ICL7135的串行采集方式在單片機(jī)電壓表中的應(yīng)用

1、icl7135的串行采集方式在單片機(jī)電壓表中的應(yīng)用在常用的a/d轉(zhuǎn)換芯片（如0809、icl7135、icl7109等）中，icl7135與其余幾種有所不同，它是一種四位半的雙積分a/d轉(zhuǎn)換器，具有精度高（精度相當(dāng)于14位二進(jìn)制數(shù)）、價格低廉、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點。通常狀況下，設(shè)計者都是用來并行采集icl7135的數(shù)據(jù)，本文介紹用單片機(jī)串行方式采集icl7135的數(shù)據(jù)以實現(xiàn)單片機(jī)表和小型智能儀表的設(shè)計計劃。1 icl7135的串行工作方式1.1 icl7135的測量周期icl7135的測量周期包括下列四相（節(jié)拍）：（1）auto-zero（自動調(diào)零）相在該相時，內(nèi)部in+和in-輸入與引腳斷開，

2、且在內(nèi)部銜接到anlg-common，基準(zhǔn)被充電至基準(zhǔn)電壓，系統(tǒng)接成閉環(huán)并為自動調(diào)零（autozero）電容充電以補(bǔ)償緩沖、積分器和的失調(diào)電壓。此時，自動調(diào)零精度令受系統(tǒng)噪聲的限制，以輸入為基準(zhǔn)的總失調(diào)小于10v。（2）singal-integrate（信號積分）相在該相，自動調(diào)零環(huán)路被打開，內(nèi)部的in+和in-輸入被銜接至外部引腳。在固定的時光周期內(nèi)，這些輸入端之間的差分電壓被積分。當(dāng)輸入信號相對于轉(zhuǎn)換器電源不反相（no-return）時，in-可挺直銜接至anjg-common以便輸出正確的共模電壓。同時，在這一相完成的基礎(chǔ)上，輸入信號的極性將被系統(tǒng)所記錄。（3）deintegrate（去

3、積分）相該相的基準(zhǔn)用于完成去積分（deintegrate）任務(wù)，此時內(nèi)部in-在內(nèi)部銜接anlg-common，in+跨接至從前已充電的基準(zhǔn)電容，所記錄的輸入信號的極性可確保以正確的極性銜接至電容以使積分器輸出極性回零。輸出返回至零所需的時光正比于輸入信號的幅度。返回時光顯示為數(shù)字讀數(shù)，并由1000（vid/vref）確定。滿度或最大轉(zhuǎn)換值發(fā)生在vid等于vref的兩倍時。（4）zero-integrate（積分器返回零）相內(nèi)部的in-銜接到anlg-common，系統(tǒng)接成閉環(huán)以使積分器輸出返回到零。通常這相需要100200個時鐘脈沖，但是在超范圍（overrange）轉(zhuǎn)換后，則需要6200個

4、脈沖。1.2 icl7135時序圖圖1所示是vid為常數(shù)時的icl7135時序圖，由圖1可知：在signal-integrate（即信號積分）相開頭時，icl7135的busy信號線跳高并向來保持高電平，直到de integrate（去積分）相結(jié)束時才跳回低電平。在滿量程狀況下，這個區(qū)域中的最多脈沖個數(shù)為30002個。其中de integrate（去積分）相的脈沖個數(shù)反映了轉(zhuǎn)換結(jié)果。圖2是不同vid值時的icl7135時序。由圖2可見：對于不同模擬量輸入，icl7135的busy信號的高電平寬度也不同。2 與單片機(jī)系統(tǒng)的串行銜接在icl7135與單片機(jī)系統(tǒng)舉行銜接時，假如用法icl7135的并

5、行采集方式，則不但要銜接bcd碼數(shù)據(jù)輸出線，又要銜接bcd碼數(shù)據(jù)的位驅(qū)動信號輸出端，這樣起碼需要9根i/o口線。因此，系統(tǒng)的銜接比較棘手，且編程也十分復(fù)雜。而icl7135的串行接法是通過計脈沖數(shù)的辦法來獲得測量轉(zhuǎn)換結(jié)果的。由其時序分析可知，在deintegrate（去積分）相，其脈沖數(shù)與轉(zhuǎn)換結(jié)果具有一一對應(yīng)關(guān)系。事實上，可以通過單片機(jī)（例如atmel公司的51系列單片機(jī)at89c52）的定時器t0（也可以用法定時器t1）來計脈沖器。因為，定時器t0所用的clk頻率是系統(tǒng)晶振頻率的1/12。因此可利用單片機(jī)（at89c52）的ale信號作為icl7135的脈沖（clk）輸入。但要注重，在軟件設(shè)

6、計編程中，若命令中不浮現(xiàn)movx命令，ale端產(chǎn)生的脈沖頻率將是晶振的1/6。至此，便可找到定時器所用法的頻率與單片機(jī)系統(tǒng)晶振頻率的關(guān)系，以及icl7135所需的頻率輸入與單片機(jī)系統(tǒng)晶振頻率的關(guān)系。為了使定時器t0的計數(shù)脈沖的icl7135工作所需的脈沖同步，可以將icl7135的busy信號接至at89c52的p3.2（int0）引腳上，并且將定時器t0的選通控制信號gate倍1。此時定時器t0是否工作將受busy信號的控制。由上述時序圖可知，當(dāng)icl7135開頭工作時，即在積分波形的signal-integrate相開頭時，也就是icl7135的busy信號跳高時，定時器t0才開頭工作，且

7、定時器t0的th0、tl0所記錄的數(shù)據(jù)與icl7135的測試脈沖（從積分波形的signal-integrate相開頭時deintegrate相結(jié)束這一區(qū)域內(nèi)的脈沖稱為測量脈沖）存在一定的比例關(guān)系。其系統(tǒng)銜接圖3所示。在這種狀況下，因為定時器t0和icl7135所用的時鐘不是同一路。因此，應(yīng)該找到定時器t0所記錄的數(shù)據(jù)和測量脈沖之間的某種比例關(guān)系。其比例關(guān)系如下：ftime=fosc/12fale=fosc/6freal=fosc/24ficl=fale/n其中，fosc為系統(tǒng)晶振頻率；ftime為定時器所用頻率；fale為單片機(jī)ale輸出的頻率；freal為icl7135的測量脈沖頻率；fic

8、l為icl7135所用的輸入頻率，該頻率可通過dale分頻得到。n為分頻比，該系統(tǒng)中n應(yīng)選為4。由上述頻率之間的比率關(guān)系可知，at98c52的定時器t0所用的頻率是icl7135的測量脈沖頻率的兩倍。因此，定時器t0所記錄的脈沖數(shù)也是icl7135的測量脈沖的兩倍。圖中，分頻數(shù)可按照icl7135的要求和單片機(jī)的時鐘頻率來挑選。在這里，倡導(dǎo)用法四分頻，這樣可使定時器t0在對測量脈沖計數(shù)時不會溢出。若用法4以上的分頻數(shù)，則需在軟件上作一下改進(jìn)。要得到測量脈沖的個數(shù)，只需將定時器所記錄的脈沖個數(shù)除以2即可。而要得到a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果所對應(yīng)的脈沖數(shù)則應(yīng)用測量脈沖的個數(shù)減去10001。這些轉(zhuǎn)換通?？赏ㄟ^軟

9、件完成，因此十分容易。通過a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果所對應(yīng)的脈沖數(shù)可得到被測的模擬量。通過對串行方式的研究可以看出：用法這種辦法可以不再用法8255芯片來擴(kuò)展口線。其優(yōu)點是占用口線少，能節(jié)約系統(tǒng)的硬件資源，提高系統(tǒng)的抗干擾能力，不用添加任何擴(kuò)展口線器件，從而使系統(tǒng)的成本得到降低。3 基于單片機(jī)系統(tǒng)的電壓表設(shè)計3.1 系統(tǒng)的硬件圖4所示是單片機(jī)電壓表系統(tǒng)中icl7135與單片機(jī)系統(tǒng)的典型銜接暗示圖。圖中，單片機(jī)系統(tǒng)的晶振為6mhz，單片機(jī)的ale信號頻率為1mhz；考慮到系統(tǒng)銜接方面和單片機(jī)ale信號頻率范圍等因素，筆者取icl7135的輸入頻率為ale信號的四分頻，即選用125khz。這樣選用的益處是t0定時器在對測量脈沖計數(shù)時不會產(chǎn)生溢出。3.2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計icl7135a/d與單片機(jī)銜接的軟件設(shè)計系統(tǒng)的程序流程圖5所示。該軟件流程圖由三部分組成。其中轉(zhuǎn)換子程序是在主程序中調(diào)用的，目的是為了不占用很長的中斷時光。t0計數(shù)器設(shè)定為方式1、定時狀態(tài)、選通控制設(shè)為“1”。故tmod控制字設(shè)置為“05h”。因為t0計數(shù)器用的是系