工業(yè)現(xiàn)場測量多采用獨立的儀表，具有各參數(shù)監(jiān)測的非實時控制以及人工采集數(shù)據(jù)重復(fù)勞動量大等缺點，且對采集系統(tǒng)的組網(wǎng)使用自定的協(xié)議，通用性和可移植性比較差。為此設(shè)計了基于MODBUS協(xié)議和RS-485總線的工業(yè)智能通訊模塊，它可以對不同儀表的輸出信號進(jìn)行統(tǒng)一方式的數(shù)據(jù)采集并按照統(tǒng)一的通訊協(xié)議對數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)傳。具有功耗小、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便且抗干擾能力強(qiáng)等特點。

一、模塊總體設(shè)計和功能
       自動化系統(tǒng)基本上是采用4～20 mA（或0～10 V)模擬信號或者帶有標(biāo)準(zhǔn)的RS-232接口的儀表進(jìn)行檢測和控制的?？傮w的設(shè)計原則是要求通訊模塊以其通用性、多功能和低功耗等特點，可以作為儀表本身傳輸數(shù)據(jù)以及組網(wǎng)的一種功能，直接組裝到儀表內(nèi)部，由儀表供電。也可以單獨作為一種功能模塊，與控制系統(tǒng)的檢測儀表或模擬數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)配合使用，由電池供電。并且通訊模塊是基于遠(yuǎn)程控制的數(shù)據(jù)采集，不僅要求能夠準(zhǔn)確地接收、識別發(fā)送至通訊模塊的命令字符串，還要求準(zhǔn)確無誤地返回設(shè)備的狀態(tài)信息，同時還要根據(jù)命令字符串的控制指示對采集數(shù)據(jù)等進(jìn)行正確的控制。
       通訊模塊的總體設(shè)計大致分為硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩個部分。在硬件設(shè)計上盡可能地選用低功耗的器件，在軟件編程上實現(xiàn)元器件的低功耗編程控制。
       二、通訊模塊硬件框圖與設(shè)計原理
       通訊模塊的硬件設(shè)計要求既能有數(shù)字通道對RS-232電平信號進(jìn)行處理，又存在模擬通道對模擬信號進(jìn)行處理和遠(yuǎn)傳。其控制器核心采用的是Flash型超低功耗16位單片機(jī)MSP430F149o該單片機(jī)具有集成度高（片內(nèi)集成12位A/D、硬件乘法器、模擬比較口以及雙串行接口等模塊）、功能豐富、超低功耗（在LPM4時可達(dá)0.1μA）等技術(shù)特點的單片機(jī)，它有多種功耗狀態(tài)可以編程控制，并可利用雙串口、低功耗等功能以及C語言編程來實現(xiàn)對整個通訊模塊功能的設(shè)置。模塊通訊模塊硬件原理框圖如圖1所示。

       1、模擬信號通道

       在模擬信號傳輸通道中，模數(shù)轉(zhuǎn)換的處理采用了AD7715,AD7715具有16位無誤碼輸出，0.0015%非線性度，前端增益可編程、內(nèi)設(shè)自校準(zhǔn)電路和低功耗等優(yōu)點。模擬電流和電壓信號可轉(zhuǎn)換為符合其輸人范圍內(nèi)的電壓信號，輸人AD7715進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。由單片機(jī)控制實現(xiàn)AD7715的初始化和數(shù)據(jù)采集等。

2、RS-232接口電路