專利名稱：一種基于c-mbus的溫度變送器通訊系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及溫度變送器通訊傳輸領(lǐng)域，特別是涉及一種基于總線通訊系統(tǒng)即C-MBUS的溫度變送器通訊系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前在工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用領(lǐng)域中，溫度變送器主要采用PROFIBUS (Process fieldbus,過程現(xiàn)場總線)、CAN (Controller Area Network,控制器局域網(wǎng)絡(luò))、HART (HighwayAddressable Remote Transducer,可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道的開放通信協(xié)議)、FF(Foundation Fieldbus,基金會(huì)現(xiàn)場總線)、EPA (Ethernet for Plant Automation,基于以太網(wǎng)的工廠自動(dòng)化)等通訊方式進(jìn)行多結(jié)點(diǎn)、遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)通訊。PROFIBUS為過程現(xiàn)場總線，是德國標(biāo)準(zhǔn)，它引入功能模塊的概念，不同的應(yīng)用需要使用不同的模塊，在一個(gè)確定的應(yīng)用中按照PROFIBUS規(guī)范來定義模塊，其設(shè)計(jì)成本高，技術(shù)難度大。CAN是由德國博世公司為汽車監(jiān)測和控制而設(shè)計(jì)的，其目標(biāo)是逐步發(fā)展成用于其他工業(yè)領(lǐng)域控制的現(xiàn)場總線，在現(xiàn)在的工業(yè)系統(tǒng)中支持CAN的不多，且功耗較大。HART是目前應(yīng)用較廣的總線，但是成本高，且有一定的技術(shù)難度，并且是介于模擬和數(shù)字之間的一種通訊方式。FF是國際公認(rèn)的唯一不附屬某企業(yè)的公正的非商業(yè)化的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的，它以IEC/ISA SP-50標(biāo)準(zhǔn)為藍(lán)本，但其成本較高、應(yīng)用技術(shù)復(fù)雜。EPA是基于網(wǎng)絡(luò)(TCP/IP)的一款國內(nèi)協(xié)議，但是也是由于其成本較高、應(yīng)用技術(shù)復(fù)雜而難于應(yīng)用。目前，上述協(xié)議都需要專有的協(xié)議芯片與轉(zhuǎn)換電路，而這些都需要占用一定的體積和功耗，所以采用上述協(xié)議將會(huì)增加功耗和體積。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于C-MBUS的溫度變送器通訊系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)降低溫度變送器通訊系統(tǒng)的成本和功耗。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供如下方案 一種基于C-MBUS的溫度變送器系統(tǒng)，包括基于C-MBUS的總線通訊電路；溫度傳感器；采集器；處理器；所述總線通訊電路，用于為所述溫度變送器系統(tǒng)提供電源電壓的，及將接收啟動(dòng)溫度測量的電信號(hào)指令，將所述電信號(hào)指令解調(diào)為對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)指令并輸出，接收所述處理器傳輸?shù)谋粶y物的溫度數(shù)值，將所述溫度數(shù)值調(diào)制為電信號(hào)并輸出；所述處理器，接收總線通訊電路輸出的數(shù)字信號(hào)指令，向采集器，溫度傳感器發(fā)送指令，接收所述采集器輸出的數(shù)字化信號(hào)并計(jì)算`出物體溫度的數(shù)值并輸出；所述溫度傳感器，接收經(jīng)采集器傳輸?shù)奶幚砥靼l(fā)送的指令，測量物體溫度，生成對(duì)應(yīng)的溫度模擬信號(hào)；所述采集器，接收處理器發(fā)送的指令，采集所述溫度模擬信號(hào)，將得到的溫度模擬信號(hào)數(shù)字化并輸出；其中，所述總線通訊電路包括保護(hù)電阻；與保護(hù)電阻相連的管腳電路；與管腳電路相連的儲(chǔ)能電容；分別與保護(hù)電阻、管腳電路、儲(chǔ)能電容相連的CMT001芯片；與CMT001芯片相連的上拉電阻；與CMT001芯片相連的輸出電容；其中，保護(hù)電阻用于減小電流，保護(hù)電路；管腳電路向CMT001芯片提供所需管腳偏置電壓；儲(chǔ)能電容用于儲(chǔ)存CMT001芯片的電能；CMT001芯片用于將所述電信號(hào)指令解調(diào)為數(shù)字信號(hào)指令，并將處理器測量的被測物的溫度數(shù)值調(diào)制為電信號(hào)；上拉電阻用于串口通訊，傳輸信號(hào)；輸出電容用于輸出電源儲(chǔ)能和濾波。優(yōu)選的，所述CMT001芯片包括接收數(shù)據(jù)接口 RXD，發(fā)送數(shù)據(jù)接口 TXD，電源輸入接口 VCC，地線接口 GND，IN接口，空閑接口 NC，和兩個(gè)輸出電壓接口 ；電源輸入接口 VCC用于接入管腳偏置電壓；IN接口用于接收電壓；

其中，所述管腳電路包括二極管、與所述二極管相連的電阻。其中，所述輸出電容包括鉭電容，與鉭電容相連的普通陶瓷電容。其中，所述的采集器包括將生成的溫度模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為溫度數(shù)字信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)化電路。優(yōu)選的，所述的系統(tǒng)還包括儲(chǔ)存補(bǔ)償數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器；所述補(bǔ)償數(shù)據(jù)用于對(duì)所述數(shù)字化溫度信號(hào)進(jìn)行線性化，以提高測試物體溫度的準(zhǔn)確度。優(yōu)選的，所述終端處理設(shè)備還包括顯示器，調(diào)試接口，和看門狗電路；所述顯示器用于顯示所述測量物體溫度的數(shù)值；所述調(diào)試接口用于調(diào)試本地信號(hào)；所述看門狗電路用于防止程序進(jìn)入死循環(huán)，監(jiān)控程序的正常運(yùn)行?；谏鲜黾夹g(shù)方案，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于C-MBUS的溫度變送器通訊系統(tǒng)通過應(yīng)用C-MBUS總線通訊系統(tǒng)，通過C-MBUS總線通訊系統(tǒng)中的CMT001芯片完成信號(hào)的調(diào)制解調(diào)和傳輸，而且C-MBUS總線通訊電路向通訊系統(tǒng)提供電源電壓，使用一片芯片既提供了電源電壓，又完成了數(shù)據(jù)的傳輸。因?yàn)镃-MBUS協(xié)議電路既是通訊電路同時(shí)也是電源電路，不需要專有的協(xié)議芯片與轉(zhuǎn)換電路，因此應(yīng)用C-MBUS總線通訊系統(tǒng)的溫度變送器不會(huì)增加體積和功耗，并且C-MBUS是一種低成本的總線通訊系統(tǒng)，所以應(yīng)用C-MBUS總線通訊系統(tǒng)的溫度變送器成本降低。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于C-MBUS的溫度變送器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的CMT001芯片結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的基于C-MBUS總線通訊電路的結(jié)構(gòu)圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于C-MBUS的溫度變送器系統(tǒng)的另一結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。如圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于C-MBUS的溫度變送器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，包括基于C-MBUS的總線通訊電路；溫度傳感器；采集器；處理器；所述總線通訊電路，用于為所述溫度變送器系統(tǒng)提供電源電壓的，及將接收啟動(dòng)溫度測量的電信號(hào)指令，將所述電信號(hào)指令解調(diào)為對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)指令并輸出，接收所述處理器傳輸?shù)谋粶y物的溫度數(shù)值，將所述溫度數(shù)值調(diào)制為電信號(hào)并輸出；所述處理器，接收總線通訊電路輸出的數(shù)字信號(hào)指令，向采集器，溫度傳感器發(fā)送指令，接收所述采集器輸出的數(shù)字化信號(hào)并計(jì)算出物體溫度的數(shù)值并輸出；所述溫度傳感器，接收經(jīng)采集器傳輸?shù)奶幚砥靼l(fā)送的指令，測量物體溫度，生成對(duì)應(yīng)的溫度模擬信號(hào)；所述采集器，接收處理器發(fā)送的指令，采集所述溫度模擬信號(hào)，將得到的溫度模擬信號(hào)數(shù)字化并輸出； 基于C-MBUS的總線通訊電路分別向采集器，處理器提供電壓?；谏鲜黾夹g(shù)方案，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于C-MBUS的溫度變送器系統(tǒng)通過應(yīng)用C-MBUS總線通訊系統(tǒng)，通過C-MBUS總線通訊系統(tǒng)中CMT001芯片完成信號(hào)的調(diào)制解調(diào)和傳輸，而且C-MBUS總線通訊電路向通訊系統(tǒng)提供電源電壓，使用一片芯片既提供了電源電壓，又完成了數(shù)據(jù)的傳輸，因?yàn)镃-MBUS協(xié)議電路既是通訊電路同時(shí)也是電源電路，不需要專有的協(xié)議芯片與轉(zhuǎn)換電路，因此應(yīng)用C-MBUS總線通訊系統(tǒng)的溫度變送器不會(huì)增加體積和功耗，降低了成本。另外，基于C-MBUS的溫度變送器的通訊系統(tǒng)是一種低成本的、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的總線通訊系統(tǒng)，具有通訊設(shè)備容量大(400點(diǎn))，通訊速率(4800bps)，成本低，設(shè)計(jì)簡單，布線簡便(無極性可任意分支，普通雙絞線)，抗干擾能力強(qiáng)，并總線可提供高達(dá)500mA電源的特點(diǎn)。系統(tǒng)具有自動(dòng)登錄功能，此功能可完成設(shè)備的自動(dòng)登錄、結(jié)點(diǎn)中斷報(bào)警等雙向可中斷的先進(jìn)的通訊功能?？偩€隔離設(shè)備具有總線故障隔離性能，保證部分總線故障時(shí)其它部分正常通訊。如圖2所示為本發(fā)明實(shí)施例提供的CMT001芯片結(jié)構(gòu)圖，CMT001芯片包括接收數(shù)據(jù)接口 RXD7，發(fā)送數(shù)據(jù)接口 TXD4，兩個(gè)輸出電壓接口 5和6，IN接口 2，空閑接口 NCl，電源輸入接口 VCC8和地線接口 GND3 ；在通訊的軟件設(shè)計(jì)中，由于溫度變送器為從站，溫度變送器是將采集的溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為主站可識(shí)別的電信號(hào)的模塊，所以基于C-MBUS的總線通訊電路將轉(zhuǎn)化后的電信號(hào)會(huì)輸出到另一端的主站。CMT001芯片接口 RXD、TXD可直接連接主站或通過光耦與主站連接，接口 RXD接收主站發(fā)送的電信號(hào)指令，接口 TXD向主站發(fā)送被測物體溫度對(duì)應(yīng)的電信號(hào)；一個(gè)輸出電壓接口輸出4.4V電壓，另一個(gè)接口輸出5V電壓；IN接口輸入一個(gè)寬范圍的電壓，為15V 24V;電源輸入接口 VCC輸入管腳偏置電壓；由于CMT001內(nèi)部有總線防沖突電路，因此當(dāng)總線電壓為發(fā)送狀態(tài)(24V)時(shí)，即使TXD引腳有電平變化，芯片也不會(huì)對(duì)總線進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)制，因此，用戶需要向總線發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，必須保證總線已處于接收數(shù)據(jù)狀態(tài)cm。如圖3所示為本發(fā)明實(shí)施例提供的基于C-MBUS總線通訊電路的結(jié)構(gòu)圖，總線通訊電路包括保護(hù)電阻Rl ;與保護(hù)電阻相連的管腳電路，管腳電路包括1N4148 二極管V6和電阻R2 ;與管腳電路相連的儲(chǔ)能電容El ;分別與保護(hù)電阻、管腳電路、儲(chǔ)能電容相連的CMT001芯片；與CMT001芯片相連的上拉電阻R3 ;與CMT001芯片相連的輸出電容E2和C4 ；其中，保護(hù)電阻Rl為2歐姆的功率電阻，為防止電流過大對(duì)后面電路造成損害，保護(hù)電路所設(shè)置的；1N4148 二極管V6和電阻R2組成管腳電路，向CMT001芯片提供所需管腳偏置電壓；

儲(chǔ)能電容El為470UF-35V電解電容，用于儲(chǔ)存CMT001芯片的電能；CMT001芯片用于將所述電信號(hào)指令解調(diào)為數(shù)字信號(hào)指令，并將處理器測量的被測物的溫度數(shù)值調(diào)制為電信號(hào)；上拉電阻R3為100K，用于串口通訊，傳輸信號(hào)；輸出電容E2和C4，E2為鉭電容，C4為普通陶瓷電容，輸出電容用于輸出電源儲(chǔ)能和濾波。關(guān)于C-MBUS總線在通訊的軟件設(shè)計(jì)中，由于本產(chǎn)品為從站，因此主要采用響應(yīng)模式，在具體的協(xié)議設(shè)計(jì)過程中，由C-MBUS自身決定，通訊速率為4800bps，協(xié)議內(nèi)容與格式完全由自己定義；CMBUS支持所有符合一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的RS485通訊協(xié)議，但不支持設(shè)備到主機(jī)回碼時(shí)間超過300ms的長幀協(xié)議，利用結(jié)點(diǎn)回碼可同時(shí)發(fā)送的硬件特點(diǎn)，利用低電平中斷功能可完成設(shè)備的自動(dòng)登錄功能及中斷報(bào)警功能。如圖4所示為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于C-MBUS的溫度變送器系統(tǒng)的另一結(jié)構(gòu)圖，包括溫度傳感器21，采集器22，處理器23，CMT001芯片24，EMC模塊25，存儲(chǔ)器26，看門狗電27，顯示器28和調(diào)試接口 29 ；所述的溫度傳感器21，采集器22，處理器23，CMT001芯片24與上述本發(fā)明實(shí)施例圖1的功能相同，不再累述；其中，采集器為一個(gè)將生成的溫度模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為溫度數(shù)字信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)化電路；所述系統(tǒng)還包括用于儲(chǔ)存補(bǔ)償數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器26 ；所述補(bǔ)償數(shù)據(jù)用于對(duì)所述數(shù)字化溫度信號(hào)進(jìn)行線性化，以提高測試物體溫度的準(zhǔn)確度；所述系統(tǒng)還包括
顯示器28，調(diào)試接口 29，和看門狗電路27 ；所述顯示器用于顯示所述測量物體溫度的數(shù)值；所述調(diào)試接口用于調(diào)試本地信號(hào)；所述看門狗電路用 于防止程序進(jìn)入死循環(huán)，監(jiān)控程序的正常運(yùn)行。
權(quán)利要求
1.一種基于C-MBUS的溫度變送器系統(tǒng)，其特征在于，包括基于C-MBUS的總線通訊電路；溫度傳感器；采集器；處理器； 所述總線通訊電路，用于為所述溫度變送器系統(tǒng)提供電源電壓的，及將接收啟動(dòng)溫度測量的電信號(hào)指令，將所述電信號(hào)指令解調(diào)為對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)指令并輸出，接收所述處理器傳輸?shù)谋粶y物的溫度數(shù)值，將所述溫度數(shù)值調(diào)制為電信號(hào)并輸出； 所述處理器，接收總線通訊電路輸出的數(shù)字信號(hào)指令，向采集器，溫度傳感器發(fā)送指令，接收所述采集器輸出的數(shù)字化信號(hào)并計(jì)算出物體溫度的數(shù)值并輸出； 所述溫度傳感器，接收經(jīng)采集器傳輸?shù)奶幚砥靼l(fā)送的指令，測量物體溫度，生成對(duì)應(yīng)的溫度模擬信號(hào)； 所述采集器，接收處理器發(fā)送的指令，采集所述溫度模擬信號(hào)，將得到的溫度模擬信號(hào)數(shù)字化并輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述總線通訊電路包括保護(hù)電阻；與保護(hù)電阻相連的管腳電路；與管腳電路相連的儲(chǔ)能電容；分別與保護(hù)電阻、管腳電路、儲(chǔ)能電容相連的CMTOOl芯片；與CMT001芯片相連的上拉電阻；與CMT001芯片相連的輸出電容； 其中，保護(hù)電阻用于減小電流，保護(hù)電路；管腳電路向CMT001芯片提供所需管腳偏置電壓；儲(chǔ)能電容用于儲(chǔ)存CMT001芯片的電能；CMT001芯片用于將所述電信號(hào)指令解調(diào)為數(shù)字信號(hào)指令，并將處理器測量的被測物的溫度數(shù)值調(diào)制為電信號(hào)；上拉電阻用于串口通訊，傳輸信號(hào)；輸出電容用于輸出電源儲(chǔ)能和濾波。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述CMT001芯片包括接收數(shù)據(jù)接口RXD,發(fā)送數(shù)據(jù)接口 TXD，電源輸入接口 VCC，地線接口 GND，IN接口，空閑接口 NC，和兩個(gè)輸出電壓接口； 電源輸入接口 VCC用于接入管腳偏置電壓； IN接口用于接收電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述管腳電路包括二極管、與所述二極管相連的電阻。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述輸出電容包括鉭電容，與鉭電容相連的普通陶瓷電容。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的采集器包括將生成的溫度模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為溫度數(shù)字信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)化電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括儲(chǔ)存補(bǔ)償數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器； 所述補(bǔ)償數(shù)據(jù)用于對(duì)所述數(shù)字化溫度信號(hào)進(jìn)行線性化，以提高測試物體溫度的準(zhǔn)確度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括 顯示器，調(diào)試接口，和看門狗電路； 所述顯示器用于顯示所述測量物體溫度的數(shù)值； 所述調(diào)試接口用于調(diào)試本地信號(hào)； 所述看門狗電路用于防止程序進(jìn)入死循環(huán)，監(jiān)控程序的正常運(yùn)行。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于C-MBUS的溫度變送器系統(tǒng)，包括基于C-MBUS的總線通訊電路，溫度傳感器，采集器，處理器；所述總線通訊電路，提供電源電壓的，將電信號(hào)指令解調(diào)數(shù)字信號(hào)指令，將溫度數(shù)值調(diào)制為電信號(hào)，并將所述信號(hào)進(jìn)行傳輸；本發(fā)明通過C-MBUS總線通訊系統(tǒng)中的CMT001芯片完成信號(hào)的調(diào)制解調(diào)和傳輸，而且C-MBUS總線通訊電路向通訊系統(tǒng)提供電源電壓，使用一片芯片既提供了電源電壓，又完成了數(shù)據(jù)的傳輸。不需要專有的協(xié)議芯片與轉(zhuǎn)換電路，降低了體積和功耗。
文檔編號(hào)G08C19/00GK103067239SQ201210584340
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月30日
發(fā)明者黃云彪, 艾軍, 梁偉成, 趙俊奎, 呂鵬勃 申請人:重慶川儀自動(dòng)化股份有限公司