文档介绍：A5191HRT型HART调制解调器的原理与应用
[日期:2006-12-5]
来源:世界电子元器件  作者:北京理工大学电子工程系顾伟周建明
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摘  要:首先介绍A5191HRT型HART调制解调器的原理。A5191HRT内部集成了符合Bell202标准的较完整的调制解调电路,与微处理器接口方便,便于构建智能现场仪表的HART协议通信模块电路。最后给出某智能现场仪表基于A5191HRT和AD421型电流环数,模转换器的HART协议通信模块设计。
关键词:HART协议;串行通信;频移键控;调制解调器
1 引言
    20世纪70年代中期,工业控制仪表发展为统一的二线制4 mA~20 mA电流环标准模拟信号体制。80年代后,数字技术的发展使大量智能控制仪表采用了微控制器(MCU),仪表与控制设备之间传输的信息量增加,迫切需要一种全数字双向通信规范。美国Rose—mount公司制定的HART协议是兼容现行4 mA一20 mA模拟系统的过渡性现场总线标准,得到了非常广泛的应用,成为智能工业控制领域事实上的国际标准。
    AMI Semiconductor公司的A5191HRT型HART调制解调器用于构建智能现场仪表的HART协议通信模块,具有外围电路简单和工作可靠性高等特点。
2 HART协议
    HART(Highway Addressable Remote Transducer)协议是美国Rose—mount公司于20世纪80年代中期推出的,主要用于现场智能仪表和控制系统间的数字通信。HART协议在低频的4 mA,20 mA模拟信号上叠加音频数字信号, mA~20 mA模拟和数字通信、多站通信方式、多种信息传输、开放的体系结构可免费获得等优点。
    HART协议参考ISO/OSI模型(开放系统互联模型),采用简化的3层模型结构,即第一层物理层、第二层数据链路层和第七层应用层。物理层规定信号的传输方法,采用基于Bell202标准的FSK频移键控信号,在低频4 mA一20 mA模拟信号上叠加音频数字信号进行双向通信, mA,数据率达1200 b/s,以1200 Hz代表逻辑…1’,2200 Hz代表逻辑…0’。FSK频移键控信号波形如图1(a)所示。
、维护、终结链路通讯的功能。应用层为HART协议命令集,用于实现HART指令。
    HART协议的FSK频移键控信号和4 mA~20mA电流环模拟信号叠加后同时传输的示意图如图1(b)所示。由于FSK信号的平均值为0,所以不影响传送给控制系统的4 mA一20 。
3  A5191HRT的工作原理
  ASl91HRT的性能与引脚功能
    A5191HRT是应用于HAftT现场仪表的单片CMOS调制解调器,其主要性能如下:
    (1)单片、半双工1200 b/s速率的频移键控(FSK)调制解调器,可替代SYM20C15;
    (2)Bell202标准的FSK频移键控信号,载波为1200Hz和2200 Hz;
    (3)内部集成了接收带通滤波器电路和发送信号波形整形电