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基于HART协议的智能变送器设计

2022-08-15 08:44:51 收藏本文下载本文

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基于HART协议的智能变送器设计

篇1：基于HART协议的智能变送器设计

基于HART协议的智能变送器设计

摘要：从HART协议智能变磅器的功能和协议要求出发，在详细讨论、分析HART协议智能变送器的设计重点、难点和技术关键的基础上，设计完整的HART协议智能压力/差压变送器的实用电路。它可以实现HART协议智能变送器的基本功能。

关键词：HART协议智能变送器现场总线数字数据通信

概述

现场总线技术是当前自动检测技术的热点之一。从现场总线技术形成来看，它是控制、计算机、通信、网络等技术发展的必然结果；而智能仪表则为现场总线的出现和应用奠定了基础。自1983年Honeywell推出智能仪表--Smar变送器之后，世界各厂家都相继推出各有特色的智能仪表。为解决开放性资源的共享问题，从用户到厂商都强烈要求形成统一标准，促进现场总线技术的形成。目前，几种有影响的现场总线技术有：基金会现场总线、LonWorks、PROFIBUS、CAN、HART，除HART外，均为全数字化现场总线协议。

全数字化意味着将取消传统的模拟信号的传送方式，而要求每一个现场设备都具有智能及数字通信能力，使得操作人员或其他设备（传感器、执行器等）向现场发送指令（如设定值、量程、报警值等），同时也能实时地得到现场设备各方面的情况（如测量值、环境参数、设备运行情况及设备校准、自诊断情况、报警信息、故障数据等）。此外，原来由主控制器完成的控制运算也分散到了各个现场设备上，大大提高了系统的可靠性和灵活性。现场总线技术关键之处在于系统的开放性，强调对标准的共识与遵从，打破了传统生产厂家各自独立标准的局面，保证了来自不同厂家的产品可以集成到同一个现场总线系统中，并且可以通过网关与其他系统共享资源。

目前，一方面现场总线标准正处在完善和发展阶段，另一方面传统的基于4～20mA的模拟设备还在广泛应用于工业控制信各个领域。因此，马上全数字化是不现实的。为满足从模拟到全数字的过渡，HART协议应运而生。HART采用频移键控（FSK）技术。它基于Bell202通信标准，在4～20mA模拟信号上叠加不同的频率信号（2200Hz表示“0”，1200Hz表示“1”）来传送数字信号（见图3）。HART协议的数据传输速率为1200bps（位/秒）。HART现场总线（简称HF）系统采用主从工作方式：主机为1台IBM-PC机；从机为1台或多台遵守HART协议的HF智能变送器。当从机只有1台HF智能变送器，即智能变送器工作在点-点方式下时，可继续使用传统的4～20mA信号进行模拟传输，而测量、调整和测试数据用数字方式传输；当从机为多台HF智能变送器时，即智能变送器工作在多站方式下时，4～20mA信号作废，每台变送器工作电流为4mA左右。所有测量，调整和测试数据均用数字方式传输。由于每台HF变送器有惟一的编号，所以主机能对每一台变送器进行操作。HART提供设备描述语言（DDL），以确保互操作性。应该指出，HART被认为是事实上的工业标准，但它本身并不算现场总线（模拟和数字的混合），只能说是现场总线的雏形，是一种过渡协议。由于4～20mA模拟信号标准将在今后相当长的时间内存在，所以研究HART协议仍具有重要意义。

本文讨论基于HART协议智能变送器的硬件实现的技术问题。一是要解决微功耗的问题，二是要讨论实现HART协议智能变送器通信功能的有效方法。

一、功耗要求

为实现智能变送器的基本功能，如线性化处理、温度补偿、自动零点和量程调整及数字通信等，以下关键器件如微控制器、A/D、D/A、通信芯片及传感器等是所必需的。图1是HART协议智能变送器的原理框图。传感器模拟量信号经A/D转换成数字量后送入单片机，单片机将处理后的数字量通过D/A转换器，经V/I转换电路输出4～20mA标准电流信号。在数字通信时，微处理器通过通信接口芯片及耦合电路，以4～20mA电流环路为介质传送和接收数据。

图1中的存储器（memory），用来存储传感器的特性参数、现场命令、现场状态等工作参数。

图2是图1中通信系统的详细方框图。中心是Bell202通信标准的HART调制解调器，并在信号的输出端和输入端分别加1个波形整形和带通滤波器，用以加强通信的可靠性。

1.功耗要求

为兼容4～20mA现行标准，HART协议智能变送器必须可工作在4～20mA两线回路中。这就意味可用来为变送器供电的电流不能超过4mA。在实际应用中，为兼容数字与模拟两信号，通常将数据频率信号通过V/I转换电路的调整管，转换为幅度为±0.5mA的频率信号，叠加在两线的.4～20mA电流环上（2200Hz表示“0”，1200Hz表示“1”），如图3所示。由于对特性，此信号的平均值为0，因此模拟和数字两种信号互不干扰。但环路上电流瞬时最大值I=4.5mA，最小值I=3.5mA，如果向变送器供电过多，超过3.5mA，将导致数字信号负半周失真。考虑到调节量所需的余量，要求对变送器供电电流一般不要超过3.4mA为好。

2.供电方式

给变送器系统供电主要有两种方式：一是直接将输入电压稳压成所需电压（5V或3.3V）后向系统供电，这种方法总电流必须控制在4mA以内，二是采用DC-DC供电方式，只要DC-DC变换器的效率足够高，在功耗控制上它比第1种方法要宽松得多，但同时还需要考虑变换器的线性稳定性因素可能带来的负面影响。由于目前微功耗、高性价比的集成电路出现，采用方法一的优越性更多，因为在供电方式上，2种方法都有需考虑对供电电压的适应问题。一般工业现场多为DC24V，也有DC36V供电的。一般要求变送器能在DC12～42V供电电压下稳定、可靠地工作，这一方面直接供电方式要比DC-DC变换方式灵活得多。

二、通信系统

1.通信芯片

SMAR公司生产的HT为贝尔202标准的单片机CMOS微功耗FSK调制解调器。它是为设计过程控制仪器检测和其他的低功率装备中提供HART通信功能的专用芯片。

HT2012由4个主要功能模块组成：时钟频率、解调器、调制器、载波检测。

HT20l2需要460.8kHz外时钟输入，3～5V供电，低功耗（典型值40μA）[5]。

HT2012调制解调器的半双工的。当一个运转时，调制器和解调器中的另一个会被停止。工作在Bell202标准，发送、传送和接收调制位速率1200bps。

HT2012使用1200Hz(“1”)和2200Hz（“0”）Bell202信号频率，CMOS、TTL兼容。

TH2012具有载波检测输出端OCD，低电平有效，表示对方通信芯片准备进行载波发送，改进了通信的实时性和灵活性。另外，19.2kHz时钟信号输出，也为应用提供了方便。

2.D/A及V/I转换器

为将数字频率信号转换为±0.5mA的频率信号，叠加在两线的4～20mA电流环上，还需要附加耦合电路，这样必然会造成更多的功耗开销。而美国A/D公司的产品AD421[2]，是专为HART协议智能仪表设计的，包括4～20mA电流环的16位D/A转换器。它与HART协议兼容，其开关电流源和滤波器功能块，可HART电压信号向±0.5mA电流信号的转换，为应用带来方便。

AD421基本性能：（1）4～20mA输出；（2）HART兼容，能用于标准HARTFSK协议通信；（3）16位分辨率；（4）±0.01%积分的非线性；（5）3V、3.3V或5V可调节电压输出及2.5V和1.25V精度参考，用于自身和系统其他器件；（6）Vcc=5V供电时，750μA最大静态电流，典型值为575μA；（7）可编程报警电流功能，允许变送器发出电流超范围警报，以表示转换器的故障；（8）灵活的高速串行接口。

AD421有2种工作方式：4～20mA输出方式和3.5～24mA报警输出方式。

三、单片机及A/D转换器

1.A/D转换器

为实现智能变送器的功能，在电路硬件设计上，需要1个增益可调的仪表放大器和1个分辨率至少在14位的A/D转换器，来实现对传感器信号的放大和模数转换。这样才能达到智能变送器的高精度、自动调节量程、大量程比的设计要求。对智能差压变送器，还需要对静压和温度进行采样，从而实现对静压和温度的补偿，提高全范围的测量精度。这样，还需要1个多路转换器实现通道间的切换。如果选用分立元件，必然会有相当大的功耗引入，难以满足HART协议智能变送器功耗要求。某些大公司为兼容4～20mA的智能变送器设计了专用A/D转换器，如MAXIM公司的MAX1400和AD公司的AD7714。其共同点是将增益可调的仪表放大器、多路转换器和A/D转换器集成在1个芯片中，功耗在几百μA左右，为实现HART协议智能变送顺提供了方便。

MAX1400基本性能：（1）MAX1400[1]为低功耗、多通道、带SPI同步串行口的∑/ΔA/D转换器；（2）18位分辨率；（3）3个全差分或5个准差分信号输入通道；（4）可编程PGA，选定增益分别为（1，2，4，8，16，32，64或128）；（5）AIN1～AIN6可组成3个全差分输入通道，也可以组合成5个准差输入通道；（6）2个额外的全差分系统校正通道CALOFF和CALGAIN用来作为失调和增益误差的校正；（7）MAX1400内的2个漂移补偿缓冲器，用于隔离所选输入和PGA及调制器的电容性负载的联系。当V+为5V供电时，MAX1400的参考输入为2.5V，模拟输入的变化范围为-Vimax～+Vimax。Vimax=5÷（2×GAIN）。

2.单片机

为实现高性能、微功耗的智能变送器控制电路，单片机选用PIC16C73[7]。它具有功耗低、运行速度快、功耗强等特点。采用长字节指令，所有指令均为单字长，除跳转为双周期指令均为单周期（4个时钟周期）指令。内含看门狗、8级硬件堆栈、192×8RAM、32上定时器、2个捕捉器、5路8位A/D转换器、SPI/I2共用的同步串行

口、1个异步发送/接收串口USART、多种中断功能，包括B口RB4～RB7输入电平变化中断。

四、基于HART协议智能压力/差压变送器的设计

图4为HART协议智能压力/差压变送器的电路原理图。电路所用集成电路为上面所提及的，其特点为：集成度高、性/价比好、功耗低、功能强。片间的数据通信采用MOTOROLA公司推出的同步串行外围接口SPI（SerialPeripheralInterface），同优点是占用MCU资源小，可根据系统的大小随着扩充。在实际应用中，单片机可方便地与带SPI接口的集成电路芯片如A/D、D/A、数据存储器等连接。由于单片机PIC16C73带有SPI串行总线硬件接口，使数据通信速度更高，使用更灵活。

1.电路说明

A/D转换器MAX1400的2个全差分通道AIN1、AIN2和AIN3、AIN4分别对差压传感器TRS1、静压传感器TRS2进行厝数转换。AIN5和AIN6组成准差分输入通道对TRS1的恒流输入进行监测。传感器均为半导体压阻传感器，压阻传感器的特点是它的每个桥臂电阻都比较大，一般为2kΩ，以下均假设它们的桥臂电阻值为2kΩ。采用恒流供电，可以进一步减小传感器的非线性和温度对传感器输出灵敏度的影响。实验得知，压力和差压传感器的等效电阻值在全温度范围内（0～70℃）的变化量是全量程内压力或差压所引起的等效电阻值变化的100倍左右，因此，AIN5所测得的A/D值可以对整个变送器进行温度补偿。为提高变送器的测量精度，须对静压给差压带来的误差进行补偿，所以电路中设计了全差分通道AIN3、AIN4对静压传感器TRS2进行监测，从而可实现对静压的补偿。

HART通信模块由HT2012和波形整形电路及带通滤波器组成。整形电阻由74HC126（4个三态输出缓冲器）组成，并能通过2个750Ω电阻及2.2μF的耦合电容，将整形后的HT2012发出的电压信号输入到AD421的开关电流源和滤波器功能块中，可实现HART电压信号由±0.5mA电流信号的转换。带通滤波器由图4中细线框中的2个运算放大器及电阻、电容组成。它将4～20mA环路上的±0.5mAHART电流信号转换为HART电压信号，经HT2012解调，再送入单片机串行通信接口中，从而完成数据的接收任务。

AD421除完成4～20mA电流信号输出及HART通信外，还为系统提供电源及参考电压。它的2.5V参考电压供自己和MAX1400使用。

数据存储器选用24LC65，为8KB的串行E2PROM，供电电压2.5～5.5V，功耗：读电流150μA；写电流3mA（5V供电）。用来存放传感器特性参数及现场组态命令、工作参数、通信数据。

HT2012的19.2kHz信号，送入PIC16C73的计数器输入端，用于检测HT2012的工作情况。

HT2012的OCD信号，送入PIC16C73的RB7端。RB7设为中断方式，用于检测通信状态。

2.功耗及电流分配

AD421由4～20mA环路主电源供电，转换的5V电源为自己和24LC65及MAX1400的模拟电路部分供电，设计时须留下功耗余量。AD421工作电流为600μA，24LC65读电流为10μA，MAX1400的模拟电路工作电流不超过100μA，而变送器功耗设计为3.4mA，剩下2.5mA电流供电路其他器件使用。具体分配如下：传感器由恒流二极管3CRC供电0.5mA，剩下2.0mA电流由另一支3CRC恒流后供电路的其他部分使用。这样可避免由于器件在动态和静态工作时功耗的不同而引起4～20mA信号的变化（尽管实验证明这个变化是很小的）。

3CRC恒流原理是：其内部提供一稳定的1.24V从两管脚引出，在这两管脚上接1个电阻即可中输出恒流。计算公式为：I（mA）=1.24/R（kΩ）。只要保证3CRC的工作电压略大于1.24V即可正常工作。

稳压管选用ZRC330。它的稳压值为3.3V，最小工作电流为20μA，最大吸收电流达5mA，温度系数50ppm是比较理想的器件。MAX1400的工作电流值小于150μA（3.3V供电），HT2012的功耗电流40μA，带通滤波器选用运放TLC27L2C，最大功耗电流仅为48μA。整形电路的74HC126工作于低频下最大电流500μA左右，剩下1.25mA电流供单片机消耗。

单片机PIC16C73的功耗在4MHz时钟、Vdd=3V时，为2.0mA；而在4MHz和20MHz时钟、VDD=5V下工作时，电流值分别为2.7mA和13.5mA。可见适当降低单片机工作频率可使其功耗大幅度下降。由于PIC16C73除跳转指令外，均为单字节指令，指令周期仅为4个时钟周期同，其运行速度比其他类型的单片机快，适当降低工作频率其运行速度仍远远满足变送器实时要求。本设计单片机采用1MHz工作频率，其功耗的实验数据小于1mA。

HT2012工作主时钟为特殊的460.8kHz，需要特或向SMAR公司索取。本电路采用1片PIC16C58A[7]单片机，外接1.8432MHz晶振，经单片机4分频后，正好输出460.8kHz的时钟，直接供HT2012使用。PIC16C58A单片机是PIC系列单片机中的低挡产品，功耗与PIC16C73相当。由于电路由增加了1片单片机，整个电路的功耗将超出允许范围。为保证功耗要求，电路设计采用能量分时复用的方法：程序通过V1、V2、V3实现传感器和PIC16C58A的分时复用，即变送器在做A/D转换时，系统给传感器供电，当需要检测通信有无或主动进行通信时，单片机将给传感器的0.5mA关断，而将电流并入3.3V工作电源上，同时启动PIC16C58A。PIC16C58A的功耗指标为32kHz时钟，VDD=3V时典型值小于15μA。由于对PIC16C58A的某一I/O口（如RB）进行置高、置低操作，所以不怕程序“跑飞”，因此不需PIC16C58A片内的WDT功能，将它置于OFF状态，功耗大大降低。因此，PIC16C58A在1.8432MHz的时钟下工作，其功耗不会超过0.5mA。

对数据存储器24LC65的功耗：读电流150μA，没有功耗问题；而写电流3mA，一般出现在数据通信完成之后的很短时间内，只要规定在通信时4～20mA电流信号作废，即可解决功耗要求问题。24LC65一定要接在4～20mA主电源中。

从以上分析，电路功耗小于3.4mA的智能变送器，满足要求。

结束语

本文从智能变送器的基础功能出发，针对HART协议智能变送器的数据通信和功耗要求的特点，在大量实验的基础上，设计了智能压力/差压变送器应用电路，其中MAX1400、AD421、HT2012均通过了程序调试。在本电路中只用1只压力传感器，它就是压力变送器。如将压力传感器换为温度传感器主，就是HART协议智能温度变送器。由于水平的原因，文章中必然存在许多有待改进之处。希望本文的研究能对智能变送器的开发提供有益的帮助。

篇2：基于HART协议的智能变送器设计

基于HART协议的智能变送器设计

关键词：HART协议智能变送器现场总线数字数据通信

概述

目前，一方面现场总线标准正处在完善和发展阶段，另一方面传统的基于4～20mA的模拟设备还在广泛应用于工业控制信各个领域。因此，马上全数字化是不现实的。为满足从模拟到全数字的'过渡，HART协议应运而生。HART采用频移键控（FSK）技术。它基于Bell202通信标准，在4～20mA模拟信号上叠加不同的频率信号（2200Hz表示“0”，1200Hz表示“1”）来传送数字信号（见图3）。HART协议的数据传输速率为1200bps（位/秒）。HART现场总线（简称HF）系统采用主从工作方式：主机为1台IBM-PC机；从机为1台或多台遵守HART协议的HF智能变送器。当从机只有1台HF智能变送器，即智能变送器工作在点-点方式下时，可继续使用传统的4～20mA信号进行模拟传输，而测量、调整和测试数据用数字方式传输；当从机为多台HF智能变送器时，即智能变送器工作在多站方式下时，4～20mA信号作废，每台变送器工作电流为4mA左右。所有测量，调整和测试数据均用数字方式传输。由于每台HF变送器有惟一的编号，所以主机能对每一台变送器进行操作。HART提供设备描述语言（DDL），以确保互操作性。应该指出，HART被认为是事实上的工业标准，但它本身并不算现场总线（模拟和数字的混合），只能说是现场总线的雏形，是一种过渡协议。由于4～20mA模拟信号标准将在今后相当长的时间内存在，所以研究HART协议仍具有重要意义。

本文讨论基于HART协议智能变送器的硬件实现的技术问

[1] [2] [3] [4] [5] [6]

篇3：对HART通讯协议的解读

HART(Highway Addressable Remote Transducer),可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议,是美国Rosement公司于1985年推出的一种用于现场智能仪表和控制室设备之间的通信协议? HART装置提供具有相对低的带宽,适度响应时间的通信,经过10多年的发展,HART技术在国外已经十分成熟,并已成为全球智能仪表的工业标准?

HART协议采用基于Bell202标准的FSK频移键控信号,在低频的4-20mA模拟信号上叠加幅度为0.5mA的音频数字信号进行双向数字通讯,数据传输率为1.2Mbps?由于FSK信号的平均值为0,不影响传送给控制系统模拟信号的大小,保证了与现有模拟系统的兼容性?在HART协议通信中主要的变量和控制信息由4-20mA传送,在需要的情况下,另外的测量?过程参数?设备组态?校准?诊断信息通过HART通讯协议访问?

HART通信采用的是半双工的通信方式,其特点是在现有模拟信号传输线上实现数字信号通信,属于模拟系统向数字系统转变过程中过渡性产品,因而在当前的过渡时期具有较强的市场竞争能力,得到了较快发展?HART 规定了一系列命令,按命令方式工作?

它有三类命令,第一类称为通用命令,这是所有设备都理解?都执行的命令;第二类称为一般行为命令,所提供的功能可以在许多现场设备(尽管不是全部)中实现,这类命令包括最常用的的现场设备的功能库;第三类称为特殊设备命令,以便于工作在某些设备中实现特殊功能,这类命令既可以在基金会中开放使用,又可以为开发此命令的公司所独有?在一个现场设备中通常可发现同时存在这三类命令?

HART采用统一的设备描述语言DDL?现场设备开发商采用这种标准语言来描述设备特性,由HART基金会负责登记管理这些设备描述并把它们编为设备描述字典,主设备运用DDL技术来理解这些设备的特性参数而不必为这些设备开发专用接口?但由于这种模拟数字混合信号制,导致难以开发出一种能满足各公司要求的通信接口芯片?HART能利用总线供电,可满足本质安全防爆要求,并可组成由手持编程器与管理系统主机作为主设备的双主设备系统?

现代工业生产中存在多种不同的主机和现场设备,要想很好地使用他们,完善的通讯协议是必须的? HART协议最初是由美国Rosemount公司开发,已应用了多年?HART协议使用基于Bell202标准的FSK频移键控信号,在低频的4-20mA模拟信号上叠加幅度为0.5mA的音频数字信号进行互不干扰的双向数字通讯,数据传输率为1.2Mbps?在HART协议通信中主要的变量和控制信息由4-20mA传送,在需要的情况下,另外的测量?过程参数?设备组态?校准?诊断信息通过HART协议访问?HART通讯协议参照了国际标准化组织的开放性互连模型,使用OSI标准的物理层?数据链路层?应用层? HART协议规定了传输的物理形式?消息结构?数据格式和一系列操作命令,是一种主从协议?当通讯模式为“问答式“的时候,一个现场设备只做出被要求的应答?HART协议允许系统中存在2个主机(如一个用于系统控制,另一个是HART通信的手操器),如不需要模拟信号,多点系统中的一对电缆线上最多可以连接15个从设备?

HART 规定了一系列命令,按命令方式工作?它有三类命令:

(1)通用命令?这是所有设备都理解?都执行的命令?

(2)一般行为命令?所提供的功能可以在许多现场设备中实现,命令包括最常用的现场设备的功能库?

(3)特殊设备命令?为便于工作在某些设备中实现特殊功能,这类命令既可以在基金会中开放使用,又可以为开发此命令的公司所独有?

HART通讯协议采用统一的设备描述语言DDL?现场设备开发商采用这种标准语言来描述设备特性,由HART基金会负责登记管理这些设备描述并把它们编为设备描述字典,主设备运用DDL技术来理解这些设备的特性参数而不必为这些设备开发专用接口?但由于这种模拟数字混合信号制,导致难以开发出一种能满足各公司要求的通信接口芯片?HART能利用总线供电,可满足本质安全防爆要求,并可组成由手持编程器与管理系统主机作为主设备的双主设备系统?

篇4：HART调制解调器SYM20C15应用设计

HART调制解调器SYM20C15应用设计

摘要：介绍HART调制解调器芯片SYM20C15的工作原理及其电路模块，给出其典型应用电路。该芯片专为实现HART协议而设计，与微处理器的接口简单、功耗低，被大量应用于HART智能仪表。

关键词：HART通信协议调制解调器智能变送器

工业控制仪表普通采用4～20mA标准。为拓展现有仪表功能，在模拟信号基础上须增加数字通信能力。目前，大量使用的Rosemount公司研制的HART（HighAddressableRemoteTransducer）现场通信协议。SYM20C15是专为实现HART协议而设计的调制解调器芯片。

1HART通信协议简介

HART通信协议使用频移键控FSK（FrequencyShiftKeying）技术，将数字信号变换为音频信号，叠加到现场变送器和控制室之间的4～20mA电流环上来作数字通信。协议规定的信号频率（1200Hz代表1，2200Hz代表0）和传输速率（1200bit/s）符合美国Bell202标准。这些音频正弦波的平均值为零，所以在现存的模拟信号中不增加直流成分，因此，在2根线上可以同时传送互不影响的模拟和数字信号。正是由于HART协议的这种优点，使它成为工业现场广泛应用的、事实上的工业标准。

2SYM20C15引脚说明和特点

（1）SYM20C15引脚说明

SYM20C15为28脚PLCC封装，其引脚说明如表1所列。

表1SYM20C15引脚说明

引脚名称类型功能描述备注1,5,7,8,9,14测试接地2,3,4,25,28测试空6/RESET输入复位低电平复位10OTXA输出调制器输出11IAREF输入参考电压供电电源3.3V时接1.235V；

供电电源5.0V时接2.5V12ICDREF输入载波检测参考电压IAREF-ICDREF=80mV13OCBIAS设置工作电流电源3.3V时连接500kΩ电阻到地；电源5.0V时连接1MΩ电阻到地15,22VDDA,VDD电源接3.3V或5.0V16IRXA输入模拟接收滤波器输入17ORXAF输出模拟接收滤波器输出18IRXAC输入模拟接收比较器输入19OXTL输出振荡器输出460kHz20IXTL输入振荡器输入或接外部时钟21Vss地23INRTS输入发送请求低电平选择调制工作方式24ITXD输入调制器输入26ORXD输出解调器输出27OSD输出载波检测

（2）SYM20C15特点

*符合HART协议物理层规范；

*单片CMOS、低功耗、FSK调制解调器；

*符合Bell标准，传输率1200bit/s，半双工；

*单电源3.3～5V供电；

*需外部提供460.8kHz时钟；

*5V供电时TTL兼容。

3SYM20C15工作过程

SYM20C15是专为实现HART协议而设计的低功耗调制解调器。它包含几乎怕有在4～20mA模拟现场仪表上叠加HART通信协议所需的电路，只需外接少量元件即可构成HART协议的完整应用。SYM20C15包含4个主要模块：时钟模块、调制器模块、解调器模块、载波检测模块。

（1）调制过程

当INRTS引脚为低电平时，调制器工作，解调器关闭。调制器模块接收由ITXD引脚输入的'不归零制（NRZ）数字信号，生成FSK调制信号由OTXA引脚输出。图1为调制过程波形。

ITXD引脚为高电平时，OTXA引脚输出1200Hz的梯形波；ITXD引脚为低电平时，OTXA引脚输出2200Hz的梯形波。OTXA输出通常需要和放大器或缓冲器进行交流耦合，输出电压幅度由IAREF引脚上的参考电压决定，其波形示意如图2所示。

图2中VQ为OTXA上的静态电压（非调制状态），VREF为IAREF引脚上的参考电压。VREF为1.235V时，VQ为0.5V，信号电压0.25～0.75V，这正好满足HART主设备连接到网络上的电压要求。但由于OTXA没有足够的驱动能力直接接入HART网络，所以需要连接一个缓冲放大器。在工业现场仪表的应用中，通常将OTXA上的0.5V峰-峰电压输出转换为1mA峰-峰电流输出。

（2）解调过程

图3为解调过程波形。当INRTS引脚为高电平时，解调器工作，调制器关闭。接收到的信号需经过一个带通滤波器。这个滤波器的一部分被集成到SYM20C51内部，其余元件外接，用以降低电源变化带来的影响。整个带通滤波器由1个单极点低通滤波器和1个四极点高通滤波器构成。SYM20C15需要IAREF和ICDREF两个电压参考源。IAREF为芯片内部的放大器和比较器提供电压基准，通常为1.235V。ICDREF用于载波检测，应比IAREF低0.08V。图4为SYM20C15解调电路原理图。

（3）载波检测

当IRXAC上的电压小于ICDREF时，图4中的比较器CDCMP输出逻辑电平。这个输出被引入一个载波检测模块，当INRTS为高且有4个连续脉冲到达时，OCD置高，下一个有效脉冲必须在2.5ms内被接收才能使OCD保持高电平。

（4）时钟模块

芯片正常工作需要460.8kHz的时钟信号，可在引脚OXTL和IXTL间连接1个晶体或隐瓷谐振器，或在引脚OXTL上连接外部时钟，同时将引脚IXTL接地。

4SYM20C15应用电路

图5为使用SYM20C15设计的一个HART从设备的典型应用电路。SYM20C15的UART接口可以很谁地与微处理器进行连接。

篇5：HART调制解调器SYM20C15应用设计

HART调制解调器SYM20C15应用设计

关键词：HART通信协议调制解调器智能变送器

工业控制仪表普通采用4～20mA标准。为拓展现有仪表功能，在模拟信号基础上须增加数字通信能力。目前，大量使用的Rosemount公司研制的HART（High Addressable Remote Transducer）现场通信协议。SYM20C15是专为实现HART协议而设计的.调制解调器芯片。

1 HART通信协议简介

HART通信协议使用频移键控FSK（Frequency Shift Keying）技术，将数字信号变换为音频信号，叠加到现场变送器和控制室之间的4～20mA电流环上来作数字通信。协议规定的信号频率（1200Hz代表1，2200Hz代表0）和传输速率（1200bit/s）符合美国Bell 202标准。这些音频正弦波的平均值为零，所以在现存的模拟信号中不增加直流成分，因此，在2根线上可以同时传送互不影响的模拟和数字信号。正是由于HART协议的这种优点，使它成为工业现场广泛应用的、事实上的工业标准。

2 SYM20C15引脚说明和特点

（1）SYM20C15引脚说明

SYM20C15为28脚PLCC封装，其引脚说明如表1所列。

表1 SYM20C15引脚说明

引脚名称类型功能描述备注1,5,7,8,9,14 测试接地2,3,4,25,28 测试空6/RESET输入复位低电平复位10OTXA输出调制器输出 11IAREF输入参考电压供电电源3.3V时接1.235V；

供电电源5.0V时接2.5V12ICDREF输入载波检测参考电压IAREF-ICDREF=80mV13OCBIAS 设置工作电流电源3.3V时连接500k

[1] [2] [3]

篇6：HART协议消息结构和数据格式的分析

前面的文章中，我们对HART协议的消息格式的具体内容进行了分析，那么很多朋友还没有完全掌握，为了让大家对这部分知识有一个清晰的思路。下面我们来对HART协议的数据格式以及消息结构的内容进行一下举例分析。

HART协议数据格式

如果传送的命令不成功，那么响应中就不包含数据。然而响应值是从现场设备内存中取出的，是一个近似值。数据所占的字节和格式视不同的命令而定，具体的规则可以查询相关的资料。

看实例了解HART协议消息结构

例1：主机到从机

FF FF FF FF FF 82 A6 06 BC 61 4E 01 00 B0

上面是主机到从机发送的一条消息。前5个字节值都为FF，显然他是导言字节。接着的82起始字节，表示主机到从机发出的长结构的消息。后5个字节 “A6，06，BC，61，4E”是地址字节化为二进制表示如下：

1010 0110

0000 0110

1011 1100

0110 0001

0100 1110

可见首字节A6的最高位为1表示主机，次高位为0表示非突发模式，后面的38 b表示设备的惟一标号：“100110”是生产厂家代码，值为38，是Rosemount公司的代码；后一字节06是设备型号代码，06代表的型号是3051C；后面的3个字节是设备识别号，本例中的值为12345678；再接下来的01是命令字节，表示1号命令，即读取PV值后面的00是表示数据的长度；本例中无数据，值为0；最后是校验字节B0，

例2：从机到主机

FF FF FF FF FF 86 A6 06 BC 61 4E 01 07 00 00 06 40 B0 00 00 45

HART协议的从机到主机的例子，表示的是从机到主机的一条消息。本例大部分与例1相似，不同的是数据字节不再为0，其中的06表示单位PSI；后面的4个字节是用浮点数表示的值，为5．5。并且由于本例是由从机到主机的应答消息，所以存在着状态位，即本例中的00 00表示OK。

例3：突发模式

FF FF FF FF FF 81 53 03 04 E6 D7 03 1A 00 60 41 3F A0 00 27 41 3F A0 00 39 42 47 60 00 06 BF 06 60 00 39 41 95 00 00 D4

上面是突发模式HART协议发出的一条消息。

第1个字节81表示突发的长结构模式，与前例中相似的地方我们不再介绍。注意到状态字节“00 60”后的字节“41 3FA000”，他表示的是当前的电流值，计算后是11．976 6；后面的27表示单位mA，像后面的39表示“％”一样。数据字节中的“42 47 60 00”，“BF06 60 00”，“41 95 0000”分别表示“SV”，“TV”，“FV”表示方法与PV相同。经过解释后的消息可以表示为：“LBTXS／RdAllPv／026／0060／11．9766／mA／11．9766／％／49．8438／psi／－0．524902／％／18．625／D4”。

篇7：CANopen协议智能分析系统设计与实现

CANopen协议智能分析系统设计与实现

介绍了CANopen协议发展状况及其分析软件现状,探讨了CANopen协议智能分析系统在CAN现场总线下控制系统调试、安装等环节的重要性,并从系统硬件结构、软件逻辑设计方面给出了设计和实现的'思路.另外,还介绍了在数字化机舱仿真系统中的应用实例.

作者：叶爱兵郑华耀陈巨涛 YE Ai-bing ZHENG Hua-yao CHEN Ju-tao 作者单位：上海海事大学,上海,35 刊名：上海造船英文刊名：SHANGHAI SHIPBUILDING 年，卷(期)： ”“(2) 分类号：U663.82 关键词：CANopen 智能分析系统 CAN现场总线 CAN高层协议

篇8：智能差压变送器的初级应用工学论文

关键词：智能差压变送器差压式流量计测量范围备品

1前言

基于微处理器的现场智能仪表是顺应现场总线而产生的，同样，现场智能仪表的应用也为现场总线的开发与应用提供了良好的基础并提出新的问题，供专家研究。现阶段现场智能仪表，正象有关文献所介绍的，由于通讯协议的不兼容，以及兼顾常规仪表4-20mA模拟信号传递的持点．是一种不得已的过渡产品。还不能真正适应现场总线的真智能现场仪表。它既不能降低控制系统的初期安装费用．也不能充分发挥其本身所具有的优越功能，更不能实现现场智能仪表之间的相互信息交换与运作。

然而．智能变送器毕竟代表着新-代变送器的崛起，它采用了当今不少高新技术．如传感技术，微电子数字处理技术等，与常现变送器相比，具有精度高、稳定性好、可靠性高、测量范围宽、量程比大等特定。更具优势的是它实现了数字通讯功能。通过具有相同通讯协议的DCS系统或现场通讯控制器可对智能变送器的各种参数进行变更、设定，实现远程调试、人机对话．在线监测各种数据。和所有智能仪表一样，智能变送器也拥有完善的自诊断功能。可以说，目前的智能变送器是替代过去，代表将来现场仪表发展方面的新型变送器。

篇9：智能差压变送器的初级应用工学论文

以下关于智能变送器的实际应用例子、发挥其各种特点，解决过程控制测景中出现的各种问题：需要指出的是，市场上存在着各种类型的智能变送器．内在功能将特性不尽相同，故文中所举的个别例子不一定具有普通性．请读者叫鉴。

2.1实际验证原始设计差压

我厂铜碱洗工段再生岗位．有一差压式流量计用于空气流量的测量。空气用于废铜液再生后铜比的调节。这套流量计的设计差压值为10KPa．但一直无法正常运行。现场操作人员只能凭借经验来判断、控制空气流量，给工艺操作伴来随意性、盲目性；门时．过多的空气量会使系统中的氧含量升高而威胁系统安全。考虑到该空气流量小，工艺管道小，及原始设计中相应的艺参数存在偏差、从而使得理论验证原设计差压值变得意义不大。

在应用智能差压变送器后．利用智能差压变送器具有显示输入差压值的功能。单位可以从规定的系列中选取，实际验证设计差压值变得非常方便，在岗位人员的配合下，实际测量了该流量计的工作差压值与最大差压值。出乎意料的'是，最大差压值竟达100KPa．是原设计值的10倍，无怪乎原差压式流量计不能正常运行。按此差压值，用智能终端修改变送器的测量上限值、实现了空气流量的自动测量．解决了历史上未能解决、困扰已久的难题。

在差压式流量计应用中．尤其在小流量、小管道的测量中，可能存在工[艺参数个详或

与实际情况存在严重偏差等系列问题．引起原始设汁差压值的严重误差，导致整套流量计异常。此时，引用智能差压变送器可以起到化繁为简的作用，用它直接实际测量节流件前后的压差，据此修正原始设计值，使疑难问题迎刃而解。

2.2简化系统组成环节

智能差压变送器只须通过简单的设定而获得与输入差压信号平方根关系的输出信号，因而可免于使用差压式流量计的开方环节．简化了测量、控制系统的构成。好处是不言而喻的。同时．开方后小信号切除又具有独到之处。有两种小信号切除方式．其一与普通开方器-样，在输出信号小于切除点时进行完全切除．如图l所示。称之为”零切除方式“：其二是在输出信号小于切除点时．输出信号与输入差压信号成线性关系．如图2所示，称之为”线性切除方式“。两种切除方式的切除点在0-20之间连续可调。比较图1

和图2可知．线性切除方式在测量下限流量时，有益于现场的操作。

2.3减少仪表备品数量

中氮企业，氨合成塔主线进口氢、氟混合气流量的测量有大流量测量和小流量测量之

说。大流量用于合成塔正常生产时．小流量用于合成塔触媒更新后升温还原阶段。用常规

差压变送器来实现时。在升温还原阶段，需装上小量程差压变送器(本厂实际差压值为16KPa，进行电炉升温时安全气量(即小流量)的测量控制；在升温还原阶段结束后，合成塔投入正常生产时．又需重新换装成大量程差压变送器(实际差压值为254KPa)。通常常规差压变送器．不具备如此大的量程比。为满生产需要，该流量的测量实际上配备了两台差压变送器。

利用智能差压变送器量程比大。且有自设定、自校验能力．用其进行主线流量测量．

仅需通过智能终端在控制室内进行小量程差压值和大量程差压值的修改、完成同样的目的。避免了常规差压变送器的拆装校验．降低仪表工维护量，减少备品表数量。

常规差压变送器的量程比郁不大．像熟悉的1151差压变送器。量程比为6：1，而智

能变送器的量程比至少可以达到30；1。一般可达50：1。显而易见．如果用智能变送器作为常规4-20mA输出变送器的备品，可大大减少备品仪表的规格和数量。

2.4便于各种参数的现场显示

仪表进行简单的设定，就可以使智能变送器内藏LCD模块显示各种不同的数据。如

压力受送器．可使LCD直接显示输入压力及相应单位，差压受送器，可使LCD指示单位

自定的流量工程值等。在某些场合可以省略现场一次指示仪表，如压力表、转子流量计等

而不影响现场的监视与操作。LCD显示模块具有强制自诊断显示功能，一旦被测参数超出量程或变送器本身故障，LCD将显示出错代码来替代原设定参数的显示，利于及时排除故障。如果通过智能终端，可以从变送器中读出更多的过程信息。

3技术上有待改进的问题

在使用中也发现．智能变送器还存在尚需提高的技术问题。

(1)如何实现对变送器的加密，保证各种设定数据的权威性。

(2)如何降低变送器在进行通讯时对供电电源的要求。方便现场调试、维护。

(3)如何将变送器测出的其它信息，如环境温度、过程介质静压、差压值等可以在智能终端上显示的内容分离出来．以达一表多用。

(4)如何突破通讯协议上各自为政的局面，实现通讯的标准化、开放化。

4结束语

虽然智能变送器的价格略高于常规模拟变送器，但其性能价格比却非常规仪表所能及。上述几例仅归纳了智能变送器的几个特点，尚有其它优点限于篇幅不能一一列举。总之，即使没有相应的DCS系统与之配套，合理选择智能变送器不存在大材小用问题，它能帮助自控人员提高生产效率，降低仪表工作量，减仪表备品备件，拓宽工作思路、提供解决问题新方法、新思路，最终提高生产过程的自动化水平。之所以称之为”智能差压变送器的初级应用"．主要原因是未将智能变送器真正意义上的数字通讯功能与DCS系统结合起来，充分体现其综合优势。仅用作常规变送器的替代，运用其某些特性来解决实际工作中的问题姑且作为现场智能仪表应用的初级经验奉献于同行。

篇10：智能速度里程表设计

智能速度里程表设计

摘要：给出了以AT89C2051为核心，利用单片机的运算和控制功能，并采用串口液晶显示模块实时显示所测速度和里程的速度里程表设计方案。该方案由于使用了串口液晶显示模块和E2PROM，以及高效快速算法，因而可在节约系统资源和简化程序设计的基础上保证测量精度和系统实时性。

关键词：速度里程测量；单片机；串行液晶显示；串行数据存储；实时数据处理

1系统概述

1．1系统组成

本速度里程表由信号预处理电路、AT89C2051单片机、串口液晶显示电路、串口数据存储电路和系统软件组成。其中信号预处理电路包含信号放大、波形变换和波形整形。系统硬件框图如图1所示。信号预处理电路中的放大器用于对待测信号进行放大，以降低对待测信号的幅度要求；波形变换和波形整形电路则用来将放大的信号转换成可与单片机接口的TTL信号；通过单片机的设置可使INT0引脚能够对内部定时器T0的工作进行控制，这样能精确地测出加到INT0引脚的正脉冲宽度（即测出脉冲信号的周期）；速度显示部分采用串口液晶显示模块，所得的数据采用I2C总线?并通过E2PROM来存储，因而节省了所需单片机的口线和外围器件，同时也简化了显示部分的软件编程。

系统软件包括单片机和液晶模块的初始化模块、液晶模块的写数据／命令子模块、周期测量模块、速度里程计算模块、数据存储模块、速度和里程显示数据转BCD码模块、显示数据消多余零模块、数据显示模块以及实时中断服务模块等。

1．2系统工作原理

该设计能实时地将所测的速度显示出来，同时也能够累计显示总里程数。该速度里程表能将传感器输入到单片机的脉冲信号的宽度（传感器将车速转变成相应宽度的脉冲信号）实时地测量出来，然后通过单片机计算出速度和里程，再将所得的数据存储到串口数据存储器，并由串口液晶显示模块实时显示出所测速度。本设计用两个按键来控制显示速度或里程。考虑到信号的衰减、干扰等影响，在信号送入单片机前应对其进行放大整形，然后再输入到单片机进行测速。单片机利用定时器T0的控制功能测出输入信号的周期后，再利用单片机的算术运算功能将周期转换成速度，同时每秒钟进行一次里程累计，从而计算出总里程。最后将得出的速度、里程值存储在E2PROM中，并根据两个按键的选择情况来显示速度或里程。为了方便计算要显示数据值的段码，可再将其转换成压缩的BCD码，然后通过查表将要显示的数据值中每一位的压缩BCD码转换成8段码送到显示缓冲区，最后经串口送至液晶显示模块以显示所测的速度或里程。

设计时，应综合考虑测速精度和系统反应时间。本设计用测量脉冲频率来计算速度，因而具有较高的测速精度。为了保证系统的实时性，系统的速度转换模块和显示数据转BCD码模块都采用快速算法。另外，还应尽量保证其它子模块在编程时的通用性和高效性。本设计的速度和里程值采用8位显示，并包含两个小数位。

2系统硬件设计

2．1信号预处理电路

系统的信号预处理电路如图2所示。它由二级电路构成，第一级是由开关三极管组成的零偏置放大器，采用开关三极管可以保证放大器具有良好的高频响应。当输入信号为零或负电压时，三极管截止，电路输出高电平；而当输入信号为正电压时，三极管导通，此时输出电压随着输入电压的上升而下降，这使得速度里程表既可以测量任意方波信号的频率，也可以测量正弦波信号的频率。由于放大器的放大功能降低了对待测信号的幅度要求，因此，系统能对任意大于0．5V的正弦波和脉冲信号进行测量。预处理电路的第二级采用带施密特触发器的反相器CT74LS14来把放大器生成的单相脉冲转换成与COMS电平相兼容的方波信号?同时将输出信号加到单片机的P3．2口上。

2．2单片机的选择

速度里程测量电路选用AT89C2051作为频率计的信号处理核心。AT89C2051包含2kB闪存、128B的RAM、15根I／O口线、2个16位定时计数器、5个向量二级中断结构和1个全双工的串行口，同时还具有加密阵列的二级程序存储器加锁功能。设计中用到了AT89C2051的T0、T1定时器和INT0引脚，以及P1端口的6个口线。由于该单片机与89C51相兼容，因此在硬件电路设计和软件编程方面更加方便。考虑到AT89C2051本身固有的特点，设计时需注意以下几点：首先，它的程序存储器空间为2kB，因此所有的跳转和分支转移指令都要限制在这个范围内。其次，它没有MOVX指令，也就是说，它不支持外部存储器操作，这一点设计时一定要考虑到。此外，AT89C2051自身还有一些其它特点，譬如可以使用命令使其工作在低功耗模式等。单片机利用T0定时器和INT0引脚来测量输入方波信号的周期，而使用外部中断0来控制定时器T0是否开始定时。当定时器T0的运行控制位复位时，不管P3．2引脚是何值，定时器都不工作。只有当定时器T0的运行控制位置位后，才能根据P3．2引脚状态来决定定时器是否工作。当P3．2引脚出现高电平时，定时器T0开始定时；而在其出现低电平时，定时器T0停止工作，并将测量信号的周期保存在定时器的16位寄存器中。系统初始化时，可通过设置使T0和T1定时器工作在模式1方式。T1定时器主要用于形成1秒钟定时信号，用以为测量里程提供时间条件。

2．3液晶显示电路和数据存储电路

本设计的显示部分采用液晶显示模块LCM0825?该模块与单片机的接口电路如图3所示。LCM0825是8位段码式液晶显示模块，它内部集成有LCD控制器、LCD驱动器和RAM，因而可方便显示数据的编程。液晶显示模块采用3～4线串行数据输入，可直接与单片机接口。由于串行接口方式节省了所需的'口线和系统资源，因而使系统具有较高的资源利用率。该模块可在2．7V～5．2V电压下工作，其低功耗及背光可调特性使得设计更具有经济性和通用性。LCM0825能够显示8位数据，每一个数据均以8段码的形式放在其内部显示RAM区，并用模块内RAM的两个存储地址来放置一个数据的8段码。8位数据共占用内部16个地址。每一个数据位的8段码存放形式及高低地址存放段码的顺序都和表1所列的第8位数据的8段码存放格式一样，只是段码的存放地址不同。所以，编程时一定要考虑数据的存放地址和形式。在使用该液晶显示模块时，VCC与VLCD之间可用一个50kΩ的电位器来调整背光。

表1第8位数据段码与LCM0825内部RAM的对应关系

D3D2D1D0ADDR8A8B8CDP8000008F8G8E8D00001

数据存储电路采用I2C总线的E2PROM存储器24C64。24C64是串行的E2PROM存储器，其存储容量为8kB?SCL为时钟线，SDA为数据线。里程数据保存在24C64，因此中可保证掉电时数据不丢失。此外,使用串口也节省了数据口线。

3系统软件设计

3．1数据处理过程

待测信号经预处理电路后加至单片机的P3．2（INT0）引脚可为单片机测量信号周期提供有效的输入信号。单片机通过检测P3．2引脚电平来决定是否启动测量周期程序。当该引脚为高电平时?系统处于等待状态，要一直到该引脚出现低电平时才开始测周期。测量时?首先将零赋给THO、TL0两个寄存器，以将定时器T0的运行控制位TR0置位，同时也将ET0置位以允许定时器T0中断。然后再判断P3．2引脚是否还为低电平，如为低电平则等待，直到出现高电平再开始判断P3．2引脚是否为低电平，当其不是低电平时再等待。一旦出现低电平，则立即复位TR0以终止定时器，以结束测周期程序。测周期过程中可能会发生定时器T0的中断，每发生一次中断则将R0寄存器加一，因此R0实际上是周期值的高字节。测出的周期值存储在R0、TH0、TL0三个寄存器中，然后将其转换成速度。速度是用车轮的周长除以脉冲周期得到的。由于所测周期的单位是μs，因此在相除转换时应将被除数扩大106倍，以保证得出正确的速度。每秒进行一次里程数累加时，可用当前的速度值加上一秒前的里程数得出当前的总里程数，得出的速度和总里程值放到E2PROM中。通过k1、k2键可显示速度或里程值，k1键为速度键，k2键为里程键，两个键可以随时设置。要显示的速度或里程放到R1、R2、R3三个寄存器后即可调用转换BCD代码模块，以将数据值转换成压缩的BCD代码并显示处理。考虑到对响应时间的要求，BCD代码模块采用快速算法。数据转变成相应的压缩BCD代码后，可调用显示消多余零和显示数据存储模块，并将要显示的数据值通过查表转换成相应数据的8段码放到显示缓冲区以备显示。当然，编程时要把十进制数据的相应8段码放在表格中，这样才能进行查表以得到相应数值的段码。此过程的另一个重要目的是消除最高有效位前面的多余零，以使多余零的段码处于不显示状态，从而保证数据以正常的格式显示出来。最后，将显示缓冲区的8位8段码经串口送至液晶显示模块进行显示。

3．2系统软件框图

本系统软件采用模块化设计方法。整个系统由初始化模块、周期测量模块、速度转换模块、里程计算和存储模块、数据转BCD码模块、显示数据处理模块、数据显示模块、定时器中断服务模块以及其它功能模块组成，图4给出了其软件框图。上电后，首先进入系统初始化模块，此后系统软件将开始运行，以实时地将所测数值显示在液晶模块上。

3．3液晶显示模块的初始化

LCM0825是串行8位8段液晶显示模块。使用时，要在上电后对该模块进行初始化。在初始化之前，应延时200ms以上再送命令。它的初始化工作过程如下：首先定义液晶模块（当其命令代码为：00101001），其次定义振荡器方式（当其命令代码为00011000时，将模块定义为内部RC振荡方式，命令代码为00010100时，定义为外部晶体振荡方式）。然后分别用命令代码00000001和00000011开振荡器和开显示器。以上命令送入后，便可以在需要显示数据时将相应的段码直接送入模块内部的显示RAM中。在送显示数据的段码数据时，要考虑到显示RAM的高和低地址所对应的数据段码的存放形式。其第8位数据的段码与LCM0825内部的RAM地址的对应关系见表1。以后随地址的增加依次存放第7位至第1位数据段码。为了正确地显示数据，应使要显示的8位字符在显示屏幕中为左起第一位，右止第8位。

图5

另外，写命令和写数据程序应分别编写，因为它们的命令格式及时序不同，见图5。

由时序图可见，编写传输子程序时，所传数据的高位先移入模块，否则模块不能正常工作或显示。同样，为了能正确读／写命令或数据，必须在时序中加入相应的延时；此外，为保证系统的低功耗，每次读／写命令或数据之后，都应将CS、RD、WR、DATA置高电平。

4结束语

本文介绍了一种基于单片机AT89C2051的速度里程表的设计方法。由于该方案中使用了串口段码液晶显示模块E2PROM储存器，因而节省了硬件资源，提高了系统性价比。同时，也有益于在此电路基础上利用单片机的资源扩展其它功能。