關鍵詞：AT89C52；PROFIBUS；SPC3；RS-485；DP協(xié)議

１ 引言

ＳＰＣ３是一種可以廣泛應用于工業(yè)現(xiàn)場總線ＰＲＯＦＩＢＵＳ－ＤＰ的智能接口芯片�，F(xiàn)場總線技術是一種實現(xiàn)現(xiàn)場級設備數(shù)字化通信的工業(yè)現(xiàn)場層網(wǎng)絡通信技術，它可用一條電纜將現(xiàn)場設備連接起來以完成現(xiàn)場設備控制、監(jiān)測和遠程參數(shù)化等功能。

煙草行業(yè)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸量大，實時性強，并要求在較短的時間內(nèi)完成各種參數(shù)的設置和數(shù)據(jù)更新。如一個卷接機組生產(chǎn)速度每分鐘可達１６０００支，這樣，在高速運行過程中，機組要對生產(chǎn)的煙支重量、質(zhì)量等進行實時在線檢測、計算判斷與控制，并采集整個機組的運行狀態(tài)、各傳感器執(zhí)行器的工作狀況以及各分控制系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)，要求其控制系統(tǒng)必須具有較高的實時性、精確性、可靠性。因此，在卷接機組電控系統(tǒng)的設計中，筆者采用了ＰＲＯＦＩＢＵＳ現(xiàn)場總線技術，其總控系統(tǒng)與各分系統(tǒng)的接口芯片采用了ＳＰＣ３。

２ ＰＲＯＦＩＢＵＳ總線和ＳＰＣ３芯片簡介

２．１ ＰＲＯＦＩＢＵＳ總線

ＰＲＯＦＩＢＵＳ－ＤＰ是歐洲首屈一指的開放式現(xiàn)場總線系統(tǒng)，它的應用領域包括加工制造自動化、過程自動化和樓宇自動化。數(shù)據(jù)通訊采用標準ＲＳ－４８５接口，傳輸速率可達１２Ｍｂｐｓ，傳輸距離可達２３．８ｋｍ，而且響應時間短、抗干擾能力強。通過雙絞線或光纜進行數(shù)據(jù)傳輸，極易擴展，它不但能與執(zhí)行器、傳感器接口進行連接，也可以通過各種專用集成電路（ＡＳＩＣ）和接口模塊來簡化設備的連接，最多可以連接１２５個節(jié)點。

２．２ 智能芯片ＳＰＣ３

根據(jù)傳輸數(shù)據(jù)量的大小和智能化程度，ＳＩＭＥＮＳ公司提供了ＳＰＣ２、ＳＰＣ３、ＬＳＰＭ２等不同種類的芯片來連接ＰＲＯＦＩＢＵＳ－ＤＰ主站與從站。這里筆者選用ＳＰＣ３來完成本系統(tǒng)的設計。ＳＰＣ３（ＳＩＭＥＮＳ ＰＲＯＦＩＢＵＳ ＣＯＮＴＲＯＬＥＲ ）集成了完整的ＤＰ協(xié)議，其中包括方式寄存器、狀態(tài)寄存器、中斷寄存器、各種緩沖器指針和緩沖區(qū)等。該芯片內(nèi)部含有１．５ｋＢ的 ＲＡＭ，帶有１１位地址線的并行８位接口，全部存儲器分為１９２段，每段８個字節(jié)，用戶可以立即尋址。ＳＰＣ３支持所有８位處理機和微處理器。也可以自動完成“字節(jié)轉(zhuǎn)換”，這使得摩托羅拉處理器可以直接正確讀�。保段恢�，通常讀和寫可通過兩個口（８位數(shù)據(jù)總線）來完成。

ＳＰＣ３中集成有一個保護監(jiān)視定時器（ＷＡＴＣＨＤＯＧ），應用處理器出現(xiàn)故障時，ＰＲＯＦＩＢＵＳ－ＤＰ 通信將被禁止，這樣就不至于危及外圍設備。作為ＳＰＣ３的心臟，微處理器（ＭＩＣＲＯ ＳＥＱＵＥＮＣＥＲ）控制著系統(tǒng)整個工作過程。在ＵＡＲＴ中，并行數(shù)據(jù)流和串行數(shù)據(jù)流完成互換。ＳＰＣ３在發(fā)送第一個字符前會產(chǎn)生ＲＴＳ（ＲＥＱＵＥＳＴ－ＴＯ－ＳＥＮＤ）信號，即請求發(fā)送信號。另外，ＳＰＣ３還具有自動辨識波特率（９．６ｋ～１２Ｍｂｐｓ）的功能。

３ 在ＺＪ１９Ｅ電控系統(tǒng)中的應用

ＺＪ１９Ｅ卷接機組電控系統(tǒng)選擇西門子公司工控機作為主站，與觸摸屏組成人機界面采用ＰＲＯＦＩＢＵＳ總線技術和美國Ｗｏｎｄｅｒｗａｒｅ公司的Ｉｎ-Ｔｏｕｃｈ７．０工業(yè)組態(tài)軟件實現(xiàn)與重量控制系統(tǒng)、質(zhì)量檢測系統(tǒng)等從站的通訊與數(shù)據(jù)交換。在每個ＤＰ從站中都有ＳＰＣ３芯片及其相關的硬件電路。主站上可以設置各種參數(shù)，如：機器運行速度、進料情況、煙支數(shù)量、煙支稀釋度上下限、煙支重量上下限等。從站參照這些設定值來控制機器的正常運轉(zhuǎn)；而機器動態(tài)、靜態(tài)的各種參數(shù)則由每個從站進行搜集整理并可在主站上一覽無余。中間的數(shù)據(jù)傳輸就是ＰＲＯＦＩＢＵＳ的功勞了。每一個模塊（主、從站）的功能實施均可依靠軟件來完成。整個電控系統(tǒng)的框圖如圖１所示。

３．１ 硬件設計

圖２所示是本系統(tǒng)的硬件框圖。ＡＴ８９Ｃ５２是采用先進的ＣＭＯＳ工藝制造的８位微控制器。它具有并行可編程功能的非易失性ＦＬＡＳＨ存儲器，是８０Ｃ５１的派生器件。該控制器具有運算速度快、兼容ＭＣＳ５１指令集的特點，可以閃速可編程、可擦除。它有三個１６位定時／計數(shù)器