一、引言
液體的液位測(cè)量在工業(yè)生產(chǎn)中非常普遍，應(yīng)用領(lǐng)域也比較廣，例如：自來(lái)水位的測(cè)量和控制，石油管道和儲(chǔ)油罐的油位的測(cè)量等。高精度的傳感器可用于這些測(cè)試系統(tǒng)中來(lái)感知傳遞壓力、流量、 溫度等信號(hào)，把這些信號(hào)變成電信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)放大、A/D轉(zhuǎn)換、送入單片機(jī)處理后，最后發(fā)送到遠(yuǎn)方的PC機(jī)，這樣可實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的液位情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而向被控單元發(fā)出指令，采取相應(yīng)的動(dòng)作。整個(gè)系統(tǒng)的框圖如下：
二、具體的實(shí)現(xiàn)過(guò)程
1. 放大部分：TLC4502－雙路自校準(zhǔn)低噪聲高速運(yùn)算放大器的應(yīng)用。
集成運(yùn)算放大器種類很多，在各類儀表及控制電路中要求運(yùn)算放大器必須具有高精度，高共模抑制比和低溫漂等性能。目前采用的精密運(yùn)算放大器都具有外接調(diào)零電位器輸入端，應(yīng)用時(shí)首先對(duì)其失調(diào)調(diào)零。由于電路復(fù)雜，給調(diào)試帶來(lái)不便。美國(guó)TI儀器公司研制生產(chǎn)的TLC4502精密型雙運(yùn)算放大器，采用自動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù)，在上電時(shí)將輸入失調(diào)電壓自動(dòng)調(diào)整為零，使用起來(lái)十分方便，同時(shí)也節(jié)省了PCB板和外部分離元件，該器件的管腳排列如下圖所示：
TLC4502自動(dòng)校準(zhǔn)運(yùn)算放大器在片內(nèi)利用對(duì)數(shù)字與模擬信號(hào)的處理，可在上電時(shí)輸入失調(diào)電壓自動(dòng)校準(zhǔn)為零。完成自動(dòng)校準(zhǔn)一般需要300ms的時(shí)間，連續(xù)校準(zhǔn)時(shí)可在（±）3μV范圍內(nèi)反復(fù)進(jìn)行。一旦校準(zhǔn)完成，大部分校準(zhǔn)電路將脫離信號(hào)通道并被關(guān)斷，這樣，校準(zhǔn)電路對(duì)信號(hào)通道幾乎無(wú)影響，這也使得TLC4502在校準(zhǔn)周期結(jié)束之后可以完全象其他精密運(yùn)算放大器一樣使用。
TLC4502具有高精度，高增益，良好的電源抑制比，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集，數(shù)字音頻，工業(yè)控制等領(lǐng)域。在本系統(tǒng)中，用來(lái)放大從傳感器出來(lái)的微弱信號(hào)，具體電路如圖1：
圖1
2. A/D轉(zhuǎn)換部分：TLC1549－帶串行控制的10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用。
從放大器出來(lái)的電壓信號(hào)進(jìn)入到A/D轉(zhuǎn)換器以形成單片機(jī)便于處理的數(shù)字信號(hào)。在該設(shè)計(jì)中，采用了美國(guó)TI公司生產(chǎn)的10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器TLC1549。它采用CMOS工藝，具有內(nèi)在的采樣和保持，采用差分基準(zhǔn)電壓高阻輸入，抗干擾，可按比例量程校準(zhǔn)轉(zhuǎn)換范圍，總不可調(diào)整誤差達(dá)到（±）1LSB Max(4.8mv)，占地面積小等特點(diǎn)。
其工作原理為：在芯片選擇（/CS）無(wú)效情況下，I/O CLOCK最初被禁止且DATA OUT處于高阻狀態(tài)。當(dāng)串行接口把/CS拉至有效時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)序開(kāi)始允許I/O CLOCK工作并使DATA OUT脫離高阻狀態(tài)。串行接 口然后把I/O CLOCK 序列提供給I/O CLOCK并從DATA OUT接收前次轉(zhuǎn)換結(jié)果。I/O CLOCK從主機(jī)串行接口接收長(zhǎng)度在10和16個(gè)時(shí)鐘之間的輸入序列。開(kāi)始10個(gè)I/O時(shí)鐘提供采樣模擬輸入的控制時(shí)序。在/CS的下降沿，前次轉(zhuǎn)換的MSB出現(xiàn)10個(gè)時(shí)鐘長(zhǎng)度 ，那么在10個(gè)時(shí)鐘的下降沿，內(nèi)部邏輯把DATA OUT拉至低電平以確保其余位的值為零。在正常進(jìn)行的轉(zhuǎn)換周期內(nèi)，規(guī)定時(shí)間內(nèi)/CS端高電平至低電平的跳變可終止改周期，器件返回初始狀態(tài)（輸出數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容保持為前次轉(zhuǎn)換結(jié)果）。由于可能破壞輸出數(shù)據(jù)，所以在接近轉(zhuǎn)換完成時(shí)要小心防于止/CS被拉至低電平。時(shí)序圖如圖2：
圖2
由于它采用串行輸出的方式，占地面積小，方便靈活，與單片機(jī)的接口也簡(jiǎn)單，電路如圖3：
TLC1549 AT89C51
圖3
該軟件部分為，其中，入口參數(shù)：使用累加器A，進(jìn)位標(biāo)志CY及工作寄存器R7；出口參數(shù)：20H單元存放轉(zhuǎn)換結(jié)果的低8位，21H單元存放轉(zhuǎn)換結(jié)果的高2位。
AADCCON： MOV 20H，#00H
MOV 21H，#00H ；結(jié)果單元清零
MOV R7，#0AH ；A/D轉(zhuǎn)換位數(shù)標(biāo)志
CLR P1.4 ；選通TLC1549
LOOP1： MOV C，P1.0 ；讀轉(zhuǎn)換結(jié)果送至CY
MOV A，20H ；轉(zhuǎn)換結(jié)果移至結(jié)果單元
RLC A
MOV 20H，A
MOV A，21H
RLC A
MOV 21H,A
SETB P1.2 ；形成移位脈沖
CLR P1.2
DJNZ R7，LOOP1 ；轉(zhuǎn)換結(jié)束否？
SETB P1.4 ；TLC1549復(fù)位并進(jìn)行一次轉(zhuǎn)換
RET ；上述程序執(zhí)行時(shí)間約120μｓ
3. RS485接口芯片部分－75LBC184
放大的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換由單片機(jī)處理后，要傳送到遠(yuǎn)方的PC機(jī)，以便達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。以單片機(jī)為主體構(gòu)成的分布式數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)，因?yàn)槠潆娐方Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠性高而被廣泛應(yīng)用在工業(yè)控制中。目前廣泛使用的單片機(jī)產(chǎn)品都集成了串行通信接口，使用串行通信接口，通過(guò)RS485接口驅(qū)動(dòng)芯片就可以構(gòu)成總線型通信網(wǎng)絡(luò)，把多臺(tái)單片機(jī)系統(tǒng)連接成一個(gè)分布式數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)。但為了克服單片機(jī)的不足，引入了PC機(jī)，采用主從式結(jié)構(gòu)模式，即PC機(jī)為主機(jī)，分布在現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)為從機(jī)，其結(jié)構(gòu)如下圖所示。
