⑸单片机在使用中P0口要加上拉电阻，一般为10K，因为P0口的驱动能力较低。
2.3 电流电压转换电路设计
由于前端设备温度、压力、流量、液位传感器所输出的为标准电流信号，而电流电压转换电路作用是将传感器输出的4~20mA标准电流信号转换为1~5V标准电压信号作为A/D转换器的输入。电流电压的转换是通过高精度250欧电阻来实现的，在转换完的电压信号后加一电压跟随器。
电压跟随器是用一个三极管构成的共集电路，电压跟随器，顾名思义，就是输入电压与输出电压是相同的[8]，也就是说，电压跟随器的电压放大倍数恒小于且接近于1，电压跟随器的显著特点是输出阻抗低，而输入阻抗高，这使得它在电路中可以起到阻抗匹配的作用，能够使后一级的放大电路更好地工作。换一种说法，当输入阻抗很高时，就对前级电路相当于开路，当输出阻抗很低时，就相当于对后级电路的一个恒流源，也就是说输出电压不受后级电路阻抗的影响。一个相当于对前级电路开路，后级阻抗不影响输出电压常常被用作中间级，起到“隔离”前后级之间的影响的作用。
电压跟随器电路中所选芯片为LCM324，LM324系列器件带有差动输入的四路运算放大器。与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它们有一些显著优点。该四路放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的电源下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。LCM324管脚连接如图2.4所示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。
11
图2.4 LCM324管脚连接图
LCM324特点： ⑴短路保护输出； ⑵真差动输入级；
⑶可单电源工作范围在3V-32V之间； ⑷低偏置电流最大达到100mA； ⑸每封装含四个运算放大器； ⑹具有内部补偿的功能； ⑺共模范围扩展到负电源； ⑻行业标准的引脚排列； ⑼输入端具有静电保护功能。
设计中LCM324内四路运算放大器的连接方式相同，图2.5为其中一路的连接方式。
图2.5 电流电压转换电路原理图
12
2.4 模拟量采集电路设计
A/D转换器的作用是将电流电压转换电路输出的模拟量信号（1~5V电压信号）作为输入并将其转换为数字信号作为单片机的输入信号，由于系统涉及到的参数较多且考虑到实用价值，设计中A/D转换器件采用ADC0809。 2.4.1 ADC0809概述
1、ADC0809内部结构及转换原理
ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道模数转换器，它采用逐次逼近式转换原理，内部分为两大部分，一部分为模拟量多路转换开关，另一部分是A/D转换器。它的输出可以直接与CPU总线连接。
模拟量多路开关内包含8路输入开关和3位地址锁存器/译码器。8路模拟量输入信号可接入8路输入开关。ADDA、ADDB及ADDC3位地址由ALE信号输入锁存，经过译码后决定转换哪一路输入的模拟量信号。
2、ADC0809引脚结构
ADC0809芯片有28条引脚，下面说明各引脚功能。 IN0～IN7：8路输入模拟量通道。 2-1～2-8：8位输出数字量通道。
ADDA、ADDB、ADDC：3位输入地址线，用于选择IN0～IN7 8路模拟输入通道中的某一通道。
ALE：地址锁存允许信号，高电平有效。
START：启动转换信号，脉冲上升沿使0809内部所有寄存器复位，下降沿开始进行A/D转换，转换过程中START应保持低电平。
EOC：转换结束信号，当为高电平时表示A/D转换结束时，转换期间一直为低电平。 OE：输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据，输入高电平时有效。
CLK：时钟脉冲输入端，ADC0809内部没有时钟电路，所需时钟信号需由外界提供。所用的四分频芯片是74HC4040，将74HC4040的8和11引脚接地、16引脚接电源、10引脚接单片机的时钟信号、7引脚接ADC0809的时钟脉冲输入端即可完成四分频。
3、ADC0809工作过程
首先输入3位地址，同时使ALE=1，将输入的3位地址存在地址锁存器内。该地址
13
经过译码选择8路模拟量输入中的一位并将其送给比较器。为START提供上升沿将逐位逼近寄存器SAR复位。START下降沿启动 A/D转换，之后EOC信号变为低电平，表示A/D转换在进行当中。EOC变为高电平时表示A/D转换完成，并将转换结果存入锁存器内，此转换结束信号可用为中断请求信号。当读允许输入端输入高电平时，数据允许输出，A/D转换后的数字量将被输出[9]。
A/D转换后的数字量应立即传送到单片机进行分析。数据传送过程中关键问题在于如何确认转换已完成，只有确认转换已完成ADC0809与单片机之间才能进行数据之间的传送。
4、数据传送方式 ⑴定时传送方式
转换时间对于一种A/D转换为一项是已知和固定的技术指标。例如ADC0809的转换时间是128μs，相当于6MHz的MCS-51单片机共64个机器周期。依据此已知项可设计一延时子程序，A/D转换开始后便调用这个子程序，延迟程序执行完毕，转换肯定也已经完成，接着便可进行数据之间的传送。
⑵查询方式
可以用查询方式，测试EOC的状态，即可确认转换是否已完成，并进行数据间的传送。利用查询方式时ADC0809与单片机接口连接比较自由，但控制时序要由程序产生。
⑶中断方式
中断请求信号为表示转换已完成的信号（EOC），单片机响应中断请求后，执行中断服务程序，读取数据。
无论使用上述哪种方式，转换一旦完成，采用指令便可进行数据之间的传送。首先读允许信号有效时即OE信号有效，便把转换后的数据送给单片机。
由于采用查询方式时单片机与ADC0809之间的连接方式较为简单，且易于控制所以系统中采用的是查询方式。
5、ADC0809的工作时序
ADC0809工作时序如图2.6所示，在此时序图中能得出，三位通道的地址在ALE信号为上升沿时锁存，通过多路模拟开关将对应通道内模拟量传送到模数转换器。内部电路在START信号为上升沿时复位，START信号为下降沿时启动转换，这时EOC信号为低电平状态，逐次逼近需要一定的过程，因此，在这期间，模拟量输入应保持不变，
14
比较器需一次次比较，直至转换结束，此时EOC信号为高电平。如果CPU发出读允许信号即OE为高电平，就可以读出数据。此外ADC0809具有较高的精度和转换速度，受温度的影响也较小。
图2.6 ADC0809工作时序图
2.4.2 ADC0809与单片机接口电路
将四路输入模拟信号转化为数字信号，为数据显示模块提供输入信号。单片机P1.3、P1.4、P1.5输出的三位地址加到通道选择端A、B、C，可作为通道编码。输出数据与P0口连接，START、ALE一起与P3.6相连，CLOCK与74HC4040的时钟输出端口相连，EOC与P3.5相连进行转换结束的判断，OE与P3.7相连作为输出允许控制端,ADC0809接口电路如图2.7所示。
图2.7 A/D转换接口电路原理图
15