CN2833680Y - 支持ZigBee无线传输的HART接口 - Google Patents

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杨新凯
丁国弟
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Abstract

本实用新型公开了一种支持ZigBee无线传输的HART接口，包括主控CPU、ZigBee收发模块、电源稳压和切换、HART信号的调制和解调电路、电池充电管理电路等。ZigBee收发模块与主控CPU相连，并进行双向信息交换；HART总线接口通过变压器或光电隔离，整形和滤波电路，电平转换电路后进行HART信号的调制和解调与主控CPU连接实现双向信息交换；电源稳压和切换、电池充电管理电路分别给主控CPU、ZigBee收发模块、HART电平转换、整形和滤波电路、变压器或光电隔离电路供电。计算机能通过ZigBee发送控制信息，通过此接口转换成HART现场总线标准的信号传输给现场HART设备；而现场HART设备的应答信号通过此接口转换成ZigBee信号发送给计算机。

Description

支持ZigBee无线传输的HART接口
技术领域
本实用新型涉及工业现场总线，尤其是一种用于工业现场总线上具备ZigBee无线传输的HART接口。
背景技术
随着ZigBee无线技术的进一步成熟，它必将向工业应用领域渗透，提供用户操作的便利。然而，目前为止还没有在HART现场总线领域有关ZigBee无线技术的应用。
发明内容
本实用新型是要提供一种支持ZigBee传输的HART接口，它提供HART现场总线和ZigBee之间的接口，计算机通过ZigBee发送控制信息，通过此接口转换成HART现场总线标准的信号传输给现场HART设备；而现场HART设备的应答信号通过此接口转换成ZigBee信号发送给计算机。
本实用新型是这样实现的：一种支持ZigBee无线传输的HART接口，包括主控CPU、ZigBee收发模块、电源稳压和切换、电池充电管理电路、HART信号的调制和解调、HART电平转换、整形和滤波电路、变压器或者光电隔离电路。ZigBee收发模块与主控CPU相连，并进行双向信息交换；HART总线接口通过变压器或光电隔离，整形和滤波电路，电平转换电路，HART信号的调制和解调与主控CPU连接实现双向信息交换；电源稳压和切换、电池充电管理电路分别给主控CPU、ZigBee收发模块、HART电平转换、整形和滤波电路、变压器或光电隔离电路供电。
它还包括由电源稳压和切换、电池充电管理电路和后备电池组成的电源管理装置，在外接电源输入断开时，给系统进行供电。
ZigBee和HART现场总线之间实现双向通信。
HART接口为符合HART现场总线标准的接口。主控CPU可以为8位、16位或者32位微处理器。
本实用新型具有HART现场总线和ZigBee之间的接口，计算机能通过ZigBee发送控制信息，通过此接口转换成HART现场总线标准的信号传输给现场HART设备；而现场HART设备的应答信号通过此接口转换成ZigBee信号发送给计算机。它使用户的操作摆脱了线缆的束缚，可以广泛应用在工业现场。
附图说明
图1是本实用新型系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例对本实用新型作进一步的说明。
如图1所示，一种支持ZigBee无线传输的HART接口，包括主控CPU、ZigBee收发模块、后备电池、电源稳压和切换、电池充电管理电路、HART信号的调制和解调、HART电平转换、整形和滤波电路、变压器或者光电隔离电路。ZigBee收发模块与主控CPU相连，并进行双向信息交换；HART总线接口通过变压器或光电隔离，整形和滤波电路，电平转换电路与主控CPU连接实现双向信息交换；电源稳压和切换、电池充电管理电路分别给主控CPU、ZigBee收发模块、HART电平转换、整形和滤波电路、变压器或光电隔离电路供电以及对后备电池进行充电，在外接电源输入断开时，由后备电池供电。
ZigBee和HART现场总线之间实现双向通信。HART接口为符合HART现场总线标准的接口。主控CPU可以为8位、16位或者32位微处理器。
本实用新型的支持ZigBee无线传输的HART接口，其主控CPU还可以通过协议转换实现HART协议和其他通讯协议的转换。
本实用新型可以将无线ZigBee通讯协议转换成标准的HART总线信号，即1200波特率的BELL 202频移键控信号，1200Hz调制为逻辑1，2200Hz调制为逻辑0。ZigBee收发模块是符合ZigBee联盟(ZigBee Alliance)标准的射频收发器和ZigBee协议栈。接口的供电可以是外部直流输入，也可以是内部电池供电，并提供了电池管理和充电电路，在有外部直流电源输入时，可以给电池进行充电。ZigBee收发模块在接收到信号输入时，进行协议解析，然后将数据通过串行或者并行接口发送至主控CPU，主控CPU通过串行接口将数据发送至HART芯片，进行HART信号的调制和解调，经过整形和滤波电路将去除干扰信号，保证信号传输的准确可靠，然后通过电平转换电路后，再通过变压器或者光电隔离转换成标准的HART信号，发送至HART总线。数据传输是双向的，HART总线的信号经过滤波和电平转换之后，发送至HART调制和解调芯片，解调后的数字信号通过串行接口发送至主控CPU，然后再从ZigBee收发模块发送出去。
实施例
下面结合实施例对本实用新型作进一步的说明。
主控CPU采用ATMEL MEGA162双串口RISC CPU，其中内置了16K FLASH，1K RAM和512BYTE EEPROM，采用内置看门狗。HART调制和解调芯片采用SMAR公司的HT2012，它与CPU的一个串口连接，HART滤波和整形电路采用运算放大器电路，采用变压器隔离方式实现HART总线和内部电路的隔离。电源供电采用外部直流电源供电和内部电池供电二种方式，外部电源供电稳压采用美国国家半导体公司的LM2576 DC-DC电路，可以适应9～36V的宽电压输入，电池采用标准的手机用锂电池3.6V 600mAH，内部提供电池充电管理电路，采用MAXIM公司的MAX1811芯片，在有外部电源输入时采用外部电源供电并且给锂电池充电，没有外部电源输入时，采用内部锂电池供电。ZigBee收发模块采用英国JENNIC公司的JS24Z121单芯片ZigBee集成电路，它在单芯片中集成了ZigBee收发器和协议栈，与CPU的另外一个串口连接。
利用所述的支持ZigBee无线传输的HART接口和支持ZigBee的掌上电脑，可以组成无线HART现场总线采集系统，掌上电脑就可以升级成HART现场总线的手操器。

Claims (6)

1.一种支持ZigBee无线传输的HART接口，包括主控CPU、ZigBee收发模块、电源稳压和切换、电池充电管理电路、HART的调制和解调电路、HART电平转换、整形和滤波电路、变压器或者光电隔离电路，其特征在于，所述ZigBee收发模块与主控CPU相连，并进行双向信息交换；HART总线接口通过变压器或光电隔离，整形和滤波电路，电平转换电后进行HART信号的调制和解调与主控CPU连接实现双向信息交换；电源稳压和切换、电池充电管理电路分别给主控CPU、ZigBee收发模块、HART的调制和解调电路、HART电平转换、整形和滤波电路、变压器或光电隔离电路供电。
2.根据权利要求1所述的支持ZigBee无线传输的HART接口，其特征在于，它还包括由电源稳压和切换、电池充电管理电路和后备电池组成的电源管理装置，在外接电源输入断开时，由经过充电的后备电池供电。
3.根据权利要求1所述的支持ZigBee无线传输的HART接口，其特征在于，所述ZigBee和HART现场总线之间实现双向通信。
4.根据权利要求1所述的支持ZigBee无线传输的HART接口，其特征在于，所述HART接口为符合HART现场总线标准的接口。
5.根据权利要求1所述的支持ZigBee无线传输的HART接口，其特征在于，所述主控CPU可以为8位、16位或者32位微处理器。
6.根据权利要求1所述的支持ZigBee无线传输的HART接口，其特征在于，所述主控CPU可以进行协议转换，方便地实现HART协议和其他通讯协议的转换。
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