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智能仪表测量技术








1　工作时序分析
    ICL7135的工作原理和内部电路在很多参考资料上都有说明，在此只为论述问题的方便分析其时序（图1）。
   由图1可知，每一测量过程分为4个阶段：
    1）T0：自动调零阶段。
　　2）T1：信号定时积分阶段　需要10000个时钟周期，积分器电容充电电压正比于外接信号电压。
　　3）T2：反向定速积分阶段　*大20001个时钟周期，积分器接到参考电压反向积分。
    4）T3：零积分　T0＋T3共占10001个时钟周期。
　　BUSY（ICL7135第21脚）：积分器在积分过程中（T1＋T2），BUSY输出高电平，积分器反向积分过零后输出低电平。
　　RUN／HOLD：启动A／D转换器。该端接高电平时，7135为自动连续转换，每隔40002个时钟周期完成一次A／D转换；该端为低电平时，转换结束后保持转换结果，输入一个正脉冲后启动另一次转换。
　　由以上分析可知，T2的时间长短正比于输入电压，求出一已知电压的T2值以及待测电压的T2值，根据它们的线性关系，即可求出该测量电压大小。在此，可以求出BUSY信号脉冲的宽度，然后根据下文提出的一种算法求出电压值。
　　利用89c52内部的T1定时器来对BUSY脉冲计时，在求此脉冲宽度的程序中，采用中断法。在定时／计数器的工作方式控制寄存器TMOD中有一个门控位GATE，当GATE＝1时，只有当INT1端口为高电平且TR1置位为1时才选通定时／计数器工作。利用这一功能，我们把BUSY信号接到INT1，即可实现BUSY高电平期间T1自动计数。同时设置中断系统为负跳变产生中断，即利用BUSY信号的下降沿对89c52产生一中断信号，此时T1停止计数并读入T1值交由相关程序处理。其工作原理如图2所示。因为并不需要ICL7135一直自动运行，所以另外用P3．5控制起停。
2　硬件原理
    由上面分析，我们得出下面的原理示意图3。
3　消除误差的校正方法及部分程序代码
　　因为中断响应的延时以及电路的零漂，共模干扰等因素，测得的BUSY信号宽度有一定误差，所以提出下面的校正算法来计算待测电压。
　　假设对应上图Vi采集后定时／计数器T1的计数值为Ni，同理Vref对应Nref，Vg对应Ng则：

　　其中N1为定时积分T1时间段计数值，N2i为对Ni定速积分T2时间段计数值，N2r为对Nref定速积分T2时间段计数值，N2g为对Ng定速积分T2时间段计数值，K为放大器放大倍数，Kt为计数值与采样的电压值之比值，为一固定系数，N3为因为中断延时等导致的计数误差，Vs为一切折算到多路开关输入端的零漂及共模干扰等干扰电压。所以，

　　由以上几式可见，N3在分子和分母中因为两个计数值相减均被抵消掉了。而且Vi和K，Vs均无关，即从根本上消除了多路开关的导通电阻和电路中的其他零漂、时漂对测量的影响，又因为Vg＝0，上式可以进一步化简求出为：

　　经过以上三次采样，我们即可以求出待测电压Vi的大小。与此相关的部分程序代码（C51编写）如下：

4　实际应用及结论
　　ICL7135的这种用法及对应的校正算法在所研制的智能温控仪中得到了应用，精度符合要求，运行效果良好。实践证明，该方法节省了单片机的硬件资源，而且精度高，抗干扰能力强。
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