專利名稱：支持ZigBee無線傳輸?shù)腍ART接口的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及工業(yè)現(xiàn)場總線，尤其是一種用于工業(yè)現(xiàn)場總線上具備ZigBee無線傳輸?shù)腍ART接口。
背景技術(shù)：
隨著ZigBee無線技術(shù)的進(jìn)一步成熟，它必將向工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域滲透，提供用戶操作的便利。然而，目前為止還沒有在HART現(xiàn)場總線領(lǐng)域有關(guān)ZigBee無線技術(shù)的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型是要提供一種支持ZigBee傳輸?shù)腍ART接口，它提供HART現(xiàn)場總線和ZigBee之間的接口，計算機(jī)通過ZigBee發(fā)送控制信息，通過此接口轉(zhuǎn)換成HART現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)的信號傳輸給現(xiàn)場HART設(shè)備；而現(xiàn)場HART設(shè)備的應(yīng)答信號通過此接口轉(zhuǎn)換成ZigBee信號發(fā)送給計算機(jī)。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的一種支持ZigBee無線傳輸?shù)腍ART接口，包括主控CPU、ZigBee收發(fā)模塊、電源穩(wěn)壓和切換、電池充電管理電路、HART信號的調(diào)制和解調(diào)、HART電平轉(zhuǎn)換、整形和濾波電路、變壓器或者光電隔離電路。ZigBee收發(fā)模塊與主控CPU相連，并進(jìn)行雙向信息交換；HART總線接口通過變壓器或光電隔離，整形和濾波電路，電平轉(zhuǎn)換電路，HART信號的調(diào)制和解調(diào)與主控CPU連接實現(xiàn)雙向信息交換；電源穩(wěn)壓和切換、電池充電管理電路分別給主控CPU、ZigBee收發(fā)模塊、HART電平轉(zhuǎn)換、整形和濾波電路、變壓器或光電隔離電路供電。
它還包括由電源穩(wěn)壓和切換、電池充電管理電路和后備電池組成的電源管理裝置，在外接電源輸入斷開時，給系統(tǒng)進(jìn)行供電。
ZigBee和HART現(xiàn)場總線之間實現(xiàn)雙向通信。
HART接口為符合HART現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)的接口。主控CPU可以為8位、16位或者32位微處理器。
本實用新型具有HART現(xiàn)場總線和ZigBee之間的接口，計算機(jī)能通過ZigBee發(fā)送控制信息，通過此接口轉(zhuǎn)換成HART現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)的信號傳輸給現(xiàn)場HART設(shè)備；而現(xiàn)場HART設(shè)備的應(yīng)答信號通過此接口轉(zhuǎn)換成ZigBee信號發(fā)送給計算機(jī)。它使用戶的操作擺脫了線纜的束縛，可以廣泛應(yīng)用在工業(yè)現(xiàn)場。


圖1是本實用新型系統(tǒng)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖與具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步的說明。
如圖1所示，一種支持ZigBee無線傳輸?shù)腍ART接口，包括主控CPU、ZigBee收發(fā)模塊、后備電池、電源穩(wěn)壓和切換、電池充電管理電路、HART信號的調(diào)制和解調(diào)、HART電平轉(zhuǎn)換、整形和濾波電路、變壓器或者光電隔離電路。ZigBee收發(fā)模塊與主控CPU相連，并進(jìn)行雙向信息交換；HART總線接口通過變壓器或光電隔離，整形和濾波電路，電平轉(zhuǎn)換電路與主控CPU連接實現(xiàn)雙向信息交換；電源穩(wěn)壓和切換、電池充電管理電路分別給主控CPU、ZigBee收發(fā)模塊、HART電平轉(zhuǎn)換、整形和濾波電路、變壓器或光電隔離電路供電以及對后備電池進(jìn)行充電，在外接電源輸入斷開時，由后備電池供電。
ZigBee和HART現(xiàn)場總線之間實現(xiàn)雙向通信。HART接口為符合HART現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)的接口。主控CPU可以為8位、16位或者32位微處理器。
本實用新型的支持ZigBee無線傳輸?shù)腍ART接口，其主控CPU還可以通過協(xié)議轉(zhuǎn)換實現(xiàn)HART協(xié)議和其他通訊協(xié)議的轉(zhuǎn)換。
本實用新型可以將無線ZigBee通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的HART總線信號，即1200波特率的BELL 202頻移鍵控信號，1200Hz調(diào)制為邏輯1，2200Hz調(diào)制為邏輯0。ZigBee收發(fā)模塊是符合ZigBee聯(lián)盟(ZigBee Alliance)標(biāo)準(zhǔn)的射頻收發(fā)器和ZigBee協(xié)議棧。接口的供電可以是外部直流輸入，也可以是內(nèi)部電池供電，并提供了電池管理和充電電路，在有外部直流電源輸入時，可以給電池進(jìn)行充電。ZigBee收發(fā)模塊在接收到信號輸入時，進(jìn)行協(xié)議解析，然后將數(shù)據(jù)通過串行或者并行接口發(fā)送至主控CPU，主控CPU通過串行接口將數(shù)據(jù)發(fā)送至HART芯片，進(jìn)行HART信號的調(diào)制和解調(diào)，經(jīng)過整形和濾波電路將去除干擾信號，保證信號傳輸?shù)臏?zhǔn)確可靠，然后通過電平轉(zhuǎn)換電路后，再通過變壓器或者光電隔離轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的HART信號，發(fā)送至HART總線。數(shù)據(jù)傳輸是雙向的，HART總線的信號經(jīng)過濾波和電平轉(zhuǎn)換之后，發(fā)送至HART調(diào)制和解調(diào)芯片，解調(diào)后的數(shù)字信號通過串行接口發(fā)送至主控CPU，然后再從ZigBee收發(fā)模塊發(fā)送出去。
實施例下面結(jié)合實施例對本實用新型作進(jìn)一步的說明。
主控CPU采用ATMEL MEGA162雙串口RISC CPU，其中內(nèi)置了16K FLASH，1K RAM和512BYTE EEPROM，采用內(nèi)置看門狗。HART調(diào)制和解調(diào)芯片采用SMAR公司的HT2012，它與CPU的一個串口連接，HART濾波和整形電路采用運算放大器電路，采用變壓器隔離方式實現(xiàn)HART總線和內(nèi)部電路的隔離。電源供電采用外部直流電源供電和內(nèi)部電池供電二種方式，外部電源供電穩(wěn)壓采用美國國家半導(dǎo)體公司的LM2576 DC-DC電路，可以適應(yīng)9～36V的寬電壓輸入，電池采用標(biāo)準(zhǔn)的手機(jī)用鋰電池3.6V 600mAH，內(nèi)部提供電池充電管理電路，采用MAXIM公司的MAX1811芯片，在有外部電源輸入時采用外部電源供電并且給鋰電池充電，沒有外部電源輸入時，采用內(nèi)部鋰電池供電。ZigBee收發(fā)模塊采用英國JENNIC公司的JS24Z121單芯片ZigBee集成電路，它在單芯片中集成了ZigBee收發(fā)器和協(xié)議棧，與CPU的另外一個串口連接。
利用所述的支持ZigBee無線傳輸?shù)腍ART接口和支持ZigBee的掌上電腦，可以組成無線HART現(xiàn)場總線采集系統(tǒng)，掌上電腦就可以升級成HART現(xiàn)場總線的手操器。
權(quán)利要求1.一種支持ZigBee無線傳輸?shù)腍ART接口，包括主控CPU、ZigBee收發(fā)模塊、電源穩(wěn)壓和切換、電池充電管理電路、HART的調(diào)制和解調(diào)電路、HART電平轉(zhuǎn)換、整形和濾波電路、變壓器或者光電隔離電路，其特征在于，所述ZigBee收發(fā)模塊與主控CPU相連，并進(jìn)行雙向信息交換；HART總線接口通過變壓器或光電隔離，整形和濾波電路，電平轉(zhuǎn)換電后進(jìn)行HART信號的調(diào)制和解調(diào)與主控CPU連接實現(xiàn)雙向信息交換；電源穩(wěn)壓和切換、電池充電管理電路分別給主控CPU、ZigBee收發(fā)模塊、HART的調(diào)制和解調(diào)電路、HART電平轉(zhuǎn)換、整形和濾波電路、變壓器或光電隔離電路供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支持ZigBee無線傳輸?shù)腍ART接口，其特征在于，它還包括由電源穩(wěn)壓和切換、電池充電管理電路和后備電池組成的電源管理裝置，在外接電源輸入斷開時，由經(jīng)過充電的后備電池供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支持ZigBee無線傳輸?shù)腍ART接口，其特征在于，所述ZigBee和HART現(xiàn)場總線之間實現(xiàn)雙向通信。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支持ZigBee無線傳輸?shù)腍ART接口，其特征在于，所述HART接口為符合HART現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)的接口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支持ZigBee無線傳輸?shù)腍ART接口，其特征在于，所述主控CPU可以為8位、16位或者32位微處理器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支持ZigBee無線傳輸?shù)腍ART接口，其特征在于，所述主控CPU可以進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，方便地實現(xiàn)HART協(xié)議和其他通訊協(xié)議的轉(zhuǎn)換。
專利摘要本實用新型公開了一種支持ZigBee無線傳輸?shù)腍ART接口，包括主控CPU、ZigBee收發(fā)模塊、電源穩(wěn)壓和切換、HART信號的調(diào)制和解調(diào)電路、電池充電管理電路等。ZigBee收發(fā)模塊與主控CPU相連，并進(jìn)行雙向信息交換；HART總線接口通過變壓器或光電隔離，整形和濾波電路，電平轉(zhuǎn)換電路后進(jìn)行HART信號的調(diào)制和解調(diào)與主控CPU連接實現(xiàn)雙向信息交換；電源穩(wěn)壓和切換、電池充電管理電路分別給主控CPU、ZigBee收發(fā)模塊、HART電平轉(zhuǎn)換、整形和濾波電路、變壓器或光電隔離電路供電。計算機(jī)能通過ZigBee發(fā)送控制信息，通過此接口轉(zhuǎn)換成HART現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)的信號傳輸給現(xiàn)場HART設(shè)備；而現(xiàn)場HART設(shè)備的應(yīng)答信號通過此接口轉(zhuǎn)換成ZigBee信號發(fā)送給計算機(jī)。
文檔編號H04B7/00GK2833680SQ20052004465
公開日2006年11月1日 申請日期2005年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月30日
發(fā)明者陳琛, 楊新凱, 丁國弟 申請人:上海師范大學(xué)