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基于MSP430的超低功耗智能阀门定位器的开发

作　者: 李毓杰
导　师: 洪鹰
学　校: 天津大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 智能阀门定位器低功耗二线制 HART通讯 MSP430
分类号: TH138.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

阀门定位器是一种与气动执行机构配套使用的辅助仪表,基本功能是接收调节器的输出信号,然后以它的输出信号去控制气动执行机构,因此定位器和执行器组成了一个闭环回路。电—气阀门定位器随着工况中的电气化应运而生,它允许使用诸如4~20mA的电流作为输入的设定信号,而不用20~100KPa的气动信号。数字阀门定位器的发展和现场总线技术的成熟,给工业自动化生产带来了深刻的变革,代表了气动执行器技术的发展方向。本课题的工作是以实现超低功耗、HART总线通讯和阀门行程控制为重点,对基于MSP430单片机的超低功耗智能阀门定位器进行开发,主要完成以下几个方面的研究:(1)超低功耗电路设计包括电源电路的设计、取样电路的设计、超低功耗MSP430单片机系统的设计、I/P控制电路的设计。(2) I/P转换单元的设计(3) HART通讯电路的设计包括接收和发送回路,以及半双工通讯下两个回路的切换设计。(4)基于模块化思想的系统软件包包括主控程序、人机接口程序、报警程序、掉电保护程序等。由于现场总线技术的不断发展,使自控系统朝着“智能化、数字化、信息化、网络化、分散化”的方向进一步迈进。阀门定位器作为相关工业行业的终端控制设备,使其数字化智能化已是必然的发展方向。本文所研究的基于MSP430的超低功耗智能阀门定位器立足于国内行业发展现状,符合行业的发展方向。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-12
  1.1 阀门定位器的分类  7
  1.2 阀门定位器国内外发展概况  7-9
  1.3 课题内容介绍  9-10
  1.4 课题的重点  10-11
  1.5 本文内容安排  11-12
第二章智能阀门定位器简介及本课题系统总体设计  12-17
  2.1 智能电气阀门定位器与传统电气阀门定位器的比较  12-15
    2.1.1 传统电气阀门定位器的工作原理  12-13
    2.1.2 智能电气阀门定位器工作原理  13-14
    2.1.3 传统阀门定位器的缺点  14
    2.1.4 智能阀门定位器的优点  14-15
  2.2 本课题系统总体设计  15-17
第三章智能阀门定位器的硬件电路设计  17-36
  3.1 硬件电路的功能需求分析  17-18
  3.2 各功能模块的设计  18-34
    3.2.1 电源电路  18-20
    3.2.2 微控制单元MCU  20-25
    3.2.3 取样电路  25-27
    3.2.4 人机接口电路  27-31
    3.2.5 I/P控制电路  31-34
    3.2.6 HART通讯电路  34
  3.3 本章小结  34-36
第四章智能阀门定位器的HART通讯  36-44
  4.1 HART协议简介  36-38
  4.2 HART通讯电路设计  38-43
    4.2.1 HT2015 芯片简介  38-39
    4.2.2 HT2015 与MSP430F449 的接口设计  39-41
    4.2.3 HT2015 与HART网络的接口设计  41-43
  4.3 小结  43-44
第五章智能阀门定位器的软件设计  44-62
  5.1 系统程序总体分析  44-45
  5.2 系统主程序  45-48
  5.3 管理程序  48-61
    5.3.1 系统菜单设置和参数组态  48-50
    5.3.2 人机接口模块  50-58
    5.3.3 错误处理程序  58-59
    5.3.4 掉电保护程序  59-61
  5.4 本章小结  61-62
第六章总结和展望  62-63
参考文献  63-66
参加科研项目和完成的学术论文  66-67
致谢  67

基于MSP430的超低功耗智能阀门定位器的开发

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