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1、有用的分布式数据采集和操纵系统一 引言液体的液位测量在工业生产中特不普遍， 应用领域也比较广， 例 如：自来水位的测量和操纵， 石油管道和储油罐的油位的测量等。 高精度的传感器可用于这些测试系统中来感知传递压力、流量、 温度等信号， 把这些信号变成电信号， 然后通过放大、 A/D 转换、 送入单片机处理后，最后发送到远方的PC机，如此可实现对现场的液位情况进行实时监控， 从而向被控单元发出指令， 采取相 应的动作。整个系统的框图如下：珏*f席WbW T|T*R 卜T 091 p1 】1工1帧郎甘1二具体的实现过程1.放大部分：TLC4502双路自校准低噪声高速运算放大器的应 用。集成运算放大器
2、种类专门多， 在各类仪表及操纵电路中要求运算 放大器必须具有高精度， 高共模抑制比和低温漂等性能。 目前采 纳的周密运算放大器都具有外接调零电位器输入端，应用时首先对其失调调零。由于电路复杂，给调试带来不便。美国TI仪器公司研制生产的TLC4502周密型双运算放大器，采纳自动校准技 术，在上电时将输入失调电压自动调整为零，使用起来十分方便，同时也节约了 PCB板和外部分离元件，该器件的管脚排列如下图 所示：7dd+2 OUT2怕2IN +OUTUN-1IN +VDD -7GNDTLC4502自动校准运算放大器在片内利用对数字与模拟信号的处 理，可在上电时输入失调电压自动校准为零。完成自动校准一
3、般需要300ms的时刻，连续校准时可在（土）3叮 范围内反复进行。一旦校准完成，大部分校准电路将脱离信号通道并被关断， 如此，校准电路对信号通道几乎无阻碍，这也使得TLC4502在校准周期结束之后能够完全象其他周密运算放大器一样使用。TLC4502具有高精度，高增益，良好的电源抑制比，驱动能力强 等特点，可广泛应用于数据采集，数字音频，工业操纵等领域。 在本系统中，用来放大从传感器出来的微弱信号，具体电路如图1:2. A/D转换部分。TLC1549-带串行操纵的10位模数转换器的 应用从放大器出来的电压信号进入到 A/D转换器以形成单片机便于 处理的数字信号。在该设计中，采纳了美国TI公司生产
4、的10位 模数转换器TLC1549它采纳CMOS：艺，具有内在的采样和保 持，采纳差分基准电压高阻输入，抗干扰，可按比例量程校准转 换范围，总不可调整误差达到(土)1LSB Max(4.8mv)，占地面积小等特点。REF +ANALOG INREF-GNDI/O CLOCKDATA OUT cs其工作原理为：在芯片选择（/CS）无效情况下，I/O CLOCK最 初被禁止且DATA OU处于高阻状态。当串行接口把/CS拉至有 效时，转换时序开始同意 I/O CLOCK工作并使DATA OUT兑离高 阻状态。串行接 口然后把I/O CLOCK序列提供给I/O CLOCK并 从DATA OUT接收前
5、次转换结果。I/O CLOCK从主机串行接口接 收长度在 10 和 16 个时钟之间的输入序列。开始 10 个 I/O 时钟 提供采样模拟输入的操纵时序。 在/CS的下降沿，前次转换的MSB 出现 10 个时钟长度 ，那么在 10 个时钟的下降沿，内部逻辑把 DATA OU拉至低电平以确保其余位的值为零。在正常进行的转 换周期内，规定时刻内 /CS 端高电平至低电平的跳变可终止改周 期，器件返回初始状态 （输出数据寄存器的内容保持为前次转换 结果）。由于可能破坏输出数据，因此在接近转换完成时要小心 防于止/CS被拉至低电平。时序图如图2:皿LTL离随态DATA OUT3(上衩蔽换的敕据钱换底購
6、由于它采纳串行输出的方式，占地面积小，方便灵活，与单片机 的接口也简单，电路如图3:该软件部分为，其中，入口参数：使用累加器A,进位标志CY及工作寄存器R7;出口参数：20H单元存放转换结果的低 8位，21H单元存放转换结果的高 2位。AADCCON MOV 20H #00HMOV 21H #00H ;结果单元清零MOV R7 #0AH ; A/D转换位数标志CLR P1.4 ;选通 TLC1549LOOP：1 MOV C， P1.0 ；读转换结果送至 CYMOV A， 20H ；转换结果移至结果单元RLC AMOV 20H， AMOV A， 21HRLC AMOV 21H,ASETB P1.
7、2 ；形成移位脉冲CLR P1.2DJNZ R7, L00P1;转换结束否？SETB P1.4 ； TLC 1 549复位并进行一次转换RET;上述程序执行时刻约 120ys3. R S485 接口芯片部分75LBC184放大的电压信号通过 A/D转换由单片机处理后，要传送到远方的 PC机，以便达到实时监控的目的。以单片机为主体构成的分布 式数据采集和操纵系统，因为其电路结构简单，工作可靠性高而 被广泛应用在工业操纵中。目前广泛使用的单片机产品都集成了 串行通信接口，使用串行通信接口，通过RS485接口驱动芯片就 能够构成总线型通信网络，把多台单片机系统连接成一个分布式 数据采集和操纵系统。但为了克服单片机的不足，引入了 PC机， 采纳主从式结构模式，即 PC机为主机，分布在现场的各个单片 机系统为从机，其结构如下图所示。控刹商I1对徽3PC机串行口为标准的 RS232口，依照标准规定：RS232采纳负逻 辑，同时传输距离短，一般用于 20m以内的通信。而关于大多数
