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
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
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
! M8 C8 X# ?' l7 A* \6 a! G期设计月的。

/ S6 V; a- r( d1 X关键词:现场总线通信:单片机;智能电磁流量计

1 k( i2 h/ h0 X# D& V; S0引言
$ j: U; g4 C* c' ^当今现场总线技术的发展日新月异，应用领域也日
' N9 S( Z" N$ B/ Y5 u) i$ i趋广泛，从家庭、能源、楼宇，到工业现场。为了适应
) s5 `5 q6 p7 [, ]7 A6 ~4 ^% t市场的需要，国内外各大公司纷纷推出新一代的、各具
7 u( T* j- }0 c6 D% V/ @( Q6 N8 A特色的智能化流量仪表，其中结合现场总线技术的智能
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
8 `! r/ y, z! d+ }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
价通信连接，专为自动控制系统和设备级的分散I/0之间
3 {7 ^  J+ v8 k8 {5 R& M6 K* Q2 Y, d4 q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,
& q  c: Z/ k/ X6 Q0 Y0 _用户及研究部门都有自主研发或特殊调试的需求，下面
6 G: c% D) {+ H* i3 L) H将介绍结合智能化技术与现场总线技术，开发带
! g$ Z- g* x4 N( h( S* U. L# @: {9 IPROFIBUS-DP接口的智能电磁流量计。
1 n# x4 h5 j7 o5 ~) Y8 e  _1系统总体设计
' Q: H9 m: r4 l8 B* O2 |常用现场仪表系统的处理任务简单，往往使用一个
$ f/ |$ E/ v! S1 e! MCPU加一系列外围辅助电路就能达到相应的目标功能。采
用双CPU可以根据系统的总体功能要求进行合理的分工,
' v# j0 P* d4 t" i各自完成不同的控制和处理功能，可以适当地简化硬件
- R9 b" e5 [$ u/ K电路和软件资源的分配，设计相对独立,程序的修改和
* j/ _5 f# ?$ v" G5 f1 [移植也变得容易[1]。此系统采用了双CPU设计，如图1所
5 U( J' S( ?: p# V# e, L$ w' ]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
PICI8F4520进行数据交换。PIC18F4520和PROFIBUS现场
总线专用协议芯片SPC3是PROFIBUS DP接口部分的核心部
件。PIC18F4520负责与MSP430F149交换数据及与SPC3通
! ^- n  y( x! H% H( n信等功能的实现，SPC3 负责把主站送来的数据拆包，送
往PIC18F4520，同时把PIC18F4520送 来的数据打包，上
& B1 X4 \* d0 i! y& z传给主站。
; [8 P4 w) W8 m# W6 L9 A9 W: x, i
2系统硬件设计
如图1所示，电磁流量计的硬件部分主要由传感器、
, R% N# t& T' `' w( ~8 ~电源系统、信号处理电路、励磁电路、单片机系统和总
线接口电路组成。
2.1传感器及电源系统
5 d8 Z. v$ S, ?3 O' O, j% t( l6 S' P8 }传感器直接由厂家制作，在此不再赘述。本系统所
5 `4 N9 |6 a/ t: }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。
8 |2 {6 C) ^# s  X% \4 N- Q+ e考虑到硬件系统要求电源具有稳压功能和纹波小等特点,
2 n/ @, [2 S5 z& ?8 b% K& X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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