1、ICL7135 的串行采集方式在單片機電壓表中的應用摘要介紹了對芯片 7135 進行串行數據采集的具體方法，同時利用該 方式結構簡單、編程簡潔、占用單片機資源少的特點，給出了用7135 與8952 單片機構成電壓表系統的硬件和軟件設計方法。關鍵詞單片機電壓表 7135在常用的轉換芯片如 0809、7135、7109 等中，7135 與其余幾種有所 不同，它是一種四位半的雙積分轉換器，具有精度高精度相當于14 位二進制數、價格低廉、抗干擾能力強等優點。通常情況下，設計者都是用單片機來并行采集7135 的數據，本文介紹用單片機串行方式采集7135 的數據以實現單片機電壓表和小型智能儀表的設計方案。

2、17135 的串行工作方式117135 的測量周期7135 的測量周期包括下列四相節拍1-自動調零相在該相時，內部+和-輸入與引腳斷幵，且在內部連接到-,基準電容被 充電至基準電壓，系統接成閉環并為自動調零電容充電以補償緩沖放大器、 積分器和比較器的失調電壓。此時，自動調零精度令受系統噪聲的限制，以輸入為基準的總失調小于 102-信號積分相在該相，自動調零環路被打幵，內部的 +和-輸入被連接至外部引腳。在固定的時間周期內，這些輸入端之間的差分電壓被積分。 當輸入信號相對于轉換器電源不反相 -時， -可直接連接至 -以便輸出正 確的共模電壓。同時，在這一相完成的基礎上，輸入信號的極性將被系統所記

3、錄。3 去積分相 該相的基準用于完成去積分任務，此時內部 -在內部連接 -， +跨接至先 前已充電的基準電容，所記錄的輸入信號的極性可確保以正確的極性連接 至電容以使積分器輸出極性回零。輸出返回至零所需的時間正比于輸入信號的幅度。返回時間顯示為數字讀數，并由 1000 確定。滿度或最大轉換值發生在等于的兩倍時。4-積分器返回零相內部的-連接到-，系統接成閉環以使積分器輸出返回到零。通常這相需要 100200 個時鐘脈沖，但是在超范圍轉換后，則需要6200 個脈沖。127135 時序圖圖 1 所示是為常數時的 7135 時序圖，由圖 1 可知在-即信號積分相開 始時，7135 的信號線跳高并一直

4、保持高電平， 直到去積分相結束時才跳回 低電平。在滿量程情況下，這個區域中的最多脈沖個數為 30002 個。 其中去積分相的脈沖個數反映了轉換結果。圖 2 是不同值時的 7135 時序。由圖 2 可見對于不同模擬量輸入， 7135 的 信號的高電平寬度也不同。2 與單片機系統的串行連接在 7135 與單片機系統進行連接時，如果使用 7135 的并行采集方式， 則不但要連接碼數據輸出線， 又要連接碼數據的位驅動信號輸出端， 這樣 至少需要 9 根口線。因此，系統的連接比較麻煩，且編程也非常復雜。而 7135 的串行接法是通過計脈沖數的方法來獲得測量轉換結果的。 由其時序分析可知，在去積分相，其脈

5、沖數與轉換結果具有一一對應 關系。實際上，可以通過單片機例如公司的 51 系列單片機 8952 的定時器 0 也可以使用定時器 1 來計脈沖器。由于，定時器 0 所用的頻率是系統晶振頻率的 112。因此可利用單片機 8952的信號作為 7135 的脈沖輸入。 但要注意，在軟件設計編程中，若指令中不出現指令，端產生的脈沖 頻率將是晶振的 16。至此，便可找到定時器所使用的頻率與單片機系統晶振頻率的關系， 以及7135 所需的頻率輸入與單片機系統晶振頻率的關系為了使定時器 0 的計數脈沖的 7135 工作所需的脈沖同步， 可以將 7135的信號接至 8952 的 320 引腳上，并且將定時器 0

6、的選通控制信號倍 1。此時定時器 0 是否工作將受信號的控制。由上述時序圖可知， 當 7135 開始工作時， 即在積分波形的 -相開始時， 也就是 7135 的信號跳高時，定時器 0 才開始工作，且定時器 0 的 0、0 所 記錄的數據與 7135 的測試脈沖從積分波形的 -相開始時相結束這一區域內 的脈沖稱為測量脈沖存在一定的比例關系。其系統連接圖如圖 3 所示。在這種情況下，由于定時器 0 和 7135 所用的時鐘不是同一路。 因此，應當找到定時器 0 所記錄的數據和測量脈沖之間的某種比例關 系。其比例關系如下=12=6=24其中，為系統晶振頻率；為定時器所用頻率；為單片機輸出的頻率；為

7、7135的測量脈沖頻率；為 7135 所用的輸入頻率，該頻率可通過分頻得 到。為分頻比，該系統中應選為 4。圖 47135 轉換器與系統的連接圖由上述頻率之間的比率關系可知， 9852 的定時器 0 所用的頻率是 7135 的測量脈沖頻率的兩倍。因此，定時器 0 所記錄的脈沖數也是 7135 的測量脈沖的兩倍。 圖中，分頻數可根據 7135 的要求和單片機的時鐘頻率來選擇。 在這里，提倡使用四分頻，這樣可使定時器 0 在對測量脈沖計數時不 會溢出。若使用 4 以上的分頻數，則需在軟件上作一下改進。要得到測量脈沖的個數，只需將定時器所記錄的脈沖個數除以 2 即可。 而要得到轉換結果所對應的脈沖數

8、則應用測量脈沖的個數減去10001。這些轉換通常可通過軟件完成，因此非常簡單。通過轉換結果所對應的脈沖數可得到被測的模擬量。 通過對串行方式的討論可以看出使用這種方法可以不再使用 8255 芯 片來擴展口線。其優點是占用口線少，能節省系統的硬件資源，提高系統的抗干擾能 力，不用添加任何擴展口線器件，從而使系統的成本得到降低。3 基于單片機系統的電壓表設計31 系統的硬件圖 4 所示是單片機電壓表系統中 7135 與單片機系統的典型連接示意 圖。圖中，單片機系統的晶振為 6，單片機的信號頻率為 1；考慮到系統 連接方面和單片機信號頻率范圍等因素，筆者取 7135 的輸入頻率為信號 的四分頻，即選用 125。這樣選用的好處是 0 定時器在對測量脈沖計數時不會產生溢出。32 系統的軟件設計7135 與單片機連接電路的軟件設計系統的程序流程圖如圖5 所示該軟件流程圖由三部分組成。其中轉換子程序是在主程序中調用的，目的是為了不占用很長的中斷 時間。0 計數器設定為方式 1、定時狀態、選通控制設為 1。故控制字設置為 05。由于 0 計數器用的是系統的晶振