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IEEE1451.2的智能变送器模块设计
来源:本站整理  作者:佚名  2009-02-27 09:37:12




    在图3中,智能变送器模块与传感器模块之间是相互独立的,这主要是考虑到传感器需要专用的调理电路,而传感器信号经过调理电路后最终的输出信号均可以转变成电压或电流信号,因此,这里采用这种设计方式,便于使用时连接不同传感器实现不同的测量功能。在硬件上,利用MSP430F149内部集成的12位A/D转换器扩展出一个8通道数据采集接口,实现IEEEl451.2标准智能变送器模块中ADC的功能,不需要外加任何ADC转换电路。同时,本文在STIM模块中利用Maxim公司生产的MAX3232芯片与MSP430f149单片机P3.4和P3.5引脚相连扩展出一个RS一232串行通信接口,实现智能变送器模块与电脑的通信,从而可以使用户通过电脑对智能变送器模块内部电子数据表格进行配置的功能。

3 系统的软件设计
    智能变送器模块的软件设计在整个模块设计工作中占重要地位。需要通过编写软件实现智能变送器的“即插即用”、数据采集和数据传输等功能;同时,利用美国国家仪器公司(NI公司)的LabVIEW软件编写了电子数据表格的编辑软件,使智能变送器模块可由RS一232与计算机连接,并利用串口单独配置智能变送器的电子数据表格(TEDS)。
3.1 智能变送器模块的软件设计
    在智能变送器模块的软件设计中,最主要的工作是STIM模块的自识别讨稗和与NCAP之间的基本通信过程。图4和图5分别给出了STIM模块自识别和读/写结构流程。具体而言,整个软件被分为如下5大模块:
    ①STIM模块,为STIM的主程序部分,主要用于实现各接口初始化和系统复位;
    ②TII模块,描述了STIM的物理接口,用于数据传输、触发、中断和控制等功能;
    ③TEDS模块,定义了TEDS的数据格式和存储方式,用于对TEDS内容的读取和保存;
    ④A/D模块,用于A/D接口外接传感器后进行测量数据的采集;
    ⑤RS一232模块,用于与计算机之间通信,实现对STIM中TEDS的编辑。

3.2 电子数据表格配置界面的设计
    LabVIEW是NI公司推出的一种工业标准图形化编程工具,主要用于开发测试、测量与控制系统。它使用图形化的编程语言——G语言,采用图形模式的结构框图构建程序代码,其程序按照数据流进行驱动。该软件提供了大量实用的控件,可以大大提高设计和测试时的工作效率。
    采用LabVIEW软件作为界面开发工具,在电脑平台上编写智能变送器电子数据表格的配置界面。整个界面分为前面板设计和程序框图设计,分别如图6和图7所示。前面板主要利用控制控件、显示控件和修饰控件对界面进行设计,程序框图设计则是利用串口通信控件、字符串控件以及程序结构将整个程序按照数据流的方式连接起来。该配置界面最终要实现的主要功能包括:下达命令功能键,串口通信参数设置以及电子数据表格的编辑、读取、写入和保存。

4 小 结
    通过实验验证,设计的STIM模块能够“即插即用”,并与NCAP之间按照规定的时序进行通信,同时,利用TEDS编辑界面能够由用户根据连接的传感器自行进行TEDS内容修改。本设计为IEEEl451标准的网络化智能传感器的开发提供了一种良好的解决方案。

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