ICL7107芯片在微机检测系统中的应用 - 全文

　　ICL7107简介

　　ICL7107是一块应用非常广泛的集成电路。它包含31/2位数字A/D转换器，可直接驱动LED数码管，内部设有参考电压、独立模拟开关、逻辑控制、显示驱动、自动调零功能等。

　　ICL7107的基本特点

　　1、ICL7107是31/2位双积分型A/D转换器，属于CMoS大规模集成电路，它的最大显示值为士1999，最小分辨率为100uV，转换精度为0.05士1个字。

　　2、能直接驱动共阳极LED数码管，不需要另加驱动器件，使整机线路简化，采用士5V两组电源供电，并将第21脚的GND接第30脚的IN。

　　3、在芯片内部从V+与COM之间有一个稳定性很高的2.8V基准电源，通过电阻分压器可获得所需的基准电压VREF。

　　4、能通过内部的模拟开关实现自动调零和自动极性显示功能。

　　5、输入阻抗高，对输入信号无衰减作用。

　　6、整机组装方便，无需外加有源器件，配上电阻、电容和LED共阳极数码管，就能构成一只直流数字电压表头。

　　7、噪音低，温漂小，具有良好的可靠性，寿命长。

　　8、芯片本身功耗小于15mw（不包括LED）。

　　9、不设有一专门的小数点驱动信号。使用时可将LED共阳极数数码管公共阳极接V+.

　　10、可以方便的进行功能检查。

　　ICL7107引脚及功能介绍

　　V+和V-分别为电源的正极和负极，

　　au-gu，aT-gT，aH-gH：分别为个位、十位、百位笔画的驱动信号，依次接个位、十位、百位LED显示器的相应笔画电极。

　　Bck：千位笔画驱动信号。接千位LEO显示器的相应的笔画电极。

　　PM：液晶显示器背面公共电极的驱动端，简称背电极。

　　Oscl-OSc3：时钟振荡器的引出端，外接阻容或石英晶体组成的振荡器。第38脚至第40脚电容量的选择是根据下列公式来决定：Fosl=0.45/RC

　　COM：模拟信号公共端，简称“模拟地”，使用时一般与输入信号的负端以及基准电压的负极相连。

　　TEST：测试端，该端经过500欧姆电阻接至逻辑电路的公共地，故也称“逻辑地”或“数字地”。

　　VREF+VREF-：基准电压正负端。

　　CREF：外接基准电容端。

　　INT：27是一个积分电容器，必须选择温度系数小不致使积分器的输入电压产生漂移现象的元件

　　IN+和IN-：模拟量输入端，分别接输入信号的正端和负端。

　　AZ：积分器和比较器的反向输入端，接自动调零电容CAz。如果应用在200mV满刻度的场合是使0.47μF，而2V满刻度是0.047μF。

　　BUF：缓冲放大器输出端，接积分电阻Rint。其输出级的无功电流（idlingcurrent）是100μA，而缓冲器与积分器能够供给20μA的驱动电流，从此脚接一个Rint至积分电容器，其值在满刻度200mV时选用47K，而2V满刻度则使用470K。

　　ICL7107主要参数

　　ICL7107的工作原理

　　双积分型A/D转换器ICL7107是一种间接A/D转换器。它通过对输入模拟电压和参考电压分别进行两次积分，将输入电压平均值变换成与之成正比的时间间隔，然后利用脉冲时间间隔，进而得出相应的数字性输出。

　　它包括积分器、比较器、计数器，控制逻辑和时钟信号源。积分器是A/D转换器的心脏，在一个测量周期内，积分器先后对输入信号电压和基准电压进行两次积分。比较器将积分器的输出信号与零电平进行比较，比较的结果作为数字电路的控制信一号。

　　时钟信号源的标准周期Tc作为测量时间间隔的标准时间。它是由内部的两个反向器以及外部的RC组成的。

　　计数器对反向积分过程的时钟脉冲进行计数。控制逻辑包括分频器、译码器、相位驱动器、控制器和锁存器。分频器用来对时钟脉冲逐渐分频，得到所需的计数脉冲fc和共阳极LED数码管公共电极所需的方波信号fc。

　　译码器为BCD-7段译码器，将计数器的BCD码译成LED数码管七段笔画组成数字的相应编码。驱动器是将译码器输出对应于共阳极数码管七段笔画的逻辑电平变成驱动相应笔画的方波。

　　控制器的作用有三个：第一，识别积分器的工作状态，适时发出控制信号，使各模拟开关接通或断开，A/D转换器能循环进行。第二，识别输入电压极性，控制LED数码管的负号显示。第二，当输入电压超量限时发出溢出信号，使千位显示“1“，其余码全部熄灭。

　　钓锁存器用来存放A/D转换的结果，锁存器的输出经译码器后驱动LED。它的每个测量周期自动调零（AZ）、信号积分（INT）和反向积分（DE）三个阶段。

　　ICL7107应用中的几个实际问题及相应措施

　　负电源产生电路ICL7107和系统中的其它芯片需在一个正电源、一个负电源，即双电源的条件下工作．产生负电源的方法有多种，但往往需要单设一套装置．对于本系统，因ICL7107已包括有振荡电路，故只须从中引出振荡信号，经F隔离缓冲，由F2；F3.F4、F5.F5驱动，经C1.C2、D1、D2：倍压整流，即可得所需的负电源，其原理电路如图2所示：

　　为保整机电路工作的可靠性，驱动电流应较大，驱动门要多．用CC4069芯片，内有6个非门，用其中的一个非门隔离，其余5个非门并联驱动．因ICL7107振荡频率很高，故C，无须选得很大，这里选用1．5uf无极性电容．DnDz的工作电流不大，可用一般小功率整流管，如IN4001（IA／50V）．C：为电解电容器，这里可取lOOuf，因负电压为一5V，一般的电解电容耐压均大于6．3V，所以对C：的耐压无特殊要求．附CC4069的引脚排列如图3所示．

　　为保整机电路工作的可靠性，驱动电流应较大，驱动门要多．用CC4069芯片，内有6个非门，用其中的一个非门隔离，其余5个非门并联驱动．因ICL7107振荡频率很高，故C，无须选得很大，这里选用1．5uf无极性电容．DnDz的工作电流不大，可用一般小功率整流管，如IN4001（IA／50V）．C：为电解电容器，这里可取lOOuf，因负电压为一5V，一般的电解电容耐压均大于6．3V，所以对C：的耐压无特殊要求．附CC4069的引脚排列如图3所示．

　　因为ICL7107输出有个位、十位、百位、千位，个位、十位、百位都有七段笔划信号的输出，千位只有一段笔划信号的输出，所以可使用三片74LS244，个位、十位各用一片，百位、千位共用一片，其中百位占用七个缓冲器，千位占用一个缓冲器，百位和千位正好共用一片74LS244中的八个缓冲器。

　　段码～BcD码的转换为了对模数转换后的数据进行变换和运算的方便，需将ICL7167输出的三位半段码转换为BCD码，段码与BCD码的对应关系如下：0~40H，l～79H，2～24H3～30H，4～19H，5～12H，6~02H，7~78H，8~00H，9～18H．据此对应关系，而编制出相应程序，由软件实现段码到BCD码的转换

　　ICL7107芯片在微机检测系统中的应用

　　在智能多点温度检测仪中，我们选用ICLT107芯片完成模数转换，并将转换结果交给计算机进行了进一步的数据处理．其整机硬件原理电如图5所示：·

　　图中CD4051为八选一多路开关，D4042为时钟控制锁存器．CD4051的通道选择端A、B、c由数据线D。～D来控制。在未选下一通道前，须保持前一个输入状态不变，所以我们选用了带有4D锁存器的D4042，利用其中三个D触发器来锁存cpu数据总线选通时刻的状态．74LS138为三～八译码器．多路开关即D4042及三个三态缓冲器74LS244需由74LS138选通74LS32为负与非门，即或门芯片．为避免模数转换器的输出对cpu内部数据的影响，即只有当cpu的10PQ=0时才允许电路输出数据到计算机，故在74LS138的控制选通允许端G前加一或门，即负与非门，本电路中只用了74LS32中的一个负与非门．

　　依据上述原理电路图，我们简述一下电路的整个工作过程；

　　①计算机的地址总线输出信号（A～A）使译码器74LS138输给多路开关的选通器D4042一个负脉y。．由计算机的数据总线通过置000～11l八种状态中的任一个状态，D4042将其锁存，直到y。端下一个负脉冲的到来。其间，困D4042输出端连接在CD4051多路开关二进制控制输入端c，B，A上，随c、B、A在0∞～111中所处的状态即可选通八通道中的一个相应的通道。

　　②输入的模拟信号加到ICLT107模数转换芯片上，软件控制延时250ms，其间进行模数转换。

　　③转换结束后，由计算机的地址总线输出信号（A：～A），使译码器74LS138依次输出负脉冲y，，yz，ya，从而依次选通三片74LS244缓冲器，将干百位、十位、个位的段码依次通过数据总线送存计算机．

　　④通过软件编程，将段码变成BCD码，再通过计算机进行有关的运算和变换，进而显示该通道的温度．

　　⑤依次选通不同的通道，循环显示各通道的温度．