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SUPMAX800D系统HART通信卡的研究与设计

作　者: 张盟
导　师: 叶西宁；朱强
学　校: 华东理工大学
专　业: 控制工程
关键词: SUPMAX800D系统 HART通信协议 STC单片机 调制解调器 现场总线
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


随着分散控制系统的飞速发展,对分散控制系统I/O卡件的处理信号速度和精度等技术要求也越来越高。SUPMAX800D系统卡件在处理信号方面有速度快和精度高的特点,也具有低成本、低功耗和高安全性的特点,若将其应用到工业控制系统方面,可以大大减少系统的成本和维护难度,所以对它的研究具有重要的理论和实用价值。本文首先介绍了SUPMAX800D系统卡件的研究背景及意义,也介绍了SUPMAX800D系统的发展,并对现场总线技术和HART通信协议进行了概述。HART通信卡主要是采集HART设备信息,并将采集到的实时数据传输到上位机中。因此从HART通信卡实现功能的特点出发,确定了HART卡的总体设计方案,采用三层通道板结构,中间一层是CPU通道板,其它两个底板是通用I/O通道板。然后详细介绍了系统硬件设计、软件设计,并重点研究了HART通信卡与上位机的通信技术。其中硬件设计部分,选择了STC12C5A32S2单片机作为主要处理器芯片,A5191HRT作为调制解调器的处理芯片,详细描述了HART通信卡中的单片机模块和调制解调器模块以及其他辅助模块电路的设计,并给出了DIN导轨式连接器件的方案。软件部分给出了主程序的设计流程,以及各模块的程序框图,并分别介绍了485数据处理函数、串行口中断函数等模块的程序设计。最后对HART通信卡的上位机软件提出了设计方案,给出了上位机软件总体结构图,并且介绍了其主要的发送数据模块、读取数据模块和配置设备信息模块,给出了具体配置过程。本文最后对HART通信卡进行通讯功能测试,主要是HART通信卡与上位机的通讯以及HART通讯卡与下位机的通讯进行了测试,实验数据结果达到了设计的要求。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章 绪论  9-16
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 课题研究现状  10-11
  1.3 集散控制系统介绍  11-14
    1.3.1 集散控制系统概念  11-12
    1.3.2 集散控制系统发展  12-13
    1.3.3 集散控制系统的特点  13-14
    1.3.4 集散控制系统的应用  14
  1.4 本文的主要研究内容和结构  14-16
第2章 HART总线技术  16-26
  2.1 现场总线介绍  16-20
    2.1.1 现场总线的发展  16-18
    2.1.2 现场总线的特点  18-19
    2.1.3 现场总线的优点  19
    2.1.4 目前常用的现场总线  19-20
  2.2 HART通信协议  20-25
    2.2.1 HART协议结构模型  20-21
    2.2.2 物理层  21
    2.2.3 数据链路层  21-23
    2.2.4 应用层  23-24
    2.2.5 设备描述语言  24-25
  2.3 本章小结  25-26
第3章 HART通信卡硬件设计  26-36
  3.1 HART卡在SUPMAX800D系统的功能  26-27
  3.2 HART通信卡的硬件结构设计  27-28
  3.3 HART通信卡的硬件电路设计  28-35
    3.3.1 STC12C5A单片机接口电路  28-30
    3.3.2 HART调制解调器电路  30-32
    3.3.3 多路模拟开关电路  32-34
    3.3.4 DIN导轨式连接器件及外围电路  34-35
  3.4 本章小结  35-36
第4章 HART通信卡软件设计  36-52
  4.1 HART卡软件开发平台介绍  36
    4.1.1 uVision3集成开发环境  36
    4.1.2 Keil MDK软件开发周期  36
  4.2 HART通信卡软件设计  36-51
    4.2.1 MONITOR模块设计  37-39
    4.2.2 ENABLE模块和IUSING模块  39-42
    4.2.3 FRAME模块  42
    4.2.4 接收485数据处理模块  42-43
    4.2.5 HART数据处理模块  43-44
    4.2.6 POLL_485模块  44-46
    4.2.7 S_HART模块  46
    4.2.8 串行口0中断模块  46-48
    4.2.9 串行口1中断模块  48-51
    4.2.10 外部中断0模块  51
  4.3 本章小结  51-52
第5章 HART上位机软件设计及其通讯功能测试  52-60
  5.1 软件总体结构  52-55
  5.2 HART卡通讯测试  55-59
    5.2.1 HART通讯卡与下位机的通讯测试  55-57
    5.2.2 HART通讯卡与上位机的通讯测试  57-59
  5.3 本章小结  59-60
第6章 总结与展望  60-62
  6.1 总结  60
  6.2 展望  60-62
参考文献  62-66
致谢  66

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统 > 计算机控制、计算机控制系统
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