(一)ICL7135功能介绍

ICI7135是4位双积分A/D转换芯片,可以转换输出±20000个数字量,有STB选通控制的BCD码输出,与微机接口十分方便.ICL7135具有精度高(相当于14位A/D转换),价格低的优点.其转换速度与时钟频率相关,每个转换周期均有:自校准(调零),正向积分(被测模拟电压积分),反向积分(基准电压积分)和过零检测四个阶段组成,其中自校准时间为10001个脉冲,正向积分时间为10000个脉冲,反向积分直至电压到零为止(最大不超过20001个脉冲).故设计者可以采用从正向积分开始计数脉冲个数,到反向积分为零时停止计数.将计数的脉冲个数减10000,即得到对应的模拟量.图1给出了ICL7135时序,由图可见,当BUSY变高时开始正向积分,反向积分到零时BUSY变低,所以BUSY可以用于控制计数器的启动/停止.

图1 1CL7135时序

ICL7135引脚图

ICL7135为DIP28封装,芯片引脚排列如图2所示

图2 1CL7135芯片引脚

ICL7135引脚功能及含义如下:



(1)与供电及电源相关的引脚(共7脚)

.-V:ICL7135负电源引入端,典型值-5V,极限值-9V;

.+V:ICL7135正电源引入端,典型值+5V,极限值+6V;

.DGND:数字地,ICL7135正,负电源的低电平基准;

.REF:参考电压输入,REF的地为AGND引脚,典型值1V,输出数字量=10000×(VIN/VREF);

.AC:模拟地,典型应用中,与DGND(数字地)"一点接地";

.INHI:模拟输入正;

.INLO:模拟输入负,当模拟信号输入为单端对地时,直接与AC相连.

(2)与控制和状态相关的引脚 (共12脚)

.CLKIN:时钟信号输入.当T=80ms时,fcp=125kHz,对50Hz工频干扰有较大抑制能力,此时转换速度为3次/s.极限值fcp=1MHz时,转换速度为25次/s.

.REFC+:外接参考电容正,典型值1μF.

.REFC-:外接参考电容负.

.BUFFO:缓冲放大器输出端,典型外接积分电阻.

.INTO:积分器输出端,典型外接积分电容.

.AZIN:自校零端.

.LOW: 欠量程信号输出端,当输入信号小于量程范围的10%时,该端输出高电平.

.HIGH:过量程信号输出端,当输入信号超过计数范围(20001)时,该端输出高电平.

.STOR:数据输出选通信号(负脉冲),宽度为时钟脉冲宽度的一半,每次A/D转换结束时,该端输出5个负脉冲,分别选通由高到低的BCD码数据(5位),该端用于将转换结果打到并行I/O接口.

.R/H:自动转换/停顿控制输入.当输入高电平时;每隔40002个时钟脉冲自动启动下一次转换;当输入为低电平时,转换结束后需输入一个大于300ns的正脉冲,才能启动下一次转换.

.POL:极性信号输出,高电平表示极性为正.

.BUSY:忙信号输出,高电平有效.正向积分开始时自动变高,反向积分结束时自动变低.



(3)与选通和数据输出相关的引脚(共9脚)

.B8～B1:BCD码输出.B8为高位,对应BCD码;

.D5:万位选通;

.D4～D1:千,百,十,个位选通.

ICL7135主要参数：

ICL7135典型应用电路图

ICL7135外接阻容的典型应用如图3所示.

由于单片机资源的宝贵,如果采用MCl4433的接口方法,将占用8条以上端口线,下面重点介绍一种利用BUSY信号特点的"转换"方式,大大地减少了对单片机资源的占用.

图3 ICL7135典型应用

　

ICL7135与MCS-51的连接可参照MCLl4433与处理器连接方法,依次读出万位到个位的BCD码.本节采用另外一种方法,重点推荐采用计数法进行A/D"转换"的方法.ICL7135与MCS-51连接如图4所示.

图4 1CL7135与MCS51连接

(1)硬件连接.

设MCS-51的外接晶振fosc=6MHz,则ALE输出约为1MHz,将ALE信号输入CD4040的CLK引脚.CD4040是由12个T型触发器组成的串行二进制计数器/分频器,有12个分频输出端,Q1～Q12,最大分频系数为212=4096,由于CD4040的所有输入,输出端都设有缓冲器,所以有较好的噪声容限.CD4040的Q2输出是对ALE进行了22=4分频,故输入ICL7135的时钟为1MHz/4=250kHz,可得TCP=1/250ms=0.004mS,由于一次转换最多需(10001+10000+20001)=40002个脉冲,故转换一次需0.004×40002≈160ms,因此ICL7135的转换速度为6.25次/s.选择这一频率,以牺牲ICL7135抗工频干扰为代价,使MCS-51的16位计数器能一次计数A/D"转换"的CP脉冲数.在满电压输入时,BUSY宽度为正向积分10000个CP脉冲,反向积分20001个CP脉冲(总计30001个CP脉冲).在fosc=6MHz情况下,8031内部定时频率为6MHz/12=500kHz,比ICL7135时钟频率250kHz大了1倍.在满刻度电压输入时,定时器计数值应为30 001×2=60002,不超过MCS-51的16位计数的最大可计数值(216),故在BUSY高电平期间,计数器计数值除以2,再减去10000(2710H),余数就是被测电压的数值.

(2)程序设计.

假定将转换的结果(二进制)存放在R3,R2寄存器中,其中R3存放高位.

程序清单如下:

JB P3.2,$ ;等待BUSY变低(A/D转换结束)

MOV TL0,#0

MOV THO,#0 ;16位计数器初值清0

MOV TMOD,#01H ;TO定时,方式1(16位定时)

JNB P3.2,$ ;等待BUSY变高(A/D转换开始)

SETB TR0 ;启动定时

JB P3.2,$ ;等待A/D结束

CLR TR0 ;停定时

CLR C

MOV A,THO

RRC A ;高位除以2

MOV R3,A ;存高位

MOV A,TL0

RRC A ;低位除以2

MOV R2,A ;存低位

CLR C

SUBB A,#10H ;低位减10H

MOV R2,A

MOV A,R3

SUBB A,#27H ;高位减27H

MOV R3,A

RET

提示:现在市场上许多常见的4位半数字万用表就是采用类似上述转换芯片

图5 UART接口电路

图6 UART接口电路

图7 典型应用示意图

图8 驱动液晶显示器电路图

图9 4_1/2位数的A/D复用共阳极LED显示屏电路

图10 ICL7135的8255，80C48接口电路

图11 LM311时钟源

ICL7135的MC6800，MCS650X接口电路

图12 ICL7135的MC6800，MCS650X接口电路