ICL7107是一種能直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示器的3音位單片A／D轉(zhuǎn)換器．用它組裝成韻各種數(shù)字化電壓表和電流表，具有外圍元件少．接線簡(jiǎn)單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，配上不同的傳感器后，可用于測(cè)量溫度、壓力、流量等非電量。為了擴(kuò)大ICL7107A／D轉(zhuǎn)換器的功能，如將數(shù)據(jù)打印出來(lái)，利用其數(shù)據(jù)進(jìn)行各種控制，就必須將7107輸出筆劃信號(hào)通過(guò)反譯碼器CH294轉(zhuǎn)換成BCD碼。

　　轉(zhuǎn)換器ICL7107功能與特點(diǎn)

　?、買(mǎi)CL7107是31/2位雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器，屬于CMoS大規(guī)模集成電路，它的最大顯示值為士1999，最小分辨率為100uV，轉(zhuǎn)換精度為0.05士1個(gè)字。

　?、谀苤苯域?qū)動(dòng)共陽(yáng)極LED數(shù)碼管，不需要另加驅(qū)動(dòng)器件，使整機(jī)線路簡(jiǎn)化，采用士5V兩組電源供電，并將第21腳的GND接第30腳的IN。

　?、墼?a target="_blank">芯片內(nèi)部從V+與COM之間有一個(gè)穩(wěn)定性很高的2.8V基準(zhǔn)電源，通過(guò)電阻分壓器可獲得所需的基準(zhǔn)電壓VREF。

　?、苣芡ㄟ^(guò)內(nèi)部的模擬開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)零和自動(dòng)極性顯示功能。⑤輸入阻抗高，對(duì)輸入信號(hào)無(wú)衰減作用。

　?、拚麢C(jī)組裝方便，無(wú)需外加有源器件，配上電阻、電容和LED共陽(yáng)極數(shù)碼管，就能構(gòu)成一只直流數(shù)字電壓表頭。

　?、咴胍舻?，溫漂小，具有良好的可靠性，壽命長(zhǎng)。⑧芯片本身功耗小于15mw（不包括LED）。

　　⑨不設(shè)有一專(zhuān)門(mén)的小數(shù)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)信號(hào)。使用時(shí)可將LED共陽(yáng)極數(shù)數(shù)碼管公共陽(yáng)極接V+.⑩可以方便的進(jìn)行功能檢查。

　　圖1ICL7107的引腳圖及典型電路。

　?。?）ICL7107引腳功能及主要電氣參數(shù)V＋和V-分別為電源的正極和負(fù)極，

　　au-gu，aT-gT，aH-gH：分別為個(gè)位、十位、百位筆畫(huà)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，依次接個(gè)位、十位、百位LED顯示器的相應(yīng)筆畫(huà)電極。

　　Bck：千位筆畫(huà)驅(qū)動(dòng)信號(hào)。接千位LEO顯示器的相應(yīng)的筆畫(huà)電極。PM：液晶顯示器背面公共電極的驅(qū)動(dòng)端，簡(jiǎn)稱(chēng)背電極。

　　Oscl-OSc3：時(shí)鐘振蕩器的引出端，外接阻容或石英晶體組成的振蕩器。第38腳至第40腳電容量的選擇是根據(jù)下列公式來(lái)決定：Fosl=0.45/RC

　　COM：模擬信號(hào)公共端，簡(jiǎn)稱(chēng)“模擬地”，使用時(shí)一般與輸入信號(hào)的負(fù)端以及基準(zhǔn)電壓的負(fù)極相連。TEST：測(cè)試端，該端經(jīng)過(guò)500歐姆電阻接至邏輯電路的公共地，故也稱(chēng)“邏輯地”或“數(shù)字地”。VREF＋VREF-：基準(zhǔn)電壓正負(fù)端。CREF：外接基準(zhǔn)電容端。

　　INT：27是一個(gè)積分電容器，必須選擇溫度系數(shù)小不致使積分器的輸入電壓產(chǎn)生漂移現(xiàn)象的元件IN＋和IN-：模擬量輸入端，分別接輸入信號(hào)的正端和負(fù)端。

　　AZ：積分器和比較器的反向輸入端，接自動(dòng)調(diào)零電容CAz。如果應(yīng)用在200mV滿(mǎn)刻度的場(chǎng)合是使用0.47μF，而2V滿(mǎn)刻度是0.047μF。

　　BUF：緩沖放大器輸出端，接積分電阻Rint。其輸出級(jí)的無(wú)功電流（idlingcurrent）是100μA，而緩沖器與積分器能夠供給20μA的驅(qū)動(dòng)電流，從此腳接一個(gè)Rint至積分電容器，其值在滿(mǎn)刻度200mV時(shí)選用47K，而2V滿(mǎn)刻度則使用470K。ICL7107主要參數(shù)：電源電壓

　　ICL7107V+toGND6V溫度范圍0℃to70℃

　　ICL7107V-toGND-9V熱電阻PDIP封裝qJA（℃/W）50MQFP封裝80

　　模擬輸入電壓V+toV-最大結(jié)溫150℃參考輸入電壓V+toV-最高儲(chǔ)存溫度范圍-65℃to150℃時(shí)鐘輸入GNDtoV+

　　其振蕩周期Tc=2RCIn1.5=2.2RC。

　　ICL7107工作原理

　　計(jì)數(shù)器對(duì)反向積分過(guò)程的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)?？刂七壿嫲ǚ诸l器、譯碼器、相位驅(qū)動(dòng)器、控制器和鎖存器。

　　分頻器用來(lái)對(duì)時(shí)鐘脈沖逐漸分頻，得到所需的計(jì)數(shù)脈沖fc和共陽(yáng)極LED數(shù)碼管公共電極所需的方波信號(hào)fc。

　　譯碼器為BCD-7段譯碼器，將計(jì)數(shù)器的BCD碼譯成LED數(shù)碼管七段筆畫(huà)組成數(shù)字的相應(yīng)編碼。驅(qū)動(dòng)器是將譯碼器輸出對(duì)應(yīng)于共陽(yáng)極數(shù)碼管七段筆畫(huà)的邏輯電平變成驅(qū)動(dòng)相應(yīng)筆畫(huà)的方波。

　　控制器的作用有三個(gè)：第一，識(shí)別積分器的工作狀態(tài)，適時(shí)發(fā)出控制信號(hào)，使各模擬開(kāi)關(guān)接通或斷開(kāi)，A/D轉(zhuǎn)換器能循環(huán)進(jìn)行。第二，識(shí)別輸入電壓極性，控制LED數(shù)碼管的負(fù)號(hào)顯示。第二，當(dāng)輸入電壓超量限時(shí)發(fā)出溢出信號(hào)，使千位顯示“1“，其余碼全部熄滅。

　　釣鎖存器用來(lái)存放A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果，鎖存器的輸出經(jīng)譯碼器后驅(qū)動(dòng)LED。它的每個(gè)測(cè)量周期自動(dòng)調(diào)零（AZ）、信號(hào)積分（INT）和反向積分（DE）三個(gè)階段。第一階段：自動(dòng)調(diào)零階段AZ

　　轉(zhuǎn)換開(kāi)始前（轉(zhuǎn)換控制信號(hào)VL=0），先將計(jì)時(shí)器清零，并接通開(kāi)關(guān)S0，使積分電容C完全放電。第二階段：信號(hào)積分INT

　　令開(kāi)關(guān)S1合到輸入信號(hào)V1一側(cè)，積分器對(duì)V1進(jìn)行固定時(shí)間Tl的積分，積分結(jié)果為：

　　上式說(shuō)明，在Tl固定條件下V0與Vl成正比。第三階段：反向積分DE

　　令開(kāi)關(guān)S1轉(zhuǎn)至參考電壓VREF一側(cè)，積分器反向積分。如果積分器的輸出電壓上升至必零時(shí)，所經(jīng)過(guò)的積分時(shí)間T2則可得，故可得到，

　　可見(jiàn)，反向積分到V0=0這段時(shí)間T2與Vl成正比。令時(shí)鐘脈沖CD的周期為T(mén)c，計(jì)數(shù)扔器在T2時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)值為N得：T2=NTc代入上式得：

　　分析可知：T1，Tc，VREF固定不變，計(jì)數(shù)值N僅與VIN成正比，實(shí)現(xiàn)了模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)變。下面介紹A/D轉(zhuǎn)化過(guò)程的時(shí)間分配。假設(shè)時(shí)鐘脈沖頻率為40KHz，每個(gè)周期為4000Tc，如圖3所示，每個(gè)測(cè)量周期中三個(gè)階段工作自動(dòng)循環(huán)。

　　圖3雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器的電壓波形圖各階段時(shí)間分配如下

　?、傩盘?hào)積分時(shí)間Tl用1000Tc。

　?、谛盘?hào)反向積分時(shí)間T2用0一2000Tc，這段時(shí)間的長(zhǎng)短是由VIN的大小決定的。③自動(dòng)調(diào)零時(shí)間T0用1000－3000Tc。

　　從上面的分析可知，Tl侍定不變的，但T2隨VIN的大小而改變。因?yàn)椋?/p>

　　選基準(zhǔn)電壓VRFF=100.0mv。

　　ICL7107A／D轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用

　　1．用ICL7107組成DVMIUL7107組成的DVM線路圖如圖4所錄。

　　圖示為200m，V滿(mǎn)量程、每秒3次讀數(shù)的基本DV。輸入低端IN一可與COM短接而浮地工作，也可以與GND短接而共地l工作。

　　由手采用TLED顯示，亮度大、讀數(shù)清楚，不存在視角問(wèn)題。但是LED功耗較大，每筆需要5mA左右的驅(qū)動(dòng)電流，若3}位全部筆劃都點(diǎn)亮，則需100mA以上的電流逸就是說(shuō)，7107需要吸收100mA的電流，這十電流流過(guò)芯片將產(chǎn)生相當(dāng)于200roW的功耗。用7107構(gòu)成的儀表，功耗大，且需要±5V兩組電源（也可用單電源+5V工作），不宜用千電池供電。所以，7107適合于組裝用市電供電的要求讀數(shù)亮度大的儀器儀表。

　　2．ICL7107在智能化儀表中的應(yīng)用因ICL7107只能直接驅(qū)動(dòng)顯示器的筆劃信號(hào)，又無(wú)BCD碼數(shù)據(jù)信號(hào)，因而不能直接驅(qū)動(dòng)打印機(jī)和數(shù)控系統(tǒng)，也無(wú)法與計(jì)算機(jī)聯(lián)接構(gòu)成各種智能化儀表。為了克服這一缺點(diǎn)，我們使用了CH294反譯碼器，．它能把筆劃信號(hào)譯成BCD碼。

　　CH294采用三態(tài)輸出形式，具有TTL的驅(qū)動(dòng)能力，所以CH29，1輸出的BCD碼可以直接供打印機(jī)打印，亦可作為數(shù)控系統(tǒng)和智能儀器的控制信號(hào)。由于，具有三態(tài)功能，CH294的輸出可以直接掛在單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線上，將并行的數(shù)據(jù)變成串行數(shù)據(jù)送入單片機(jī)進(jìn)行處理。現(xiàn)以ICL7107在智能微歐計(jì)的應(yīng)用為例，說(shuō)明其如何與單片機(jī)連接。具體框圖見(jiàn)圖5。

　?。?）智能微歐計(jì)的簡(jiǎn)單原理。從圖4中可以看出，被測(cè)電阻Rx通過(guò)電阻／電壓轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)變?yōu)楹练?jí)的電壓信號(hào)，談信號(hào)經(jīng)可編程放大器放大~JA／D轉(zhuǎn)換器的規(guī)范值，然后由A／D轉(zhuǎn)換器對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行量化，變成單片機(jī)所能接受的數(shù)字量，單片機(jī)則根據(jù)人們的需要進(jìn)行各種處理。由于采用了單片機(jī)，因此可充分利用軟件編程技巧及其運(yùn)行速度快的特點(diǎn)，對(duì)運(yùn)放的零漂、A／D非線性等進(jìn)行校正，從而得到滿(mǎn)意的結(jié)果，克服了普通徽歐計(jì)的單一性和局限性，并且提高了測(cè)量的精確度。

　?。?）ICL7~07與單片機(jī)的接口電路：MCS一5l系列單片機(jī)是高檔的8位機(jī)，在自動(dòng)控制和智能儀器儀表方面是比較理想的單_片機(jī)。下面以8o31為鍘說(shuō)明ICL7107在智能轍歐計(jì)中的應(yīng)角，其實(shí)際的接口電路如圖6所示。

　　因?yàn)镮CL7107通過(guò)cH29，1反譯碼器后，其輸出為三態(tài)輸出的BCD碼數(shù)據(jù)信號(hào)，所以可以直接與單片機(jī)的Po口相連。這一特點(diǎn)在實(shí)際應(yīng)用中特別方便，也可以節(jié)約更多的I／On線。由于輸出是BCD碼，所以也可以直接連到8031的I／O口上，或是連N8031的擴(kuò)展J／On。在該系統(tǒng)中，還是與相連為最簡(jiǎn)單和最方便。從圖6可以看出，該接口電路較以往的A／D接日簡(jiǎn)單，且能直接顯示，無(wú)須顯示程序，所以編程和控制均較容易實(shí)現(xiàn)，這里不再贅述了。

　　圖6左邊部分為CH~94與直接驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管顯示器的ICLfi07的連接。ICL7107直接驅(qū)動(dòng)共陽(yáng)極發(fā)光二極管顯示器，所以反碼0驅(qū)動(dòng)筆劃點(diǎn)亮，因此CH294的輸入適應(yīng)端BP應(yīng)接在V+電平上。STO并成總的存入控制端。ENA為位驅(qū)動(dòng)信號(hào)，A／D轉(zhuǎn)換的個(gè)、十、百位輸出的筆劃與CH294的輸入直接相連。對(duì)千位的CH294來(lái)說(shuō)，b段不論是零還是l都發(fā)蠢，所以b應(yīng)接GND的0”，g段應(yīng)接V+姆“1”CH294的a、d、e，f應(yīng)接一信號(hào)。