采用TI公司的TPS76033芯片实现[2].
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附件下载：: P2 w/ [7 i/ F) r% b/ d# Y
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发表于 2020-3-19 09:25
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