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HART协议在智能电磁流量计中的设计应用

作者:时间:2013-03-29来源:网络收藏

如图3所示,由TLC27组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路把经过TLC27滤波后的正弦波转变成相应的方波,以便于HT2012接收。

如图4所示,缓冲器74HC126的作用是使方波的上升沿和下降沿趋于平缓,使信号满足物理层规范所要求的信号波形上升沿和下沿的时要求,因为较平缓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的时钟信号,且要求时钟频率的误差是±0.1%,若直接入一个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,需专门定制。为了解决这一问题,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的电压进行调整,可提供+3.3V电压作为其他设备的电源。发出的FSK信号,经过一个电容耦合送到AD421中,转换成相应的±0.5mA正弦电流信号,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,实现了的信息的交换。本电路耦合电容取为0. 0033μF.

4 HART通讯的软件实现

4.1串口中断程序[5]

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,恢复现场并返回系统主程序。HART通信采用水平和垂直校验的方法。当检测到接收数据有差错时,则等到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,从而保证通信的准确可靠。HART串口中断子程序流程图如图5所示。

图5串口中断程序4.2 HART命令拆分子程序[6][7]

在对命令帧响应之前先要将该帧拆分,即首先判断该帧前导码是否正确,每接收一个前导码,计数器加1.再接收定界符,若为有效的定界符且前导码计数器大于1,则为HART帧的起始位置,根据定界符确定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;若为请求帧,则确定帧格式,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;否则设置数据字节长度计数器,每接收一个数据字节,长度计数器减1,最后接收水平校验和。若接收请求地址匹配,对接收的HART帧异或求水平校验和,并与接收水平校验和进行比较,相同则表示无通讯错误,否则置水平校验和错误标志为1,结束接收服务并转入HART命令执行子程序。命令帧拆分程序流程如图6所示。

图6 HART命令帧拆分程序流程图

5结论

对研制的进行试验表明:该集成化程度高、功能强、操作方便、性能可靠;具有自诊断、自检定功能和HART数据通讯功能;可测正反两个方向流量,也可测脉动流量;抗干扰和温度性能好,适合于现场测量和显示;测量范围大,准确度高。


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