一種帶usb接口的基于gsm的hart手持器的制造方法
【專利摘要】一種帶USB接口的基于GSM的HART手持器，它包括MCU主控制單元、電源單元、液晶顯示單元、USB接口單元、HART模塊單元、GSM模塊單元、數(shù)據(jù)存儲單元和看門狗單元，所述MCU主控制單元通過GSM模塊單元與遠(yuǎn)程計算機(jī)監(jiān)控中心中的GSM模塊終端相互通信連接，所述MCU主控制單元通過USB接口單元與現(xiàn)場計算機(jī)相互通信連接；通過HART模塊單元與現(xiàn)場工業(yè)儀表連接通信，然后通過USB接口單元與現(xiàn)場計算機(jī)相互通信連接，也可以把儀表數(shù)據(jù)通過GSM模塊單元中SMS短信或GPRS與遠(yuǎn)程計算機(jī)監(jiān)控中心的GSM模塊終端相互通信連接，從而完成遠(yuǎn)程維護(hù)管理工作，降低了維護(hù)成本，并有及時有效地解決現(xiàn)場問題。
【專利說明】-種帶USB接口的基于GSM的HART手持器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種工業(yè)自動化領(lǐng)域的現(xiàn)場儀表外接配置管理設(shè)備，特別涉及一 種具有GSM功能實現(xiàn)工業(yè)儀表生產(chǎn)廠家對現(xiàn)場儀表遠(yuǎn)程參數(shù)配置、診斷維護(hù)、監(jiān)控管理的 HART手持器。

【背景技術(shù)】
[0002] 在工業(yè)自動化領(lǐng)域，越來越多的現(xiàn)場儀表為智能化儀表，并且大多支持HART協(xié) 議，這類設(shè)備廣泛用于化工、石油、冶金、電廠、制造等場合，對類設(shè)備的管理維護(hù)常采用通 用HART手持式調(diào)試。通過通用HART手持器只能在現(xiàn)場或配置電柜處配置管理現(xiàn)場工業(yè)儀 表。如果現(xiàn)場儀表需要設(shè)備生產(chǎn)廠家管理維護(hù)，只能通過設(shè)備生產(chǎn)廠家安排服務(wù)人員出差 到現(xiàn)場維護(hù)。
[0003] 針對中國專利CN201220737550. 8中申請的實用新型是一種通用HART手操器，不 具有遠(yuǎn)程通信能力，無法完成遠(yuǎn)程管理維護(hù)。
[0004] 針對中國專利ZL200520044642. 8中申請的實用新型是具有GPRS傳輸功能的HART 總線采集裝置，其缺點一是無法在現(xiàn)場通過HART手持器直接操作儀表，因為有時需要根據(jù) 現(xiàn)場物料情況設(shè)定相關(guān)參數(shù)；二是儀表使用現(xiàn)場，GPRS網(wǎng)絡(luò)并沒有完全建設(shè)。
[0005] 針對中國專利⑶203014942U中申請的實用新型是基于智能手機(jī)的HART手操器， 它是在智能手機(jī)中HART組態(tài)軟件存儲卡，然后與支WIFI協(xié)議HART無線通信設(shè)備連接，其 缺點在于：現(xiàn)場工業(yè)儀表周圍WIFI網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的很少，它實用性不是很好，另外用戶無法使 用單個HART無線通信設(shè)備操作現(xiàn)場儀表。
[0006] 因此，特別需要一種帶USB接口的基于GSM的HART手持器，以解決上述現(xiàn)有存在 的問題。 實用新型內(nèi)容
[0007] 本實用新型的目的在于提供一種帶USB接口的基于GSM的HART手持器，針對現(xiàn)有 技術(shù)的不足，增加遠(yuǎn)程通信的功能，方便用戶通過此設(shè)備遠(yuǎn)程管理和維護(hù)現(xiàn)場工業(yè)儀表。
[0008] 本實用新型所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0009] 一種帶USB接口的基于GSM的HART手持器，其特征在于，它包括MCU主控制單元、 電源單元、液晶顯示單元、USB接口單元、HART模塊單元、GSM模塊單元、數(shù)據(jù)存儲單元和看 門狗單元，所述電源單元、液晶顯示單元、USB接口單元、HART模塊單元、GSM模塊單元、數(shù)據(jù) 存儲單元和看門狗單元分別與所述MCU主控制單元相連接；所述MCU主控制單元通過HART 模塊單元與現(xiàn)場工業(yè)儀表相互通信連接，所述MCU主控制單元通過GSM模塊單元與遠(yuǎn)程計 算機(jī)監(jiān)控中心中的GSM模塊終端相互通信連接，所述MCU主控制單元通過USB接口單元與 現(xiàn)場計算機(jī)相互通信連接。
[0010] 在本實用新型的一個實施例中，還包括一 I2C接口單元，所述MCU主控制單元通過 I2C接口單元分別連接有按鍵輸入單元和LED狀態(tài)指示燈單元。
[0011] 在本實用新型的一個實施例中，所述電源單元包含3. 8V鋰電池、鋰電池專用充電 管理芯片、3. 3V穩(wěn)壓集成芯片和5V電源輸入接口。
[0012] 在本實用新型的一個實施例中，所述I2C接口單元包括專用的I2C接口鍵盤和LED 驅(qū)動芯片ZLG7290。
[0013] 在本實用新型的一個實施例中，所述按鍵輸入單元包含輕觸式按鍵和I2C接口按 鍵控制芯片，MCU主控制單元通過I2C接口按鍵控制芯片識別按鍵鍵值數(shù)據(jù)。
[0014] 在本實用新型的一個實施例中，所述LED狀態(tài)指示燈單元包含了綠色的充電指示 燈、綠色的HART通信指示燈、綠色的SMS短信息指示燈、綠色的GPRS通信指示燈、紅色的鋰 電池低電量報警指示燈和紅色的系統(tǒng)故障指示燈。
[0015] 在本實用新型的一個實施例中，所述液晶顯示單元包含支持FPC并行接口 C0G128*64帶背光的液晶屏和背光驅(qū)動控制電路，用于顯示現(xiàn)場操作菜單信息，當(dāng)開啟遠(yuǎn)程 通信時，顯示GSM網(wǎng)絡(luò)的信息強(qiáng)度。
[0016] 在本實用新型的一個實施例中，所述USB接口單元包括充電接口、UART和USB協(xié) 議轉(zhuǎn)換芯片。
[0017] 在本實用新型的一個實施例中，所述HART模塊單元包括HART接口芯片A5191和 HART接口隔離變壓器，它負(fù)責(zé)HART手持器與現(xiàn)場支持HART的工業(yè)儀表間的數(shù)據(jù)通信。
[0018] 在本實用新型的一個實施例中，所述GSM模塊單元為一集成GSM射頻芯片、基帶處 理芯片、存儲器和功放器件的電路板，GSM模塊單元具有發(fā)送SMS短信，語音通話，GPRS數(shù)據(jù) 傳輸?shù)然贕SM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的所有基本功能。
[0019] 在本實用新型的一個實施例中，所述數(shù)據(jù)存儲單元為一支持I2C接口 EEPR0M芯 片，用于保存當(dāng)前操作的現(xiàn)場儀表的配置信息。
[0020] 在本實用新型的一個實施例中，所述看門狗模塊單元為一專用的看門狗芯片，當(dāng) 系統(tǒng)超時未響應(yīng)喂狗信號時，看門狗芯片就會復(fù)位MCU主控制單元。
[0021] 本實用新型的帶USB接口的基于GSM的HART手持器，與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過HART 模塊單元與現(xiàn)場工業(yè)儀表連接通信，然后把儀表數(shù)據(jù)通過USB接口單元或者GSM模塊單 元中SMS短信或GPRS與計算機(jī)監(jiān)控中心通信，從而完成遠(yuǎn)程維護(hù)管理工作，既能實現(xiàn)使用 HART手持器現(xiàn)場調(diào)試工業(yè)儀表，又可以打開GSM網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠(yuǎn)程管理維護(hù)現(xiàn)場工業(yè)儀表，降 低了維護(hù)成本，并有及時有效地解決現(xiàn)場問題，實現(xiàn)本實用新型的目的。
[0022] 本實用新型的特點可參閱本案圖式及以下較好實施方式的詳細(xì)說明而獲得清楚 地了解。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 圖1為本實用新型的帶USB接口的基于GSM的HART手持器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖2為本實用新型的帶USB接口的基于GSM的HART手持器連接的示意圖；
[0025] 圖3為本實用新型的帶USB接口的基于GSM的HART手持器與本地計算機(jī)連接的 示意圖；
[0026] 圖4為本實用新型的帶USB接口的基于GSM的HART手持器與遠(yuǎn)程計算機(jī)連接的 示意圖。

【具體實施方式】
[0027] 為了使本實用新型實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下 面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實用新型。
[0028] 實施例
[0029] 如圖1和圖2所示，本實用新型的帶USB接口的基于GSM的HART手持器10,它包 括MCU主控制單元100、電源單元200、液晶顯示單元300、USB接口單元800、HART模塊單元 400、GSM模塊單元500、數(shù)據(jù)存儲單元600和看門狗單元700,所述電源單元200、液晶顯示 單元300、HART模塊單元400、GSM模塊單元500、數(shù)據(jù)存儲單元600和看門狗單元700分別 與所述MCU主控制單元100相連接；所述MCU主控制單元100通過HART模塊單元400與現(xiàn) 場工業(yè)儀表20相互通信連接，所述MCU主控制單元100通過GSM模塊單元500與遠(yuǎn)程計算 機(jī)監(jiān)控中心30中的GSM模塊終端相互通信連接，所述MCU主控制單元100通過USB接口單 元800與現(xiàn)場計算機(jī)相互通信連接。
[0030] 在本實施例中，還包括一 I2C接口單元900,所述MCU主控制單元100通過I2C接 口單元900分別連接有按鍵輸入單元910和LED狀態(tài)指示燈單元920。
[0031] 在本實施例中，MCU主控制單元100采用超低耗功能MSP430系列的單片機(jī)，實現(xiàn) 數(shù)據(jù)通信轉(zhuǎn)發(fā)、接收按鍵輸入數(shù)據(jù)、LED狀態(tài)指示和液晶顯示輸出等。
[0032] 在本實施例中，所述電源單元200包含3. 8V鋰電池、鋰電池專用充電管理芯片、 3. 3V穩(wěn)壓集成芯片和5V電源輸入接口，為本實用新型的HART手持器的電源供電部分。
[0033] 電源單元200采用3. 8V鋰電池供電，并經(jīng)過LD0(低壓差線性穩(wěn)壓器）把電池電 源電壓轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)電路芯片所需要的3. 3V電壓。鋰電池充電采用專用4. 2V鋰電池充電管 理芯片實現(xiàn)，當(dāng)接入部5V電源時，充電管理芯片開始工作，并控制LED充電指示燈閃爍。
[0034] 在本實施例中，所述I2C接口單元900是MCU主控制單元100控制按鍵輸入單元 910和LED狀態(tài)指示燈單元920的接口電路，它包括專用的I2C接口鍵盤和LED驅(qū)動芯片 ZLG7290,把用戶鍵盤輸入信息反饋給MCU主控制單元100,并根據(jù)狀態(tài)驅(qū)動控制LED狀態(tài)指 示燈單元920。
[0035] 在本實施例中，所述按鍵輸入單元910是本實用新型的HART手持器的人機(jī)接口部 分，它包含輕觸式按鍵和I2C接口按鍵控制芯片，MCU主控制單元100通過I2C接口按鍵控 制芯片識別按鍵鍵值數(shù)據(jù)。
[0036] 按鍵輸入單元810包含電源開關(guān)鍵、編輯確認(rèn)鍵、返回鍵、四個方向鍵、背光開關(guān) 鍵和1-10個數(shù)字鍵。
[0037] 在本實施例中，所述LED狀態(tài)指示燈單元920用于簡單直觀指示當(dāng)前部分模塊的 工業(yè)狀態(tài)，它包含了綠色的充電指示燈、綠色的HART通信指示燈、綠色的SMS短信息指示 燈、綠色的GPRS通信指示燈、紅色的鋰電池低電量報警指示燈和紅色的系統(tǒng)故障指示燈。
[0038] 紅色的系統(tǒng)故障指示燈采用MCU主控制單元100脈沖控制，當(dāng)MCU主控制單元100 不向系統(tǒng)故障指示燈輸出脈沖信號或系統(tǒng)死機(jī)時，紅色的系統(tǒng)故障指示燈會常亮。受I2C 接口單元900驅(qū)動的LED指示燈分別有：鋰電池放電當(dāng)電壓低于3. 7V時，紅色的低電量報 警指示燈開始閃爍，低于3. 6V紅色的低電量報警指示燈常亮。當(dāng)MCU主控制單元100和現(xiàn) 場工業(yè)儀表有HART數(shù)據(jù)通信時，HART指示燈會閃爍。當(dāng)HART手持器與遠(yuǎn)程終端有短信息 通信時，SMS短信息指示燈會閃爍。當(dāng)HART手持器與遠(yuǎn)程終端有GPRS通信時，GPRS通信指 示燈會閃爍。
[0039] 在本實施例中，所述液晶顯示單元300用于響應(yīng)按鍵操作結(jié)果及其顯示相關(guān)信 息，它包含支持FPC并行接口 C0G128*64帶背光的液晶屏和背光驅(qū)動控制電路，用于顯示現(xiàn) 場操作菜單信息，當(dāng)開啟遠(yuǎn)程通信時，顯示GSM網(wǎng)絡(luò)的信息強(qiáng)度。
[0040] MCU主控制單元100與液晶顯示單元300間采用FPC軟電纜連接，并采用并口控 制方式，當(dāng)外部光線較暗時，可以通過背光開關(guān)鍵打開背光驅(qū)動電路。在打開GSM模塊單元 500時，液晶顯示單元300會顯示類似手機(jī)上GSM信號強(qiáng)度。
[0041] 在本實施例中，所述USB接口單元800包括充電接口、UART和USB協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片， 兼容5V電源充電接口，UART和USB協(xié)議轉(zhuǎn)換采用專用RS232和USB轉(zhuǎn)換集成芯片實現(xiàn)，通 此USB接口單元800可以實現(xiàn)計算機(jī)上USB接口與本實用新型的HART手持器10的互相通 信連接。
[0042] 在本實施例中，所述HART模塊單元400是實現(xiàn)現(xiàn)場工業(yè)儀表到本實用新型的HART 手持器的MCU主控制單元100的接口電路，它包括HART接口芯片A5191和HART接口隔離 變壓器，它負(fù)責(zé)HART手持器與現(xiàn)場支持HART的工業(yè)儀表間的數(shù)據(jù)通信。
[0043] 在本實施例中，所述GSM模塊單元500是實現(xiàn)本實用新型的HART手持器的MCU主 控制單元100和遠(yuǎn)程終端通信的接口電路，它為一集成GSM射頻芯片、基帶處理芯片、存儲 器和功放器件的電路板，GSM模塊單元500具有發(fā)送SMS短信，語音通話，GPRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)?基于GSM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的所有基本功能。
[0044] 在本實施例中，所述數(shù)據(jù)存儲單元600為一支持I2C接口 EEPR0M芯片，用于保存 當(dāng)前操作的現(xiàn)場儀表的配置信息。
[0045] 用戶如果需要把當(dāng)前儀表的配置信息復(fù)制到另一臺現(xiàn)場同工況儀表內(nèi)時，可以先 把當(dāng)儀表的配置信息保存到數(shù)據(jù)存儲單元600中，然后連接另一臺儀表，通過相應(yīng)操作完 成相同工況儀表間的數(shù)據(jù)復(fù)制工作，節(jié)約大量的時間成本。
[0046] 在本實施例中，所述看門狗模塊單元700為一專用的看門狗芯片，當(dāng)系統(tǒng)超時未 響應(yīng)喂狗信號時，看門狗芯片就會復(fù)位MCU主控制單元100。
[0047] 本實用新型的帶USB接口的基于GSM的HART手持器10是一種基于GSM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行 遠(yuǎn)程通信功能的HART手持器，通過此設(shè)備即可以現(xiàn)場操作調(diào)試工業(yè)儀表，又可以通過GSM 網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程調(diào)試現(xiàn)場工業(yè)儀表，從而使儀表生產(chǎn)廠家可以遠(yuǎn)程配置、診斷維護(hù)、監(jiān)控現(xiàn)場工業(yè) 儀表。
[0048] 本實用新型的帶USB接口的基于GSM的HART手持器10集成了通用HART手持器 (圖2)、通用HART適配器（圖3)和基于GSM網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程操作（圖4)等功能，通過HART模塊 單元400與現(xiàn)場工業(yè)儀表20連接通信，然后把現(xiàn)場儀表的通信數(shù)據(jù)通過USB接口單元800 或GSM模塊單元500傳輸?shù)奖镜氐挠嬎銠C(jī)30或遠(yuǎn)程的計算機(jī)30上，從而完成遠(yuǎn)程維護(hù)管 理工作。
[〇〇49] 以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行 業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述 的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還 會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實用新型范圍內(nèi)，本實用新型 要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1. 一種帶USB接口的基于GSM的HART手持器，其特征在于，它包括MCU主控制單元、 電源單元、液晶顯示單元、USB接口單元、HART模塊單元、GSM模塊單元、數(shù)據(jù)存儲單元和看 門狗單元，所述電源單元、液晶顯示單元、USB接口單元、HART模塊單元、GSM模塊單元、數(shù)據(jù) 存儲單元和看門狗單元分別與所述MCU主控制單元相連接；所述MCU主控制單元通過HART 模塊單元與現(xiàn)場工業(yè)儀表相互通信連接，所述MCU主控制單元通過GSM模塊單元與遠(yuǎn)程計 算機(jī)監(jiān)控中心中的GSM模塊終端相互通信連接，所述MCU主控制單元通過USB接口單元與 現(xiàn)場計算機(jī)相互通信連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的帶USB接口的基于GSM的HART手持器，其特征在于，還包括一 I2C接口單元，所述MCU主控制單元通過I2C接口單元分別連接有按鍵輸入單元和LED狀態(tài) 指示燈單元。
3. 如權(quán)利要求1所述的帶USB接口的基于GSM的HART手持器，其特征在于，所述電源 單元包含3. 8V鋰電池、鋰電池專用充電管理芯片、3. 3V穩(wěn)壓集成芯片和5V電源輸入接口。
4. 如權(quán)利要求2所述的帶USB接口的基于GSM的HART手持器，其特征在于，所述I2C 接口單元包括專用的I2C接口鍵盤和LED驅(qū)動芯片ZLG7290。
5. 如權(quán)利要求2所述的帶USB接口的基于GSM的HART手持器，其特征在于，所述按鍵 輸入單元包含輕觸式按鍵和I2C接口按鍵控制芯片，MCU主控制單元通過I2C接口按鍵控 制芯片識別按鍵鍵值數(shù)據(jù)。
6. 如權(quán)利要求2所述的帶USB接口的基于GSM的HART手持器，其特征在于，所述LED狀 態(tài)指示燈單元包含了綠色的充電指示燈、綠色的HART通信指示燈、綠色的SMS短信息指示 燈、綠色的GPRS通信指示燈、紅色的鋰電池低電量報警指示燈和紅色的系統(tǒng)故障指示燈。
7. 如權(quán)利要求1所述的帶USB接口的基于GSM的HART手持器，其特征在于，所述液晶 顯示單元包含支持FPC并行接口 C0G128*64帶背光的液晶屏和背光驅(qū)動控制電路。
8. 如權(quán)利要求1所述的帶USB接口的基于GSM的HART手持器，其特征在于，所述USB 接口單元包括充電接口、UART和USB協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片。
9. 如權(quán)利要求1所述的帶USB接口的基于GSM的HART手持器，其特征在于，所述HART 模塊單元包括HART接口芯片A5191和HART接口隔離變壓器。
10. 如權(quán)利要求1所述的帶USB接口的基于GSM的HART手持器，其特征在于，所述GSM 模塊單元為一集成GSM射頻芯片、基帶處理芯片、存儲器和功放器件的電路板，所述數(shù)據(jù)存 儲單元為一支持I2C接口 EEPROM芯片，用于保存當(dāng)前操作的現(xiàn)場儀表的配置信息；所述看 門狗模塊單元為一專用的看門狗芯片，當(dāng)系統(tǒng)超時未響應(yīng)喂狗信號時，看門狗芯片就會復(fù) 位MCU主控制單元。
【文檔編號】G01D18/00GK203872166SQ201420273926
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月27日
【發(fā)明者】張志國 申請人:上海雄風(fēng)自控工程有限公司