7135 與 PIC 單片機(jī)的串行連接 - 基于ICL7135與PIC單片機(jī)的溫度變送器

　　由7135 的轉(zhuǎn)換原理可知，可以通過(guò)脈沖計(jì)數(shù)的方式獲得測(cè)量的結(jié)果，且只需要 3 條控 制線 CLK，BUSY，POL。Microchip 推出的 PIC 系列單片機(jī)具有驅(qū)動(dòng)能力大，抗干擾能力強(qiáng)，價(jià)格適中等優(yōu)點(diǎn)。其推出的 PIC16F6X 系列，有 2~4K FLASH 內(nèi)存，1 個(gè) 16 位定時(shí)器，2 個(gè)CCP 比較/捕捉模塊，多于 22 個(gè) I/O，唯一的遺憾是沒(méi)有符合 7135 的采樣時(shí)鐘?？紤]到儀表需要通信及隔離模擬變送輸出，采用 16M 晶振，利用 16 位定時(shí)器 T1 作為 7135 的同步計(jì)數(shù) 脈沖，BUSY 接于 CCP1 引腳，工作于捕捉方式，用于測(cè)量脈沖寬度;而 7135 的 CLK 時(shí)鐘，則利用 CPU 的晶振接于高速反相器，再經(jīng)分頻取出。考慮到采樣速度及對(duì) 50Hz 電源的抗干擾影響，以及溫度變量的慣性大的特點(diǎn)，取 CLK="250kHz"，采樣速度約為 4 次/min。系統(tǒng)硬 件聯(lián)接如圖 2：

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　　在實(shí)際應(yīng)用中，監(jiān)測(cè)的對(duì)象為玻璃熔爐的溫度，采用熱電偶將信號(hào)采集到變送器。作為溫度變送器還必須要考慮環(huán)境溫度的影響。其次，還要考慮到器件的溫度漂移，必須在后期 得到的數(shù)據(jù)對(duì)這兩個(gè)干擾量進(jìn)行處理才能得到真實(shí)的溫度值。因此在模擬量的輸入部分有三個(gè)量需要采集，通過(guò)多路模擬開(kāi)關(guān)隔離，再將信號(hào)送給運(yùn)算放大器后進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。在 A/D 轉(zhuǎn)換部分，由于 ICL7135 本身沒(méi)有自帶的參考電壓，因此設(shè)計(jì)中必須配以精確的參考電壓源。

　　實(shí)際應(yīng)用中采用的是 TL431 可調(diào)電壓基準(zhǔn)，應(yīng)用中達(dá)到了生產(chǎn)要求，效果良好。在變送器的輸出部分則需加以隔離并且 MAX485 的輸出端接以上，下拉電阻。

　　4 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的計(jì)算處理

　　定時(shí)器 T1 的時(shí)鐘和 7135 的時(shí)鐘不是同一個(gè)輸入，T1 的時(shí)鐘為系統(tǒng)時(shí)鐘的 1：128 分，而 7135 的 CLK 為 125KHz，為 CPU 引腳輸出的方波脈沖。7135 的 BUSY 腳接 CPU 具有電平中斷功能的引腳，這樣當(dāng) BUSY 為高時(shí)便開(kāi)始計(jì)入脈沖數(shù)，直到一次轉(zhuǎn)換完畢。對(duì)熱電偶通道所測(cè)得的數(shù)據(jù)根據(jù)其電壓—溫度特性表進(jìn)行處理后得到其 溫度值，對(duì)溫度飄移則視 POLARITY 的極性而定，若為正則將其用熱電偶溫度值減去，否則則加。環(huán)境溫度直接相加。溫度數(shù)據(jù)處理完畢等待上位機(jī)發(fā)送指令上傳即可。

　　5 軟件設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)中含有以下幾個(gè)處理模塊：初始化及主程序模塊，中斷處理模塊，數(shù)據(jù)處理及傳送控制輸出模塊。其中中斷處理模塊包括通訊中斷，捕捉中斷處理。數(shù)據(jù)處理及傳送控制輸出模塊則包括溫度對(duì)象的數(shù)據(jù)處理，串行通訊的接收與發(fā)送控制。以下簡(jiǎn)要介紹主程序運(yùn)行流程與 7135 電平中斷處理。程序流程如下：

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　　在 A/D 轉(zhuǎn)換過(guò)程中，因?yàn)?BUSY 腳上升沿時(shí)開(kāi)始脈沖計(jì)數(shù)，下降沿是計(jì)數(shù)即完畢，所得結(jié)果 存放在 CCP 寄存器中，它是分 CCPR1H 與 CCPR1L 高、低兩個(gè)字節(jié)共 16 位寄存器。將 CCPR1H左移 4 位加上 CCPR1L 再減去 10001，即為 A/D 轉(zhuǎn)換脈沖的計(jì)數(shù)值。將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)按前述方法由軟件進(jìn)行進(jìn)一步處理。對(duì)采樣數(shù)據(jù)的處理過(guò)程中，可取對(duì)每 4 次或 8 次采樣值進(jìn)行脈沖 濾波，或可以結(jié)合其他濾波方法一起例如一階濾波方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，送顯，控制，這樣能使測(cè)量更準(zhǔn)確，顯示更穩(wěn)定。為保證生產(chǎn)的持續(xù)穩(wěn)定進(jìn)行提供有力保障。

　　6 結(jié)束語(yǔ)

　　此溫度變送器的工作環(huán)境相當(dāng)惡劣，靜電干擾非常大，在調(diào)試過(guò)程中甚至出現(xiàn)了芯片被靜電激穿燒壞的現(xiàn)象，在串行通信的前端加光耦隔離并對(duì) MAX485 芯片 A、B 分別上拉到電源和下拉到地起到了良好的保護(hù)作用，在長(zhǎng)時(shí)間的使用期間此變送器無(wú)論是在穩(wěn)定性、精度、 實(shí)時(shí)性還是安全性上都表現(xiàn)良好，滿足了實(shí)際生產(chǎn)的需要。