【正文】 工作在 Bell 202 標準下，通信率為 1200bit/s。當一個運轉(zhuǎn)時，調(diào)制器和解調(diào)器中的另一個會被停止。傳感器模塊輸出的壓力和溫度信號經(jīng)整形和帶通濾波電路后，分別接至微處理器內(nèi)置的A/D 轉(zhuǎn)換器的兩個通道，并且使用傳感器電橋供電電壓作為 A/D 轉(zhuǎn)換器的參考電壓，以排除電橋不穩(wěn)定所造成的誤差。它與 HART 協(xié)議兼容，其開關(guān)電流源和濾波器功能塊，可 HART 電壓信號向177。對智能差壓變送器，還需要對靜壓和溫度進行采樣，從而實現(xiàn)對靜壓和溫度的補償，提高全范圍的測量精度。（2GAIN） 。AIN5 和 AIN6 組成準差分輸入通道對 TRS1 的恒流輸入進行監(jiān)測。帶通濾波器由圖 4 中細線框中的 2 個運算放大器及電阻、電容組成。HT2022 的 OCD 信號，送入 PIC16C73 的 RB7 端。只要保證 3CRC 的工作電壓略大于 即可正常工作。本設(shè)計單片機采用 1MHz 工作頻率，其功耗的實驗數(shù)據(jù)小于 1mA。因此，PIC16C58A 在 的時鐘下工作，其功耗不會超過 。由于通訊距離較長或各種環(huán)境干擾，傳送器的數(shù)據(jù)信息的可能發(fā)生差錯。1 變送器的測控程序流程圖414) 從回答的信息中提取變送器標識5) 形成讀儀器數(shù)據(jù)命令：序文：5 個全 1 字節(jié)起始字符：130，采用長幀格式時，主機給變送器信息的起始字符地址：變送器標識命令字：33 讀變送器數(shù)據(jù)命令字節(jié)數(shù)：04；后跟 0 個數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)：01020304；取變送器中 4 個變量值校驗和：采用異或邏輯運算求校驗和，追加在字節(jié)數(shù)后，形成完整命令。一般一幀數(shù)據(jù)最長為 33 個字節(jié)左右。如果有通訊錯誤或命令錯誤時，則發(fā)回報告錯誤的應(yīng)答幀。在應(yīng)用界面上，HART 和 FF 是相互兼容的，DDL （設(shè)備描述語言）和功能模塊是兩者共用的，因此從現(xiàn)場儀表從 HART 向 FF 轉(zhuǎn)變，是比較簡單的；同時，它的通信和 I 型信號和傳輸也是兼容的，先進的HART 儀表在老裝置上直接應(yīng)用而不會影響其他設(shè)備的工作，這是用戶最樂意接受的，HART 協(xié)議作為由傳統(tǒng)儀表向現(xiàn)場總線儀表過渡的技術(shù)，在目前還是具有相當?shù)纳Α?《計量與測控技術(shù)》2022年第 32 卷第一期 [7] 王永紅。安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2022 年第 6 期 [6] 呂明新。HART 協(xié)議雖然具有與現(xiàn)場總線類似的體系結(jié)構(gòu)，但它不是真正的現(xiàn)場總線，與日前流行的 FF 協(xié)議相比，它們的物理層是完全不兼容的，HART 的通信速率為 1200 波特率，比 FF 慢的多，從長遠來看，不能滿足工業(yè)生產(chǎn)的需求，它必須被 FF 所取代。主機則重發(fā)命令幀，從而保證通訊的準確可靠。2 變送器數(shù)據(jù)發(fā)送流程圖變送器數(shù)據(jù)發(fā)送流程圖見圖 開始接受命令幀CPU進行命令處理校驗是否有錯準備應(yīng)答幀送入數(shù)儲緩沖區(qū)初始化端口開中斷校驗是否有錯結(jié)束YNYN發(fā)送應(yīng)答幀并校驗數(shù)據(jù)圖 變送器數(shù)據(jù)發(fā)送流程圖HART 數(shù)據(jù)鏈路層的軟件主要就是串行口接收/發(fā)送中斷子程序。2) 追加校驗和：采用異或邏輯求校驗和，追加字節(jié)數(shù)后，形成完整命令。 設(shè)計中采用了 MSP430/148 單片機，對于該單片機每一個來自外部中斷的標準方波信號將觸發(fā)采用下降沿觸發(fā)中斷，在中斷服務(wù)程序中計算差壓信號，為輸出電流信號準備。如果有通訊錯誤或命令錯誤時，則發(fā)回報告錯誤的應(yīng)答幀，下面分別簡單介紹一下軟件流程圖。一般一幀數(shù)據(jù)最長為 33 個字節(jié)左右，在HART 通訊過程中，通常由主機先發(fā)送命令幀。PIC16C58A 的功耗指標為 32kHz 時鐘，VDD=3V 時典型值小于15μA。可見適當降低單片機工作頻率可使其功耗大幅度下降。3CRC 恒流原理是：其內(nèi)部提供一穩(wěn)定的 從兩管腳引出，在這兩管腳上接 1 個電阻即可中輸出恒流。用來存放傳感器特性參數(shù)及現(xiàn)場組態(tài)命令、工作參數(shù)、通信數(shù)據(jù)。整形電阻由74HC126（4 個三態(tài)輸出緩沖器）組成，并能通過 2 個 750Ω 電阻及 的耦合電容，將整形后的 HT2022 發(fā)出的電壓信號輸入到 AD421 的開關(guān)電流源和濾波器功能塊中，可實現(xiàn) HART 電壓信號由177。由于單片機 PIC16C73 帶有 SPI 串行總線硬件接口，使數(shù)據(jù)通信速度更高，使用更靈活。當 V+為 5V 供電時，MAX1400 的參考輸入為，模擬輸入的變化范圍為Vimax ～+Vimax。2 A/D 轉(zhuǎn)換器為實現(xiàn)智能變送器的功能，在電路硬件設(shè)計上，需要 1 個增益可調(diào)的儀表放大器和 1 個分辨率至少在 14 位的 A/D 轉(zhuǎn)換器，來實現(xiàn)對傳感器信號的放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換。 的頻率信號，疊加在兩線的 4～20mA 電流環(huán)上，還需要附加耦合電路，這樣必然會造成更多的功耗開銷。圖 傳感器模塊3HT20l2 需要 外時鐘輸入，3～5V 供電，低功耗（典型值 40μA） 。1 HART 的優(yōu)良特性SMAR 公司生產(chǎn)的 HT2022 是一種工作在 Bell202 標準下的半雙工 HERT Modem,是采用 FSC 技術(shù)的 CMOS 低功耗調(diào)制解調(diào)器。由于對稱性，此信號的平均值為 O，因此模擬和數(shù)字信號互不干擾。1 系統(tǒng)設(shè)計方案 圖 系統(tǒng)總體設(shè)計圖本設(shè)計的采用模塊設(shè)計，整個過程包括 5 個部分：供電模塊、HART 通信模塊、傳感器模塊、MCU 模塊、LED 模塊。 127) * ))/ +1)。3 HART 協(xié)議在智能變送器中的應(yīng)用HART 作為一種協(xié)議應(yīng)用在智能差壓變送器中，其作用是將客戶端可以將采集的數(shù)據(jù)進行分析，計算得到有用的數(shù)值，發(fā)送回下位機，或者將下位機采集的數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)送回上位機。HART 通信協(xié)議允許兩種通信模式：第一種是“問答式 ” ，即主設(shè)備向從設(shè)備發(fā)出命令，從設(shè)備給予回答，每秒鐘可以變換兩次數(shù)據(jù)；第二種是“成組模式” ，即無需主設(shè)備發(fā)出請求而從設(shè)備自動地連續(xù)發(fā)出數(shù)據(jù)，傳輸速率提高到每秒 次，但只適用于“點對點”的連接方式，而不適用于多站連接方式。圖 HART 協(xié)議數(shù)據(jù)幀格式2多數(shù)現(xiàn)有電纜都可以用于HART 通信，但最好采用直徑大于 的電纜。2 HART 通信結(jié)構(gòu)模型HART 通信結(jié)構(gòu)模型是以國際化組織的開放式互連模型為參照，為分三層，即對應(yīng)于 OSI 的應(yīng)用層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層（見圖 ）分層 OSI 層次 HART 層次7 應(yīng)用層 HART 命令6 表示層 未使用5 會晤層 未使用4 傳輸層 未使用3 網(wǎng)絡(luò)層 未使用2 數(shù)據(jù)鏈路層 協(xié)議規(guī)范1 物理層 Bell 202圖 HART 通信結(jié)構(gòu)模型HART 協(xié)議規(guī)定了對實體之間的通信規(guī)則，并通過上下層的接口服務(wù)，實現(xiàn) HART 通信模式，以這樣的模式，可以在主設(shè)備與現(xiàn)場設(shè)備之間建立通信連接。目前，世界上已有 100 多家公司采納了這一協(xié)議，其中有許多如 Rosement,Foxboro,Smar,ABB,Moore,Honeywell 等等，共生產(chǎn)了近 600 種 HART 協(xié)議設(shè)備，幾乎覆蓋了所有種類的過程測量儀表和執(zhí)行設(shè)備。圖中的邏輯“1”由 1200Hz 頻率代表，邏輯“0”由 2200Hz 代表。圖 HART 數(shù)字通信HART 協(xié)議的顯著特性之一就是它可以同時進行模擬和數(shù)字兩種通訊。最后是我對整個設(shè)計的體會和總結(jié)。1但目前占主導(dǎo)地位的分散型控制系統(tǒng)（DCS）要轉(zhuǎn)化為現(xiàn)場控制總線控制系統(tǒng)（FCS），儀表制造商和用戶均需要一個過渡期。智能變送器具有檢測某種變量如壓力、溫度等，以及把檢測結(jié)果傳送出去的功能。應(yīng)該指出，HART 被認為是事實上的工業(yè)標準，但它本身并不算現(xiàn)場總線（模擬和數(shù)字的混合），只能說是現(xiàn)場總線的雛形，是一種過渡協(xié)議。HART 采用頻移鍵控（FSK）技術(shù)。為解決開放性資源的共享問題，從用戶到廠商都強烈要求形成統(tǒng)一標準，促進現(xiàn)場總線技術(shù)的形成?？梢哉f，檢測技術(shù)與自動控制水平的高低，是衡量一個國家科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化程度的重要標志。關(guān)鍵詞: HART 協(xié)議； 智能變送器； 現(xiàn)場總線ABSTRACTState 15 program into full swing, to the instrumentation industry to bring new growth. According to relevant analysis, only the first phase of the project on natural gas needs of various types of flow, pressure, temperature instrument, regulation and control instruments, analytical instruments, actuators and main control system, estimated at 10 billion or so。2 變送器數(shù)據(jù)發(fā)送流程圖 ............................................................................29結(jié)論 ..............................................................................................................................31致謝 ..............................................................................................................................32參考文獻 ......................................................................................................................33摘要國家“十五”計劃的全面啟動，給儀器儀表行業(yè)帶來新的增長點。13 傳感器模塊 ........................................................................................................1834 各層間的功能關(guān)系 ....................................................................................1222 HART 通信結(jié)構(gòu)模型 ........................................................................................1021 現(xiàn)場總線的發(fā)展 ..................................................................................................5122 HART 通信模塊 ................................................................................................1731 D/A 轉(zhuǎn)換器 .................................................................................................1932 參數(shù)設(shè)置流程圖 .......