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1.引言 用集成編、譯碼器組成的主從式有線(xiàn)測控系統的一般結構如圖1所示，其基本工作原理是每個(gè)現場(chǎng)控制模塊或探測模塊上的譯碼器都可預先通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)設定一個(gè)固定的地址碼（根據測控系統完成任務(wù)的不同，各模塊地址可以是互相獨立的，也可以是相同或局部相同的），計算機要檢測或控制某個(gè)模塊時(shí)，由嵌入在控制器中的編碼器通過(guò)數據通訊總線(xiàn)向各現場(chǎng)模塊發(fā)出相應的地址檢測編碼信號，各現場(chǎng)模塊會(huì )同時(shí)接收到這一信號并與自己設定的譯碼信號進(jìn)行比較判斷，若某一模塊的譯碼器被設定的地址碼與數據通訊總線(xiàn)上接收到的地址碼相同，就通過(guò)應答編碼器向數據通訊總線(xiàn)上發(fā)送應答信號并改變自己輸出端的輸出狀態(tài)去執行相應的控制或檢測功能，計算機則根據應答信號對模塊的當前狀態(tài)作出判斷。 包含有各種導電離子的自然水（包括海水、湖水，河水，雨水、自來(lái)水和地下水等）在外施電場(chǎng)的作用下，水中的離子作定向運動(dòng)而形成電流。我們稱(chēng)其為水具有的導電特性。利用水的導電特性與集成編譯碼技術(shù)可以在很多領(lǐng)域實(shí)現測控的目的。下面我們討論以美國摩托羅拉公司生產(chǎn)的編碼器MC145026和譯碼器MC145028為基礎構成的水位檢測系統。 2.集成編譯碼器MC145026/28性能簡(jiǎn)介 由美國摩托羅拉公司生產(chǎn)的編碼器MC145026和譯碼器MC145028（系列產(chǎn)品中還包括有MC145027，MC145029，MC145030等），作為一種新型實(shí)用的編、譯碼器已廣泛應用于通信與控制領(lǐng)域。編碼器的抗干擾能力強，工作穩定可靠，譯碼器也具有很強的脈沖鑒別能力，可靠性好。編、譯碼器之間的發(fā)送和接收可以是有線(xiàn)傳輸，亦可以通過(guò)無(wú)線(xiàn)電波、超聲波、紅外線(xiàn)等方式進(jìn)行無(wú)線(xiàn)傳輸，其工作電壓可在4.5～18V范圍內選擇。編、譯碼器芯片的靜態(tài)工作電流分別為零點(diǎn)幾微安、幾百微安，其引腳排列如圖2所示： 圖2 MC145026和MC145028引腳排列圖 編碼器MC145026的1～9腳是地址或數據輸入端，每位可有三種狀態(tài)：高電平、低電平、開(kāi)路，利用其不同的組合與MC145028配對時(shí)可產(chǎn)生39=19683種不同的編碼。數據從第15腳Data Out串行輸出，每位數據用兩個(gè)數字脈沖表示（如圖3所示）：兩個(gè)連續的寬脈沖表示“1”，兩個(gè)連續的窄脈沖表示“0”，一寬一窄表示開(kāi)路。Rs、CT、RT外接電阻電容決定其內部時(shí)鐘振蕩器的振蕩頻率。TE是發(fā)送控制端，低電平有效。若TE為低電平時(shí)，振蕩器起振（TE平時(shí)處于高電平，使編碼振蕩器停振，此時(shí)靜態(tài)電流非常�。�，發(fā)送數據，1個(gè)發(fā)送周期將9位數據重復發(fā)送2次。 圖3 MC145026工作波形 MC145028的A1～A9是9位地址碼輸入端。外部數據從引腳9輸入，當其9位地址開(kāi)關(guān)設定的狀態(tài)與編碼器連續二次發(fā)送來(lái)的數據相同時(shí)，第11腳VT，也即其狀態(tài)輸出端，由低電平變?yōu)楦唠娖�，表示數據接收有效。R1、C1、R2/C2外接電阻電容決定頻率范圍。 3.編譯碼外接阻容振蕩元件的選擇 要使得編、譯碼器正常工作，就應合理地選擇外接電路的阻容元件。振蕩器的工作頻率f為 CTC=CTC+Clayout+12 通常: 實(shí)際工作中常按下式考慮： C=CTC+20 編碼器的阻容振蕩元件RS,CTC,RTC一般要求為：RS≥2RTC，RS≥20KΩ, RTC≥10kΩ,400pF 譯碼器的振蕩頻率f為 R1C1=3.95 RTC CTC，R2C2=77 RTC CTC，且一般要求R1≥10KΩ, C1≥400pF, R2≥100KΩ, C2≥700pF。 4.集成編、譯碼器在檢測水位中的應用 利用水的導電特性與集成編碼器MC145026和譯碼器MC145028可以可靠地實(shí)現對水位的數字化自動(dòng)檢測與控制。我們的實(shí)驗系統框圖如圖4所示。水位檢測儀主要由80C31和外圍擴展芯片MC145026，MC145028組成。為了適應計算機采用二進(jìn)制處理信息的特點(diǎn)，使檢測系統能可靠工作，在地址編碼時(shí)只采用高電平與低電平兩種編譯碼狀態(tài)，最多可以發(fā)送29=512種編碼�，F場(chǎng)檢測模塊則包括編譯碼芯片MC145026，MC145028和相應的其他一些芯片組成，各譯碼器地址設定不同�？蓪⒌刂窂男〉酱筮f增設定，每一厘米（或根據檢測精度要求設置）相對應一個(gè)檢測模塊（地址），根據此判斷水位的高低。系統工作時(shí)，水位檢測儀通過(guò)80C31控制擴展的編碼電路MC145026發(fā)送遞增地址碼（初值和現場(chǎng)檢測模塊的最小的地址碼相同），信號經(jīng)數據通訊總線(xiàn)，水介質(zhì)發(fā)送到處于水下的各個(gè)檢測模塊接收端。各檢測模塊在接收到信號后將與自己內部產(chǎn)生的譯碼信號進(jìn)行比較，只有地址碼和水位檢測儀發(fā)送的地址碼相同的檢測模塊接收才有效。此時(shí)該檢測模塊輸出端VT將變高，并將此信息通過(guò)專(zhuān)門(mén)的電路和數據通訊總線(xiàn)反饋回水位檢測儀。經(jīng)水位檢測儀內部的MC145028譯碼并經(jīng)80C31處理后轉換為相應的水位值。水面以上的檢測模塊由于空氣的隔絕，接收不到水位檢測儀發(fā)來(lái)的信號，輸出端VT=0, 水位檢測儀綜合處理自己發(fā)出的地址編碼信號和反饋回的接收模塊的信號，可以最終確定水位的高度。比如說(shuō)，水的高度為20cm，20cm以下的檢測模塊的VT端為“1”，20cm以及以上，由于電信號不能在空氣中傳播，VT端為“0”。這樣設計的測量設備量程具有局限性，可以通過(guò)加相應的基準值來(lái)彌補不足。 圖4 水位檢測實(shí)驗系統框圖 用此原理設計的檢測設備功耗很低（靜態(tài)工作電流為零點(diǎn)幾微安、幾百微安），檢測準確，工作溫度范圍廣（芯片的工作溫度范圍為-40℃～+85℃），便于推廣，具有很好的市場(chǎng)前景。 |
