Design of Intelligent and Low Cost Transducer based on the 51 SoC
摘要:随着自动化技术的发展和微电子技术的进步,以及现场总线技术的日益成熟,数控技术在生产过程中的应用越来越广泛,对现场信号的采集、传输和数据处理提出更高的要求。本文分析了智能变送器的作用和工作原理,针对应用中使用的不同的传感器输出不同幅值的弱直流电信号的要求,设计了智能变送器系统。系统软件采用 MCS—51 单片机汇编语言,模块化程序设计方法,设计了仪表监控主程序、放大器增益设定程序、ADC 转换和处理子程序、DAC 转换等子模块,并设计了相应的通信协议。
关键词:智能变送器,通信,单片机
Abstract: With the development of Automation and the progress of the micro electronic technology, and the mature of Field Bus, digital control technology is widely used in production process, so collection, transition and treatment of signal should meet higher requirements. This thesis analyzes function and operation principle of intelligent transducer. The transducer is designed chiefly for different weak output signal of non-standard sensors. Software of the system designs main program, amplifier gain setting program, ADC transition program, DAC transition program and processing subprogram by adopting assemble language of MCS—51 single chip and modularization program design method, and also designs corresponding communication protocol.
Keywords: Intelligent Transducer, Communication, Single chip
1 引言
自动化仪表主要由检测仪表和控制仪表两大部分组成。随着生产的不断发展,生产规模越来越大,相应的自动化管理系统日趋复杂。由于计算机技术的高度发展和广泛应用,近 10 年来在控制系统方面有了很大进展。变送器是工业过程重要的基础自动化设备之一。主要完成物理信号的测量和变换处理。随着高参数、大容量设备的增加和过程工艺的复杂化。对自动化的依赖性越来越大,变送器用量不断增多,要求不断提高。在实际工程应用项目中,因项目资金有限,选用市售智能变送器会大大增加项目资金的投入,项目指标要求也许仅仅为了观测某点参数的情况,选用模拟变送器达不到系统要求,选用市售智能变送器会造成功能浪费。因此,系统设计往往采用传感器+主机构成现场仪表形式,可降低系统成本,实现所需功能。
2 系统功能
由于同一种传感器制作时材料、工艺的差别,使每只传感器输出信号幅值都不一样,不同作用的传感器同样存在输出信号不同一的问题。这给主机的设计、调试、维修带来了很大困难。所以,对选用输出不同幅值的弱信号传感器应用系统,设计一种通用的主机,实现信号的变送和传输,可降低系统成本,便于调试、维修,是相当必要和有实用意义的。
3 智能变送器硬件电路设计
3.1 智能变送器工作原理框图
变送器是工业过程重要的基础自动化设备之一。主要完成物理信号的测量和变换处理。随着高参数、大容量设备的增加和过程工艺的复杂．对自动化的依赖性越来越大,变送器用量不断增多．要求不断提高。智能变送器都是以 CPU为核心构成的数字化仪表,工作原理如图1所示:
