MCS-51高精度A/D接口电路--ICL7135

MCS-51高精度A/D接口电路--ICL7135
ICL7135具有±20000个数的分辨率，而且有BCD码和STB选通信号输出，与微机接口十分方便，因此有很多文章介绍ICL7135作为微机的高精度A/D接口电路。本文与其他文章不同之处是利用ICL7135的“busy”输出信号与单片机MCS-51衔接。
在小型化仪表中，应该以最少的元件完成尽可能多的任务，8031需外接EPROM，剩下的16个I/O口是十分宝贵的。如果利用ICL7135的BCD码和STB选通信号就要占5个I/O口，而利用ICL7135的“busy”端，只要一个I/O和8031内部的一个定时器就可以把ICL7135的数据送入单片机。
为了便于读者理解，首先介绍ICL7135的“busy”端的功能。ICL7135是以双积分方式进行A/D转换的电路。每个转换周期分为三个阶段：
1.自动调零阶段
2.被测电压积分阶段
3.对基准电压进行反积分阶段

以输入电压Vx为例，其积分器输出端（ICL7135的4脚）的波形如图6所示。“busy”输出端（ICL7135的21脚）高电平的宽度等于积分和反积分时间之和。ICL7135内部规定积分时间固定为10001个时钟脉冲时间，反积分时间长度与被测电压的大小成比例。如果利用单片机内部的计数器对ICL7135的时钟脉冲计数，利用“busy”作为计数器门控信号，控制计数器只能在busy为高电平时计数，将这段busy高电平时间内计数器的内容减去10001，其余数便等于被测电压的数值。

图7 定时器T0在MODE1时，其长度为16位
图7是MCS-51定时器的逻辑框图，如果把T0规定为模式1定时器方式。定时器控制端（8031的12脚）接ICL7135的“busy”端。这样就能实现计数器由“busy”控制对单片机1/12时钟频率的计数要求。

图8 ICL7135与8031的接口电路
图8是ICL7135与单片机MCS-51通过“busy”接口的电路图。若8031的时钟采用6MHz晶体，在不执行MOVX指令的情况下，ALE是稳定的1MHz频率，经过4分频可得到250kHz的稳定频率，传给ICL7135时钟输入端，使ICL7135的转换速率为每秒6.25次，选取这一转换速率，一方面照顾ICL7135A/D转换的精度，另一方面为了尽量少占用8031的资源。定时器为16位计数器，最大计数值65535。在6.25次/秒转换速率条件下，满度电压输入时，busy宽度为30001个时钟脉冲。再结合图4.5-1和2可知，8031内部定时器的输入频率是500kHz，比ICL7135的时钟频率（250kHz）高1倍，在满度电压输入时，定时器计数值为30001x2=60002。不超过定时器最大值。在“busy”高电平期间定时器的数值除以2，再减去10001，余数便是被测电压的数值。具体程序如下：

 MCS-51单片机的编程应用范例