HART協(xié)議智能溫度變送器設(shè)計

1、目錄總圖和總程序摘 要IAbstractII引言1第一章 緒論21.1 智能變送器的發(fā)展21.2現(xiàn)場總線技術(shù)發(fā)展趨勢21.3目的和意義31.4 本論文主要內(nèi)容3第二章 HART協(xié)議總體剖析52.1 HART協(xié)議概述52.2 HART通信結(jié)構(gòu)模型62.2.1 HART協(xié)議物理層72.2.2 HART數(shù)據(jù)鏈路層82.2.3 HART協(xié)議應(yīng)用層82.2.4 各層間的功能關(guān)系92.3 HART的消息幀結(jié)構(gòu)92.4 HART的操作命令12第三章 智能變送器的硬件設(shè)計153.1 系統(tǒng)整體設(shè)計方案153.2 通信模塊153.2.1 HT2012的優(yōu)良特性163.2.2 HT2012芯片的功能模塊163.2.

2、3 HT2012在HART協(xié)議中的應(yīng)用183.2.4 MSP430與HT2012接口設(shè)計203.2.5 HT2012與外部接口203.3 單片機接口223.3.1 MSP430F148特性223.3.2 MSP430與DA芯片AD42122第四章 智能變送器的軟件設(shè)計244.1 變送器的測控程序流程圖244.1.1用戶測控程序總體流程圖244.1.2參數(shù)設(shè)置流程圖254.2 HART數(shù)據(jù)采集與發(fā)送通訊流程圖264.2.1上位機數(shù)據(jù)采集一次數(shù)據(jù)的程序流程圖264.2.2變送器數(shù)據(jù)發(fā)送流程圖27結(jié) 論29參考文獻30中文譯文31外文譯文33致 謝35插圖清單圖2-1 HART數(shù)字通訊信號加在420

3、mA模擬信號上.5圖2-2圖2-2 HART通信結(jié)構(gòu)模型.6圖2-3圖2-3 HART通信模式 .7圖2-4 HART調(diào)制頻率信號.7圖2-5 傳輸流式.10圖2-6 HART消息結(jié)構(gòu).10圖2-7短幀地址結(jié)構(gòu).11圖2-8長幀地址結(jié)構(gòu).12圖3-1智能變送器的硬件框圖. 17圖3-2 HT2012功能模.19圖3-3晶陣模塊.19圖3-4 HT2012在 HART設(shè)備中的應(yīng)模.21圖3-5 HT2012輸入輸出電路示意圖.22圖3-6 MSP430與 HT2012接口圖.23圖3-7帶通濾波電路圖.24圖3-8整形電路圖.24圖3-9 HT2012的接口電路.25圖3-10 AD421的接口

4、電路.26圖3-11 AD421 操作時序圖圖.27圖4-1用戶測控程序的總體流程.29圖4-2參數(shù)設(shè)置流程.30圖4-3上位機數(shù)據(jù)采集一次數(shù)據(jù)的程序流程.31圖4-4變送器數(shù)據(jù)發(fā)送器流程圖.32表格清單表2-1響應(yīng)命令范圍.12表2-2通用命令摘要.12表2-3 普通命令摘要.1340 / 47文檔可自由編輯打印HART 協(xié)議智能溫度變送器的設(shè)計摘 要目前，現(xiàn)場總線已經(jīng)成為過程控制領(lǐng)域的熱點，代表著過程儀表發(fā)展的方向。隨著現(xiàn)場總線國際標準的完成，現(xiàn)場總線產(chǎn)品以其完善的功能和突出的特點必將為市場所接受，現(xiàn)場總線溫度變送器取代傳統(tǒng)的溫度變送器已成必然。HART協(xié)議作為模擬到現(xiàn)場總線的過渡協(xié)議，以

5、其獨有的特點和運用優(yōu)勢，在當今的現(xiàn)場智能儀表中占有較大的份額。HART 協(xié)議智能溫度變送器的研究開發(fā)具有現(xiàn)實的意義。本文論述了將微處理技術(shù)和 HART 協(xié)議通信技術(shù)引入溫度變送器中，實現(xiàn)溫度變送器的信號補償、自適應(yīng)校正、自診斷、遠程管理、遠程校正、遠程組態(tài)、遠程維護、遠程監(jiān)控等功能。HART 協(xié)議作為溫度變送器實現(xiàn)HART 通信的重要依據(jù)，論文首先對HART協(xié)議規(guī)范作了全面的分析，介紹了 HART數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層和物理層具體要求。然后從硬件和軟件兩個方面分析和論述了 HART 協(xié)議智能溫度變送器的溫度變送電路設(shè)計。關(guān)鍵詞：現(xiàn)場總線；HART協(xié)議；溫度變送器； The Intelligent

6、Diffusion Silicon Temperture TransmitterAbstract At present，F(xiàn)ieldbus has already become the hot spot in process control filed, on behalf of the necessary trend in the development of process instrument. As the International Standard of fieldbus accomplished, the fieldbus product is surely accepted by

7、 the market for its consummate function and extrusive characteristics. So it is certain that the fieldbus temperature transducer should take place of traditional temperature transducer. HART Protocol as a transient protocol imitating to field owns a big share in todays Field smart Instrument for its

8、 special characteristics and application priority. The research and development of HART Protocol smart temperature transducer has real connotation.This thesis discussed something about applying the technology of microprocessor and HART communications Protocol to temperature transducer, to realize te

9、mperature transducers signal compensating, self-calibration, self-diagnose, remote management, remote calibration, remote configuration, remote maintenance, remote control. HART Protocol is an important reasoning of HART telecommunication realized by temperature transducer. At first, the thesis gave

10、 a comprehensive analysis of HART Protocol Standard, and introduced each request of the data-link layer, application layer and physics layer. Then it analyzed and discussed on circuit design of temperature transmittal.Keyword：; HART Protocol; Temperature transducer;HART 協(xié)議智能溫度變送器設(shè)計引言溫度測量系統(tǒng)是對溫度數(shù)據(jù)的測量顯

11、示，主要涉及到數(shù)據(jù)檢測技術(shù)。數(shù)據(jù)檢測技術(shù)是信息科學(xué)的一個重要分支，它研究信息數(shù)據(jù)的采集、存貯、處理等作業(yè)。在智能儀器、信號處理以及工業(yè)自動控制等領(lǐng)域，都存在著數(shù)據(jù)檢測的問題。將外部世界存在的溫度、壓力、流量、位移等非電信號轉(zhuǎn)換為模擬量電信號，再轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，最終收集到計算機并進一步予以處理、傳輸、顯示這一過程，即稱為數(shù)據(jù)檢測，相應(yīng)的系統(tǒng)即為數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)。數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)已廣泛地應(yīng)用到測量、監(jiān)測、控制、診斷、科學(xué)實驗等各個領(lǐng)域中。近二十年來，數(shù)據(jù)檢測技術(shù)采用了微機等一系列的新技術(shù)，得到了飛速的發(fā)展，在形式上由原來的專用的測試儀器到現(xiàn)在的使用微機的虛擬儀器。采樣的分辨率從4位、8位到現(xiàn)在的24位分辨

12、率，采樣的速率從幾KBPS到現(xiàn)在最高速率已達2GBPS，記錄設(shè)備從原來的手記、紙帶的記錄或數(shù)字記錄到磁帶記錄，到現(xiàn)在的硬盤記錄、磁光盤記錄。所有這些都是不斷的采用新技術(shù)的結(jié)果。由于數(shù)字檢測系統(tǒng)的應(yīng)用范圍越來越寬，所涉及到的測量信號和信號源的類型越來越多，對測量的要求也越來越高，使得一般的采集模板難以滿足各方面的要求，即使能滿足這些要求，必然體積龐大、價格高，而且在測量中只需某些功能，無須面面具到，造成不必要的浪費。為了測量的需要，出現(xiàn)功能單一，形式多樣的系列產(chǎn)品。本設(shè)計任務(wù)是利用單片機進行溫度檢測，共分為三個部分，第一部分主要對設(shè)計進行規(guī)劃，并把設(shè)計模塊化劃分；第二部分是設(shè)計的硬件設(shè)計部分，對

13、系統(tǒng)的各個模塊的硬件電路的設(shè)計過程進行細致化說明，并對各種參數(shù)進行理論計算；第三部分是設(shè)計的軟件部分；最后小結(jié)是對于整個設(shè)計的總結(jié)和對數(shù)據(jù)檢測技術(shù)發(fā)展展望。設(shè)計在完成的過程中，由于作者水平所限，不妥之處在所難免，誠懇希望讀者提出寶貴意見。第一章 緒論1.1 智能變送器的發(fā)展 變送器是工業(yè)生產(chǎn)過程中的重要檢測設(shè)備，廣泛用于工業(yè)中壓力、差壓、流量、液位等工藝參數(shù)的檢測，是工業(yè)自動化控制的基本數(shù)據(jù)來源。50年代工業(yè)企業(yè)開始使用氣動變送器，60年代使用電I型變送器，70年代使用電II型變送器，80年代使用電III型變送器。到目前為止，大量使用的是智能變送器。經(jīng)過這么多年的發(fā)展，變送器己達到高精度、高可

14、靠性、小型化，并且具有完善的自診斷和通信功能。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。自1983年Honeywell推出智能儀表-Smar變送器之后，世界各廠家都相繼推出各有特色的智能儀表。如Rosemount的1151Smart, Moore產(chǎn)品公司的Mycro XTC, Lee Eengineering公司的Smar LD301等產(chǎn)品。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, 智能儀表則為現(xiàn)場總線的出現(xiàn)和應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。經(jīng)過近20年的發(fā)展，智能變送器的發(fā)展更趨完善，功能增強和多樣化，它們具有變送、控制、故障診斷

15、及過程報警等功能。隨著單片機、集成電路等各項電子和通訊行業(yè)的發(fā)展，智能變送器將向著更智能化、小型化的方向發(fā)展。1.2現(xiàn)場總線技術(shù)發(fā)展趨勢現(xiàn)場總線以一種串行的數(shù)字數(shù)據(jù)通信鏈路的形式，在分布于生產(chǎn)及過程現(xiàn)場的基礎(chǔ)控制設(shè)備之間以及與控制室里較高層的自動化控制設(shè)備之間建立聯(lián)系。引入現(xiàn)場總線及相關(guān)技術(shù)，改變了 DCS 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系，它是全分散式的和開放式的系統(tǒng)。目前，現(xiàn)場總線智能儀表和新型開放自動化系統(tǒng)，已經(jīng)成為全世界范圍自動化技術(shù)發(fā)展的熱點?，F(xiàn)場總線的智能儀表與傳統(tǒng)的模擬儀表相比，具有許多新的特點，概括起來主要為：(1)儀表功能大為加強，實現(xiàn)了就地控制；(2)實現(xiàn)了雙向通信，提高了精度；(3)操作更

16、簡單，使用更方便； (4)抗干擾能力更強，使用壽命更長； (5)布線容易，便于施工，可節(jié)約大量電纜，儀表盤和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，從而使系統(tǒng)低成本化；(6)系統(tǒng)自診斷功能增強，維護更加容易。隨著現(xiàn)場總線國際標準的完成，總線儀表已成儀表行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。世界各國基于現(xiàn)場總線的智能儀表的開發(fā)速度加快，符合 HART、FF 等協(xié)議的各種現(xiàn)場總線智能儀表將大量推向市場，現(xiàn)場總線智能溫度變送器等儀表已開始生產(chǎn)、應(yīng)用，并進入國內(nèi)市場，如 Smar 的 TT301、Rosemount 的 644 等?，F(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)處于企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)的底層,是工業(yè)數(shù)據(jù)通信與控制網(wǎng)絡(luò)的核心，是企業(yè)實現(xiàn)信息化管理的基礎(chǔ),它與工廠控制網(wǎng)絡(luò)和企

17、業(yè)經(jīng)營管理網(wǎng)絡(luò)所構(gòu)成的開放網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是工業(yè)過程控制領(lǐng)域的發(fā)展方向。1.3目的和意義隨著微處理技術(shù)的飛速發(fā)展以及現(xiàn)場總線技術(shù)的不斷完善，現(xiàn)場總線產(chǎn)品以其完善的功能和突出的特點必將為市場所接受，現(xiàn)場總線溫度變送器取代傳統(tǒng)的溫度變送器已成必然。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)場總線控制系統(tǒng)（FCS），儀表制造商和用戶均需要一個過渡期。HART 協(xié)議作為過渡協(xié)議，具有極強的市場競爭能力和生命力。因為對制造商來說，根據(jù)HART 協(xié)議的要求，對現(xiàn)有的模擬現(xiàn)場儀表進行智能化改造，在技術(shù)上是可行的，在經(jīng)濟上是節(jié)省開發(fā)投入的，在商品化所需時間上是較短的。對于用戶來說，采用此類產(chǎn)品及改造的控制

18、系統(tǒng)，技術(shù)上易于掌握，經(jīng)濟上有利于充分利用已有裝備潛在價值。此外，F(xiàn)F 協(xié)議產(chǎn)品的全面運用，也尚需時日。首先開發(fā)采用 HART協(xié)議的智能溫度變送器，推動國產(chǎn)HART 智能溫度變送器盡快投放市場，并為開發(fā)采用 FF 協(xié)議的智能溫度變送器及現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)提供實踐經(jīng)驗和贏得時間。HART 協(xié)議智能溫度變送器的研制成功必將取得極好的社會效益和經(jīng)濟效益?，F(xiàn)場總線國際標準剛剛完成，現(xiàn)場總線智能溫度變送器的開發(fā)成功將為我們在技術(shù)上趕上發(fā)達國家技術(shù)水平提供可能，也能為我們在 WTO 框架下，產(chǎn)品競爭能力的提高提供有效的手段。同時也能為我國自動化領(lǐng)域提供最新的高技術(shù)產(chǎn)品，滿足我國對現(xiàn)場總線產(chǎn)品的需求。穩(wěn)定性：

19、傳感器的輸入輸出的單值函數(shù)最好不碎時間和溫度而變化，受外界其他因素的干擾影響應(yīng)很小，重復(fù)性要好。靈敏性即要求被測變量較小的變化就可使傳感器獲得較大的輸出信號。1.4 本論文主要內(nèi)容課題的主要任務(wù)是將微處理技術(shù)和HART 協(xié)議通信技術(shù)引入溫度變送器中，實現(xiàn)高精度、多功能的可編程兩線制 HART 協(xié)議智能溫度變送器。利用微處理器強大的功能實現(xiàn)溫度變送器的線性補償、自適應(yīng)校正、自診斷、通信等智能化功能；運用 HART 協(xié)議通信技術(shù)，實現(xiàn)對溫度變送器的遠程管理、遠程校正、遠程維護、遠程監(jiān)控、遠程調(diào)試。從而使它運行更可靠，使用更靈活，維護更方便。采用通信數(shù)字信號、420mA 模擬信號、電源同線傳送而互不

20、干擾，使安裝、布線更為方便節(jié)約。其中要解決的主要問題有：核心芯片的選取，整個系統(tǒng)方案的確定，各個模塊之間的連接，對系統(tǒng)進行可行性分析，如電源供電模塊、功耗等問題的解決。論文整體上分為四章，具體如下：第一章緒論，綜述了智能型變送器、現(xiàn)場總線技術(shù)的形成和發(fā)展，還有他們各自的特點。第二章詳細介紹了HART通信協(xié)議及其應(yīng)用，它的體系結(jié)構(gòu)以及物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層的技術(shù)規(guī)范和各個層所完成的功能。第三章論述了溫濕度變送器的硬件原理。第四章涉及到軟件設(shè)計的思路及設(shè)計。最后是我對整個設(shè)計的體會和總結(jié)。第二章 HART協(xié)議總體剖析2.1 HART協(xié)議概述 HART協(xié)議，即Highway Addressabl

21、e Remote Transducer Protocol，可尋址遠程傳感器高速公路的簡稱，其定義一句話概括是在420mA的模擬信號上疊加FSK數(shù)字信號，可以傳輸模擬和數(shù)字兩種信號。對于日益增加的智能化現(xiàn)場儀表的模擬-數(shù)字混合式通信來說，HART協(xié)議己經(jīng)成為事實上的工業(yè)標準。HART通信不需要增加布線，可以通過現(xiàn)存的連線進行。由于允許模擬信號和數(shù)字信號的并存，所以當在數(shù)字通信上花費時間而增加測量延遲的時候，HART通信可以用模擬信號來實現(xiàn)控制。在純數(shù)字通信的情況下，HART協(xié)議允許采用多點模式，即將多個現(xiàn)場儀表連接到一對導(dǎo)線上，通過智能儀表分別讀取各個變送器的數(shù)據(jù)。很多年以來，傳統(tǒng)420mA信號

22、一直成為現(xiàn)場儀表信號傳輸?shù)臉藴?，在自動化設(shè)備之間信息通信受到了極大的限制，僅能得到與過程變量成正比的電流信號。而HART是將1200波特率的頻移鍵控FSK信號加載在420mA的模擬信號上以進行通信，它的均值為0，并且這個FSK信號對模擬信號毫無影響，如圖2.1所示。在純數(shù)字通信中，HART最多可以允許加載15個現(xiàn)場設(shè)。HART協(xié)議為了在信號衰減的情況下繼續(xù)通信而對接收器和發(fā)送器的靈敏性做了特別的規(guī)定，這樣也減少了干擾和碼間串擾的可能性。圖2-1 HART數(shù)字通訊信號加在420mA模擬信號上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。許多年以來，設(shè)備使用的現(xiàn)場通訊標準是420

23、mA模擬電流信號。在大多數(shù)應(yīng)用中，它們用420mA之間的值成比例的來表示參數(shù)。而HART協(xié)議不僅傳輸過程參量，還利用模擬信號上疊加的數(shù)字信號來傳輸控制信息。這樣，HART協(xié)議就可以支持大多數(shù)智能設(shè)備和大量存在的模擬設(shè)備。從圖2-1中我們可以看到，HART協(xié)議使用Be11202頻移鍵控標準，在420mA基礎(chǔ)上疊加低電平的數(shù)字信號。數(shù)字FSK信號相位連續(xù)，這樣就不會影響420mA的模擬信號。也就是說，數(shù)字FSK信號的平均值為0。圖中的邏輯“1”由1200 Hz頻率代表，邏輯“0”由2200 Hz代表，信息傳輸速率是1200波特率。 HART屬于模擬系統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)轉(zhuǎn)變過程中的過渡性產(chǎn)品，因而，在當前

24、的過渡時期具有較強的市場競爭能力，得到了較快的發(fā)展。HART協(xié)議提供相對較低的帶寬和中等響應(yīng)時間的通信，其典型應(yīng)用包括遠程過程變量查詢、參數(shù)設(shè)定和對話。為滿足工業(yè)過程對HART協(xié)議的日益需求，在1993年成立HART通訊基金會，它是一個獨立的、非盈利機構(gòu)。主要職責是制定、維護及升級HART協(xié)議的標準，登記注冊會員、提供對應(yīng)用HART技術(shù)在全球范圍內(nèi)的技術(shù)支持和培訓(xùn)。作為一個開放性協(xié)議，HART已成為智能儀表事實上的現(xiàn)場總線工業(yè)標準，并得到了廣泛的應(yīng)用。目前，世界上己有100多家公司采納了這一協(xié)議，其中有許多著名的公司，如Rosement, Foxboro, Smar, ABB, Moore,

25、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。HART協(xié)議的優(yōu)良特性表現(xiàn)在以下兩個方面：(1)先進的通信協(xié)議隨著工業(yè)現(xiàn)場總線的出現(xiàn)，各種支持現(xiàn)場總線的傳輸協(xié)議廣泛的被用到工業(yè)生產(chǎn)的各個方面，HART協(xié)議是智能過程設(shè)備中采用的一種先進的通信技術(shù)，兼容模擬與數(shù)字信號的傳輸，現(xiàn)在，越來越多的智能設(shè)備的通信都采用HART協(xié)議。(2)適用于當今的獨特的通信方式HART協(xié)議是一種過渡時期的協(xié)議，這個過渡時期是指由模擬向數(shù)字通信的轉(zhuǎn)變時期，過去存在的大量的現(xiàn)存的模擬傳輸線路和設(shè)備不可能立即取消，而大量的數(shù)字化的儀器儀表又不斷出現(xiàn)。HART協(xié)議為今天還

26、大量存在的傳統(tǒng)的模擬設(shè)備對今后數(shù)字設(shè)備的兼容性提出了獨特的通信方案，這種方案確保了現(xiàn)存的基于模擬的電纜設(shè)備和電流控制策略還可以很好的應(yīng)用于將來的數(shù)字設(shè)備。HART協(xié)議之所以適用于當今，是因為它在進行雙向數(shù)字通信的同時傳輸420mA的模擬信號，數(shù)字通信提供了現(xiàn)場智能設(shè)備的需要，而420mA的模擬信號又支持著傳統(tǒng)的儀器設(shè)備。HART協(xié)議獨特的通信方式是基于對420mA模擬信號的充分考慮，向過程測量和控制設(shè)備提供了兩種數(shù)字通信方式。它的應(yīng)用包括遠距離過程變量查詢、過程數(shù)據(jù)的循環(huán)接入、參數(shù)設(shè)置和診斷。2.2 HART通信結(jié)構(gòu)模型 HART 通信結(jié)構(gòu)模型是以國際標準化組織的開放性互連模型為參照，分為三層

27、，即對應(yīng)于OSI的應(yīng)用層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層（見圖2-2）。圖2-2 HART通信結(jié)構(gòu)模型 HART 協(xié)議規(guī)定了對等實體之間的通信規(guī)則，并通過上下層間的接口服務(wù)，實現(xiàn)HART 通信模式，以這樣的模式，可在主設(shè)備與現(xiàn)場設(shè)備之間建立通信連接。如圖2-3所示。下面就對各層分別作敘述：圖2-3 HART通信模式2.2.1 HART協(xié)議物理層物理層規(guī)定了信號的傳輸方法、信號電平、設(shè)備阻抗和傳輸介質(zhì)。HART信號傳輸是基于Bell 202通信標準，采用FSK方法，數(shù)字信號的傳送波特率設(shè)定為1200bps，數(shù)字信號的“0”和“1”分別用2200Hz和1200Hz的正弦波表示，這些頻率的正弦波疊加在模擬信號上

28、一起傳送。如圖2.4。由于正弦信號的平均值為0，對模擬信號不會產(chǎn)生任何影響。通常采用雙絞同軸電纜作為傳輸介質(zhì)，單臺距離可達3000m，而多臺互連最大傳輸距離可達15OOm。圖2-4 HART調(diào)制頻率信號 BELL202標準是電話線上進行數(shù)字通信的標準，這樣似乎就可以利用電話線來發(fā)送數(shù)字信號，HART信號的調(diào)制解調(diào)也就可以采用一些滿足BELL202標準集成電路芯片來實現(xiàn)。此時似乎讓我們對HART調(diào)制解調(diào)部分的設(shè)計變?yōu)椴槐匾?。其實，HART和BELL202對阻抗和信號水平的規(guī)定都是不同的。對HART信號的調(diào)制解調(diào)要使用專門的調(diào)制解調(diào)器芯片來滿足其低功耗的需要。 HART協(xié)議規(guī)定主機(單主機控制系統(tǒng)

29、或手操機通訊系統(tǒng))傳輸?shù)氖请妷盒盘?，而副設(shè)備傳輸?shù)氖请娏餍盘枴Ｍǔ５亩€傳輸?shù)氖怯糜诳刂骗h(huán)路的電流，通過一些控制系統(tǒng)來抽樣，進行模擬數(shù)字信號的轉(zhuǎn)化，這個轉(zhuǎn)化要求不能影響現(xiàn)存的HART信號。 經(jīng)過環(huán)路負載電阻，電流信號轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電壓信號，于是所有設(shè)備使用的就是感應(yīng)電壓接收電路，這一點對于后面接口電路的設(shè)計很重要。主機傳輸信號的峰-峰值:最低為400mV，最高為600mV；副機傳輸信號的峰-峰值:最低為0.8mA，最高為1.2mA；加載到230的電阻上轉(zhuǎn)化成的電壓信號的最低值為184mV，加載到1100的電阻上轉(zhuǎn)化成的電壓信號的最低值為1320mV；正確接收時的接受器的靈敏度(限定了信號由于線纜

30、和其他部分影響產(chǎn)生的衰減)為120mV2.OV，接收限(規(guī)定的是外部信號干擾和其他非HART信號穿越HART信號的連接線路帶來的信號下降)有80mV。從控制系統(tǒng)到閥門處的輸出電路傳輸?shù)男盘査较嗤?，與前面不同的是副設(shè)備傳輸?shù)囊彩请妷盒盘枺@樣場設(shè)備的阻抗就形成了環(huán)路負載電阻。2.2.2 HART數(shù)據(jù)鏈路層 在HART的數(shù)據(jù)鏈路層中規(guī)定了HART幀的格式，實現(xiàn)建立、維護、終結(jié)鏈路通訊功能，HART協(xié)議根據(jù)冗余檢錯碼信息，采用自動重復(fù)請求發(fā)送機制(ARQ)，消除由于線路噪音或其它干擾引起的數(shù)據(jù)通訊出錯，實現(xiàn)通訊數(shù)據(jù)無差錯傳送。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議規(guī)范的目的是建立一種與現(xiàn)場儀表等從設(shè)備間的可靠的雙向數(shù)字通

31、信通道。數(shù)據(jù)鏈路層中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)長度不固定，最長25個字節(jié)，尋址范圍015，當?shù)刂窞?時，則處于420mA的DC與數(shù)字通信兼容狀態(tài);當?shù)刂窞?15時，則處于全數(shù)字通信狀態(tài)，通信模式為“主/從式”或“廣播式”。 HART協(xié)議把所有的設(shè)備分為3類:從設(shè)備、突發(fā)設(shè)備和主設(shè)備。從設(shè)備是最普遍與最基本的設(shè)備類型，它接收和提供帶有測量值或其他數(shù)據(jù)的數(shù)字信號，現(xiàn)場智能儀表一般為從設(shè)備。突發(fā)模式設(shè)備在固定的時間間隔發(fā)出帶有測量值或其它數(shù)據(jù)的數(shù)字信號響應(yīng)，而不包含被特別請求的數(shù)據(jù)，該設(shè)備通常是作為一個獨立廣播的設(shè)備。主設(shè)備負責初始化、控制和終止與從設(shè)備或突發(fā)設(shè)備的交互。主設(shè)備又分為第一主設(shè)備和第二主設(shè)備，第一主設(shè)

32、備通常是指控制系統(tǒng)，第二級主設(shè)備指HART設(shè)備的手持器。 HART協(xié)議還可以在一根雙絞線上以全數(shù)字的方式通信。一個鏈路上可支持15個短地址從設(shè)備，若使用長地址，設(shè)備數(shù)可不受限制，它只取決于所要求的通信鏈路上的查詢速率。2.2.3 HART協(xié)議應(yīng)用層HART協(xié)議的應(yīng)用層以命令的格式提供編程接口，所有的讀寫操作都是以命令的形式完成。另外，鏈路管理等協(xié)議本身一些功能也由命令來實現(xiàn)。 HART協(xié)議的每個命令由命令號完全標識。在通信時，一條命令按命令格式組裝成一個完整的HART協(xié)議幀，然后一次發(fā)送出去。數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)定了HART幀的格式，但是數(shù)據(jù)鏈路層并不解釋HART幀中的數(shù)據(jù)段的含義，這個工作由HART

33、協(xié)議的應(yīng)用層來完成。應(yīng)用層規(guī)定了HART消息包中的3類命令，第一類是通用命令，適用于遵守HART協(xié)議的所有產(chǎn)品，為符合HART協(xié)議的設(shè)備提供功能描述；第二類是普通命令，適用于遵守HART協(xié)議的大部分產(chǎn)品，當設(shè)備獨具有某些功能時，該命令用于對這些功能的描述；第三類是特殊命令，適用于遵守HART協(xié)議的特殊產(chǎn)品，提供一些特殊的功能描述命令。HART協(xié)議是一個開放的協(xié)議，對于廠家生產(chǎn)的具有特殊功能的產(chǎn)品，HART還提供了設(shè)備描述語言DDL(Device Description Language)以確?；ゲ僮餍浴?.2.4 各層間的功能關(guān)系物理層的基本任務(wù)是為數(shù)據(jù)傳輸提供合格的物理信號波形，且直接與傳輸

34、介質(zhì)連接。物理層作為電氣接口，一方面接受來自數(shù)據(jù)鏈路層的信息，把它轉(zhuǎn)換為物理信號，并傳送到現(xiàn)場總線的傳輸媒體上，起到發(fā)送驅(qū)動器的作用:另一方面把來自總線傳輸媒體的物理信號轉(zhuǎn)換為信息送往數(shù)據(jù)鏈路層，起到接收器的作用，當它收到來自數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)信息時，需按照HART協(xié)議規(guī)范對數(shù)據(jù)幀加上前導(dǎo)碼與定界符等，并對其實行數(shù)據(jù)編碼，再經(jīng)過發(fā)送驅(qū)動器，把所產(chǎn)生的物理信號傳送到總線的傳輸媒體上。另一方面，它又從總線上接收來自其他設(shè)備的物理信號，對其去除前導(dǎo)碼、定界符，并進行解碼，把數(shù)據(jù)信息送往數(shù)據(jù)鏈路層。而數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)定了物理層和應(yīng)用層之間的接口，該層還控制對傳輸介質(zhì)的訪問，決定是否可以訪問、何時訪問。2.3

35、 HART的消息幀結(jié)構(gòu)Hart幀以8位為一字節(jié)進行編碼，對每一字節(jié)加上起始位，奇/偶校驗位及1位停止位共11位傳送，保證了對每個字節(jié)進行數(shù)據(jù)傳輸同步。從圖2-5中我們可以看出一個比特序列的完整的特性，圖中最先發(fā)送的是DO。圖2-5 傳輸流格式D0D1D2D3D4D5D6D7P1起始位8位數(shù)據(jù)D0最先傳送奇偶校驗位停止位0圖2-5是8位數(shù)據(jù)加奇偶效驗位的格式。進一步深入HART，涉及到HART消息包的結(jié)構(gòu)。每消息包括它的源和目的地址以確保消息傳送到正確的位置，還有校驗位用于確保數(shù)據(jù)的正確、完備和通訊狀態(tài)的正常。消息中的數(shù)據(jù)位可有可無，另外還有一些特殊的命令消息。一般的消息幀結(jié)構(gòu)可以用圖2-6表示

36、。圖2-6 HART消息結(jié)構(gòu)從圖2-6可以看到一般的消息幀結(jié)構(gòu)包括序言位、起始特征位、地址位、位計數(shù)和校驗位等。 HART5.O以前版本的設(shè)備一般采用“短結(jié)構(gòu)”，單一的現(xiàn)場設(shè)備如果只利用420mA電流信號進行測量時，從設(shè)備的地址都是0；否則，對于多設(shè)備而言，從設(shè)備的地址是從115，這種短結(jié)構(gòu)的地址采用隨機的方法，隨機分配115中的一個。HART5.0版本推出了“長結(jié)構(gòu)”，這種格式的從設(shè)備地址具有獨一無二性，如同每個網(wǎng)卡中物理地址一樣，全世界范圍內(nèi)都沒有重復(fù)，一般占5個地址字節(jié)中的38位。這38位地址信息包含了生產(chǎn)廠家的代碼、設(shè)備型號碼和設(shè)備識別碼。這種格式減少了誤傳輸和誤接收的可能性?，F(xiàn)在大多

37、數(shù)主機設(shè)備既支持長結(jié)構(gòu)又兼容短結(jié)構(gòu)，當從機的應(yīng)答信號中沒有“唯一”性標識碼時，HART5.0及其以上的版木提供的0號命令，就可以用于短幀中的設(shè)備地址識別。也就是說，主機將根據(jù)應(yīng)答信號中是否具有“唯一”標識碼來決定結(jié)構(gòu)格式為“長”還是“短”。下面詳細介紹消息幀的每一位：PREAMBLE:導(dǎo)言字節(jié)，一般是520個FF十六進制字節(jié)。它實際上是同步信號，各通訊設(shè)備可以據(jù)此略做調(diào)整，保證信息的同步。例如，在開始通訊的時候，如果使用的是20個FF導(dǎo)言，從機應(yīng)答0信號時將告之主機它“希望”接收幾個字節(jié)的導(dǎo)言，另外主機也可以用59號命令告訴從機應(yīng)答時應(yīng)用幾位導(dǎo)言。START:起始字節(jié)，它將告之使用的結(jié)構(gòu)為“長

38、”還是“短”、消息源、是否是廣播模式消息。根據(jù)消息結(jié)構(gòu)的不同，發(fā)送消息源的不同，模式的不同，它具有幾個可能值，消息是由主機到從機，并且為短結(jié)構(gòu)時，起始位值為02;長結(jié)構(gòu)時為82。消息是由從機到主機的短結(jié)構(gòu)值為06;長結(jié)構(gòu)值為86。而為廣播模式傳送消息的短結(jié)構(gòu)值為O1，長結(jié)構(gòu)為81。實際上就是通過起始字節(jié)中的0,1,2和7位的不同進行區(qū)分，今后還期望用起始字節(jié)中的5和6來設(shè)置地址和命令字節(jié)間是否出現(xiàn)額外位，當然這還沒有被HART通訊委員會通過。一般設(shè)備進行通訊接收到兩個FF字節(jié)后，就將偵聽起始位。 ADDR:地址字節(jié)，它包含了主機地址和從機地址，如前所述，短結(jié)構(gòu)中占1個字節(jié)，長結(jié)構(gòu)中占5個字節(jié)。

39、無論是采用長結(jié)構(gòu)還是短結(jié)構(gòu)打包，因為HART協(xié)議中允許兩個主機存在，所以要用首字節(jié)的最高位來進行區(qū)分，值為1表示第一主機地址，第二主機用0表示。廣播模式是特例，首字節(jié)的最高位為0,1的值將交替出現(xiàn)，也就是說，在一該模式下，賦予兩個主機的機會均等。次高位為1表示為廣播模式，短結(jié)構(gòu)(見圖2-7)用首字節(jié)的03位表示值為015的從機地址，第4, 5位賦0;而長結(jié)構(gòu)用后6位表示從機的生產(chǎn)廠商的代碼，第二個字節(jié)表示從機設(shè)備型號代碼，后35字節(jié)表示從機的設(shè)備序列號，構(gòu)成“唯一”標志碼。長結(jié)構(gòu)如圖2-8所示:圖2-7 短幀地址結(jié)構(gòu)圖2-8 長幀地址結(jié)構(gòu) 另外，長結(jié)構(gòu)的低38位如果都是0的話表示的是廣播地址，

40、即消息發(fā)送給所有的設(shè)備 COM:命令字節(jié)，它的范圍為253個，用HEX的0FD表示。31, 127,254, 255為預(yù)留值。后面將詳細介紹。 BCNT:數(shù)據(jù)總長度，它的值表示的是BCNT下一個字節(jié)到最后(不包括校驗字節(jié))的字節(jié)數(shù)。接收設(shè)備用它可以鑒別出校驗字節(jié)，也可以知道消息的結(jié)束。因為規(guī)定數(shù)據(jù)最多為25個字節(jié)，所以它的值是從0到27。 STATUS:狀態(tài)字節(jié)，它也叫做“響應(yīng)碼”，顧名思義，它只存在于從機響應(yīng)主機消息的時候，用2個字節(jié)表示，這兩個字節(jié)覆蓋了三種類型的信息:通訊中的錯誤、接收命令的狀態(tài)(如：設(shè)備忙；無法識別命令等)和從機的操作狀態(tài)。如果在通訊過程中發(fā)現(xiàn)了錯誤，首字節(jié)的最高位(第

41、7位)將置1，其余的7位將匯報出錯誤的細節(jié)，而第2個字節(jié)全為O。否則，當首字節(jié)的最高位為0時，表示通訊正常，其余的7位表示命令響應(yīng)情況，第2個字節(jié)表示場設(shè)備狀態(tài)的信息。 UART發(fā)現(xiàn)的通訊錯誤一般有:奇偶校驗、溢出和結(jié)構(gòu)錯誤等。命令響應(yīng)碼可以有128個，表示錯誤和警告，他們可以是單一的意義，也可以有多種意義，通過特殊命令進行定義、規(guī)定。場設(shè)備的狀態(tài)包括錯誤情況和非正常操作模式或情況而不必是錯誤的設(shè)備。對這個字節(jié)的分析是后而進行報警設(shè)計和操作的基礎(chǔ)，電路會根據(jù)不同的狀態(tài)字節(jié)的含義采取不同的動作。命令響應(yīng)碼(0127的整數(shù)表示)分為錯誤或者警告，具有單一的意義或者多重意義。表2.1就給出了每一類型

42、的范圍。表2-1 響應(yīng)命令范圍錯誤警告單意1-7、16-23、32-6424-27、96-111多意9-13、15、28、29、65-958、14、30、31、112-127許多設(shè)備提供的狀態(tài)信息可以編碼成一條字節(jié)。設(shè)備狀態(tài)字節(jié)的第4位可以設(shè)置是否命令“可用多意”；48號命令可以讀額外的信息，而對48號命令的響應(yīng)可以自定義，自HART5.0版本后6到13號有不同的意義，包括操作模式(未定義的)和復(fù)合模擬輸出的狀態(tài)，其余的可以自由支配。(注:8號和14號碼是“警告”類，其余的是“錯誤”）。 DATA:數(shù)據(jù)字節(jié)，首先我想說明的是并非所有的命令和響應(yīng)都包含數(shù)據(jù)字節(jié)，它最多不超過25個字節(jié)(隨著通訊速

43、度的提高，正在要求放寬這一標準)。數(shù)據(jù)的形式可以是無符號的整數(shù)(可以是8, 16, 24, 32位)，浮點數(shù)(用IEEE754單精浮點格式)或ASC字符串，還有預(yù)先制定的單位數(shù)據(jù)列表。具體的數(shù)據(jù)個數(shù)根據(jù)不同的命令而定。CHK:奇偶校驗，方式是縱向奇偶校驗，從起始字節(jié)開始到奇偶校驗前一個字節(jié)為止。另外，每一個字節(jié)都有1位的校驗位，這兩者的結(jié)合可以檢測出3位的突發(fā)錯誤。 通常情況下，在應(yīng)答模式(主/從模式)下1秒鐘可以進行兩次通訊，在廣播模式下，每秒鐘可以傳送3條消息。 數(shù)據(jù)鏈路層服務(wù)過程中，Hart協(xié)議采用類似“令牌”方式訪問通訊鏈路，它不是在通訊鏈路上循環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)令牌，只有得到令牌的站點可以訪問鏈

44、路，而是采用設(shè)定定時器時間常數(shù)保證所掛設(shè)備能夠訪問鏈路。通常Hart協(xié)議按主/從方式通訊，通訊由主設(shè)備發(fā)起，從設(shè)備先“聽”后“答”，第一主設(shè)備和第二主設(shè)備以相同的優(yōu)先權(quán)輪流訪問通訊鏈路，但設(shè)定了不同的定時時間常數(shù)以防止“死鎖”，避免兩個主設(shè)備同時訪問鏈路。當某一主設(shè)備通訊結(jié)束后，需要首先偵聽載波，等待一段時間以確保另一主設(shè)備能夠訪問通訊鏈路，若鏈路上有載波存在，該主設(shè)備放棄使用鏈路;若定時時間溢出，該主設(shè)備可以繼續(xù)訪問通訊鏈路。當通訊鏈路上存在陣發(fā)設(shè)備時，一主設(shè)備只有陣發(fā)設(shè)備陣發(fā)給另一主設(shè)備通訊結(jié)束之后，方可訪問通訊鏈路。HART協(xié)議把陣發(fā)功能作為現(xiàn)場儀表的一種可選功能。2.4 HART的操作

45、命令操作命令處于應(yīng)用層，包括通用命令、普通命令和特殊命令。通用命令的范圍從030，它提供給所有的面向HART協(xié)議的設(shè)備，表2-2中只給出了部分通用命令的含義。詳細的介紹需要查詢專門的資料，另外，還可以比較早期版本和現(xiàn)在的不同。表2-2 通用命令摘要命令功能0、11設(shè)備識別（廠商、設(shè)備類型、版本）1、2、3讀測量值6置隨選地址12、13、17、18讀、寫用戶輸入文本信息14、15讀設(shè)備信息（傳感序列號，傳感限，報警操作，范圍，傳輸結(jié)構(gòu)）16、19讀、寫最終裝配號普通命令的范圍是從32到126。它提供了大多數(shù)設(shè)備的功能命令，表2-3給出了部分普通命令的含義。表2-3 普通命令摘要33、61、110

46、讀測量值3437、44、47設(shè)置操作變量（范圍、時限、PV值、傳輸功能）38復(fù)位“結(jié)構(gòu)變化”標志39EPROM控制4042對話功能（固定電流模式，自測，復(fù)位）43、45、46模擬輸入，輸出整流48讀駙設(shè)備的狀態(tài)49寫傳感器序列號5056用傳輸變量57、58單元信息（標志、描述、數(shù)據(jù)）59寫所需導(dǎo)言號60、6270使用復(fù)合模擬輸出107109突發(fā)模式控制普通命令中的123和126號命令并非“公共”的，他們專用于生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)設(shè)備時輸入的設(shè)備的特殊信息，一般是用戶不會改動的，像設(shè)備識別號之類。也可以用于直接讀、寫存儲器。特殊命令的范圍是從128到253，它提供給現(xiàn)場設(shè)備專用的功能。早先，因為HAR

47、T設(shè)備的地址并非獨一無二，因此，設(shè)備特殊命令常常將設(shè)備型號碼作為數(shù)據(jù)中的第1個字節(jié)，以保證命令傳輸給“正確”的設(shè)備。在HART5.0版本之后，由于唯一標識碼的使用，就省略掉了這步驟。用戶若要使用不同設(shè)備的特殊命令時可以參照廠家提供的設(shè)備文檔。HART協(xié)議通信命令共分為三類：通用命令、普通應(yīng)用命令和特殊命令，其中，通用命令和普通應(yīng)用命令合稱標準命令。 1、通用命令 第一類命令為通用命令對所有符合 HART 協(xié)議的現(xiàn)場設(shè)備都適用。通用命令主要包括 ： (1)讀出制造廠及產(chǎn)品型號； (2)讀出主變量及單位；(3)讀出電流的輸出及百分比輸出； (4)讀出最多4個預(yù)先定義的動態(tài)變量名 ； (5)讀出或?qū)?/p>

48、入8個字符的標牌號,16個字符的描述內(nèi)容以及日期等 ； (6)讀出或?qū)懭?2個字符的信息； (7)讀出變送器的量程、單位以及阻尼時間常數(shù) ； (8)讀出傳感器串聯(lián)數(shù)目及其限制 ； (9)讀出或?qū)懭胱詈蠼M裝數(shù)目； (10)寫入輪循地址等。2、普通命令 第二類命令為普通命令，適用于大部分符合HA RT 協(xié)議的產(chǎn)品，但不同公司的HART 產(chǎn)品可能會有少量區(qū)別，如寫主變量單位、微調(diào) DA 的零點和增益等 。普通命令主要包括 ： (1)讀出最多 4個 動態(tài)變量的選擇 ； (2)寫入阻尼時間常數(shù) ； (3)寫入變送器量程 ； (4)標定(設(shè)置零點和量程 )； (5)完成自檢 ；(6)完成 主設(shè) 備復(fù)位 ；

49、 (7)微調(diào) 主變量零 點 ； (8)寫入主變量 單位 ； (9)微調(diào) DA 的零點和增益 ； (10)寫入變送類型 (開方線性 )； (11)寫入傳感器串聯(lián)數(shù)目； (12)讀出或?qū)懭雱討B(tài)變量賦值等 。 以上兩類命令的規(guī)定使符合HART協(xié)議的產(chǎn)品具有一定的互換性 。通常說的 HART協(xié)議產(chǎn)品的兼容就是指在這兩類命令上的兼容 。3、特殊命令 第三類命令為變送器特殊命令，僅適用于某種具體的現(xiàn)場設(shè)備。這是各家公司的產(chǎn)品自己所特有的命令，如整機的標定、微調(diào)傳感頭校正等 ，這些命令不能互相兼容。特殊命令主要包括 ： (1)線性標定 ； (2)溫度標定 ； (3)讀出或?qū)懭腴_方小信號切除值 ； (4)啟動

50、、停止或清除累積器 ； (5)選擇主變量(質(zhì)量流量或密度 )； (6)讀出或?qū)懭虢M態(tài)信息資料 ； (7)微調(diào)傳感器的標定等。第三章 智能變送器的硬件設(shè)計3.1 系統(tǒng)整體設(shè)計方案圖3-1智能變送器的硬件框圖圖2-1 溫度傳感器濕度傳感器模擬開關(guān)（CD4051）單片機MSP430D/A轉(zhuǎn)換器(AD421)通信系統(tǒng)(HT2012)420mA回路濾波電 路整形電 路本設(shè)計的采用模塊化設(shè)計，整個過程包括5個部分：電源模塊、傳感器模塊、A/D轉(zhuǎn)化模塊、D/A轉(zhuǎn)化模塊、HART通信模塊。智能變送器種類繁多，所涉及的領(lǐng)域十分廣闊，而且技術(shù)更新也層出不窮，結(jié)構(gòu)設(shè)計各有千秋，本章要重點介紹的是基于HART協(xié)議的溫

51、濕度智能變送器的硬件設(shè)計。該變送器可以完成多個參數(shù)（如溫度、濕度等）檢測，采用抗干擾能力強，通信速率高，傳送數(shù)據(jù)精度高的HART協(xié)議模塊電路完成變送器的數(shù)據(jù)輸出，它既有RS-485總線通信的抗干擾能力強的特點，又具有變送器輸出信號為二線制420mA的工業(yè)標準。作為硬件電路的總體設(shè)計，要考慮到整個電路的功耗要求，為兼容(420)mA現(xiàn)行標準，HART協(xié)議智能變送器必須可工作在(420) mA兩線回路中。這就意味可用來為變送器供電的電流不能超過4mA。在實際應(yīng)用中，為兼容數(shù)字與模擬兩信號，通常將數(shù)據(jù)頻率信號通過V/I轉(zhuǎn)換電路的調(diào)整管，轉(zhuǎn)換為幅度為0.5mA的頻率信號，疊加在兩線的(420) mA電

52、流環(huán)上(2200H，表示“0”,1200Hz表示“1”)。由于對特性，此信號的平均值為0。因此模擬和數(shù)字兩種信號互不干擾。但環(huán)路上電流瞬時最大值I=4.5mA,最小值I=3.5mA，如果向變送器供電過多，超過3.5mA，將導(dǎo)致數(shù)字信號負半周失真?？紤]到調(diào)節(jié)量所需的余量，要求對變送器供電電流一般不超過3.4mA為好?？傊?，硬件電路要力求簡化，在選擇各芯片時，要注意到芯片間的匹配問題，否則將導(dǎo)致連接電路過于復(fù)雜，這是不可取的，而且這也會使成本上升和干擾信號增多，且功耗變高。下面我們將具體介紹各個芯片的特征和功能，以期它們與硬件電路總體設(shè)計思想相吻合。3.2 通信模塊通信模塊是本設(shè)計的一個重點。SM

53、AR公司生產(chǎn)的一款HART信號調(diào)制解調(diào)專用芯片HT2012是一款符合Be11202標準的單片COMS低功耗FSK調(diào)制解調(diào)器，同類產(chǎn)品還有HT2013,SYM20C15等。3.2.1 HT2012的優(yōu)良特性SMAR公司生產(chǎn)的 HT2012是一種工作在Bell202標準下的半雙工 HART Modem,是采用FSK技術(shù)的 CMOS低功耗調(diào)制解調(diào)器。HT2012芯片用來實現(xiàn) HART協(xié)議中通訊信號的解調(diào)及調(diào)制過程,為過程控制儀表和其它低功耗設(shè)備提供 HART通訊能力。HT2012的傳輸速率為 1200bit/s, 工作頻率為 1200Hz(邏輯 1)和 2200Hz(邏輯 0)。HT2012的特性為

54、：(1) 工 作 在 Bell202標 準 下 , 通 信 速 率 為1200bit/s；(2)工作頻率為 12002200Hz；(3)低功耗(最大為 40A)；(4)載波監(jiān)聽功能；(5)頻移鍵控技術(shù)(FSK)；(6)1200波特率的接收和發(fā)送頻率；(7)35V的工作電壓；(8)與 CMOS和 DTL電路相兼容；(9)最優(yōu)的伏安特征；(10)使用 CMOS技術(shù)制造,16或 28腳封裝。3.2.2 HT2012芯片的功能模塊 HT2012的主要功能可以劃分為4個模塊:時鐘模塊、解調(diào)器模塊、調(diào)制器模塊、載體檢測模塊。圖3.2給出的是HT2012中所有的功能模塊和它們之間的控制關(guān)系。圖3-2 HT2012功能模塊1、時鐘模塊該模塊接受外部輸入的460.8kHz時鐘信號，用于建立內(nèi)部時鐘信號。 這一頻率比其他類型MODEM的時鐘頻率低的多，從而大大降低功耗，同時當某一模塊不工作時，則該模塊的時鐘被關(guān)閉，進一步降低功耗以滿足低功耗的要求。正常使用時，在內(nèi)部會產(chǎn)生19.2kHz，從2腳輸出供外部電路使用。