一、引言
　　液体的液位测量在工业生产中非常普遍，应用领域也比较广，例如：自来水位的测量和控制，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，然后经过放大、A/D转换、送入单片机处理后，最后发送到远方的PC机，这样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：

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。
　　集成运算放大器种类很多，在各类仪表及控制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。目前采用的精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精密型双运算放大器，采用自动校准技术，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，同时也节省了PCB板和外部分离元件，该器件的管脚排列如下图所示：

　　TLC4502 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。完成自动校准一般需要300ms的时间，连续校准时可在（±）3μV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，这样，校准电路对信号通道几乎无影响，这也使得TLC4502在校准周期结束之后可以完全象其他精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，工业控制等领域。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：

图1

　　2.A/D转换部分：TLC1549－带串行控制的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，采用了美国TI公司生产的10位模数转换器 TLC1549。它采用CMOS工艺，具有内在的采样和保持，采用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（±）1LSBMax（4.8mv），占地面积小等特点。

　　3.工作部分
　　其工作原理为：在芯片选择（/CS）无效情况下，I/OCLOCK最初被禁止且DATAOUT处于高阻状态。当串行接口把/CS拉至有效时，转换时序开始允许I/OCLOCK工作并使DATAOUT脱离高阻状态。串行接口然后把I/OCLOCK序列提供给I/OCLOCK并从DATAOUT接收前次转换结果。I/OCLOCK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控制时序。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DATAOUT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，规定时间内/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，所以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：

　　在该电路中，使用了三片光电耦合器TLP521进行隔离，使得PC机与SN75LBC184之间完全没有了电的联系，提高了工作的可靠性，其工作原理为：当 RS232的RTS端为逻辑电平1（－12V）时，光电耦合器的发光二极管不发光，光敏三极管不导通，输出电平为TTL的逻辑电平1（＋5V），选中 RS485接口芯片的DE端，容许RS485接收，这样，RS232的TXD端就可以发送数据（工作逻辑与RTS端相似）。当RS232的RTS端为逻辑电平0（＋12V）时，光电耦合器的发光二极管发光，光敏三极管导通，输出端为TTL的逻辑电平0（0V），选中RS485接口芯片的RE端，容许 RS485发送。RS485的R端工作时，当其输出为逻辑电平1时，光电耦合器的发光二极管不发光，光敏三极管不导通，借助RS232输出停止时其TXD 电平为－12V，电容被充电到－12V，使其输出也为－12V，即逻辑电平1；当其输出为逻辑电平0，光电耦合器的发光二极管发光，光敏三极管导通，使其输出也为＋5V，也在RS232逻辑电平0的范围之内，即为逻辑电平0。这样，根据PC机和单片机之间的协议，就可实现二者交互式的通信。
4.电源部分
　　电源的稳定性是整个系统能够正常工作的基础，在本设计中，所有的器件都采用常用的＋5V的电压，为了提高电压的稳定性，采用了TI公司生产的固定正输出、低压差稳压器TL750L05。TL750L05必须有输出电容，没有输出电容，则其输出端的电压为锯齿波形状，锯齿波的上升沿随输入电压变化而变化，加输出电容后，可以抑制上述现象，输出电容的范围在0.1uF～1uF内。电路如图6所示：

三、结束语
　　由TI公司的模拟产品TLC4502、TLC1549、SN75LBC184、TL750L05和ATMEL公司的单片机AT89C2051构成的分布式数据采集和控制系统，现已用于监测石油管道的压力，流量和温度等参量，性能良好。该系统的特点为：面积小，占地为5cmΧ6.5cm；性能好，系统运行稳定，同时处理几个物理参量，进行实时监控；操作简单方便。附：该系统的实物图。如下所示：