【转】数字表头芯片ICL7135的特点及原理分析

2010-12-01 22:30阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/1821897635

数字表头芯片ICL7135的特点及原理分析

一、数字表头芯片ICL7135的特点及原理分析。
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

二、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);
·AGND: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AGND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,当输入信号超计数范围(20001)时,该端输出高电平
·STR: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

三、ICL7135主要参数:

电源电压	V+	+6V	温度范围	0℃ to 70℃
电源电压	V-	-9V	热电阻（PDIP封装、qJA(℃/W)）	55
模拟输入电压		V+ to V-	最大结温	150℃
参考输入电压		V+ to V-	最高储存温度范围	-65℃ to 150℃
时钟输入电压		GND to V+

四、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 ICL7135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2^12=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2^2=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30001×2=60002,不超过MCS-51的16位计数的最大可计数值(2^16),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