ICL7107簡(jiǎn)介及引腳圖

　　雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器ICL7107是一種間接A/D轉(zhuǎn)換器。它通過(guò)對(duì)輸入模擬電壓和參考電壓分別進(jìn)行兩次積分，將輸入電壓平均值變換成與之成正比的時(shí)間間隔，然后利用脈沖時(shí)間間隔，進(jìn)而得出相應(yīng)的數(shù)字性輸出。

　　它包括積分器、比較器、計(jì)數(shù)器，控制邏輯和時(shí)鐘信號(hào)源。積分器是A/D轉(zhuǎn)換器的心臟，在一個(gè)測(cè)量周期內(nèi)，積分器先后對(duì)輸入信號(hào)電壓和基準(zhǔn)電壓進(jìn)行兩次積分。比較器將積分器的輸出信號(hào)與零電平進(jìn)行比較，比較的結(jié)果作為數(shù)字電路的控制信一號(hào)。

　　時(shí)鐘信號(hào)源的標(biāo)準(zhǔn)周期Tc 作為測(cè)量時(shí)間間隔的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。它是由內(nèi)部的兩個(gè)反向器以及外部的RC組成的。

　　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。

　?。?） 31/2位雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器ICL7107功能與特點(diǎn)

　?、?ICL7107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。

　　② 能直接驅(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 。

　?、?在芯片內(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 。

　?、?能通過(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。

　?、?整機(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。

　?、?噪音低，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1 ICL7107的引腳圖及典型電路

　　（2） ICL7107引腳功能

　　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“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“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滿刻度的場(chǎng)合是使用0.47μF，而2V滿刻度是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（ idling current ）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，其值在滿刻度200mV時(shí)選用47K，而2V滿刻度則使用470K。

　　ICL7107與8031接口的設(shè)計(jì)

　　ICL7107 是Intersil 公司專為數(shù)字儀表而設(shè)計(jì)的3位半雙斜積分A/D轉(zhuǎn)換器。它只需少量的普通元件組成外圍電路，就能做成精密的數(shù)字儀表，具有分辨力高和抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，以其很高的性能價(jià)格比被廣泛地采用。它能直接驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼塊，但沒(méi)有相應(yīng)的BCD代碼輸出”，也沒(méi)有A/D轉(zhuǎn)換的狀態(tài)標(biāo)志輸出，因而不能接入微機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集和處理。本文提出了一一種極為簡(jiǎn)便的方法，使ICL7107實(shí)現(xiàn)了與80 31的接口，從而擴(kuò)展了它的功能和使用范圍。

　　接口條件的分析

　　ICL7107的A/D轉(zhuǎn)換周期分為三個(gè)階段：積分INT）階段、消除積分（DE）階段和自動(dòng)調(diào)零（AZ）階段，如圖1所示。

　　一個(gè)轉(zhuǎn)換周期的時(shí)間為4000個(gè)計(jì)數(shù)脈沖周期，積分階段是在規(guī)定的1000 個(gè)計(jì)數(shù)脈沖周期內(nèi)對(duì)輸人電壓積分；消除積分階段是對(duì)基準(zhǔn)電壓進(jìn)行反向積分，同時(shí)由內(nèi)部計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，至積分輸出為0，這段時(shí)間的計(jì)數(shù)值與輸人電壓成線性比例，其范圍為0~2000余下的時(shí)間用于自動(dòng)調(diào)零，在輸人的電壓為0~2000 范圍內(nèi)，自動(dòng)調(diào)零時(shí)間就在3000- 1000 個(gè)計(jì)數(shù)脈沖周期的范圍內(nèi)變動(dòng)。這個(gè)內(nèi)部計(jì)數(shù)脈沖的頻率是7107時(shí)鐘振蕩頻率的4分頻。

　　如果能夠找到- 一個(gè)可以標(biāo)志A/D轉(zhuǎn)換周期的狀態(tài)信號(hào)，用它作為接口的聯(lián)絡(luò)（handshake）信號(hào)，就有了實(shí)現(xiàn)接口的基礎(chǔ)。根據(jù)1CL.71017的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理，在第34 號(hào)引腳（CREF‘ ）可以找到如圖2所示的信號(hào)波形。

　　在INT 和DE的兩個(gè)階段內(nèi)，這條引腳呈低電平在AZ階段內(nèi)，這條引腳的電平為基準(zhǔn)電中。我們可將這個(gè)信號(hào)變換成與8031兼容的TTL電平。這樣，就可用類同于文獻(xiàn)的辦法，畫(huà)出如圖3所示的接口硬件電路。

　　接口的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　圖3的電路中，只用了8031的三根口線，To口設(shè)定為計(jì)數(shù)方式1J，INTo和P1.0分別接收經(jīng)電平變換后的A/D轉(zhuǎn)換狀態(tài)信號(hào)和正負(fù)極性信號(hào)。用ICL710構(gòu)成的數(shù)字儀表，現(xiàn)場(chǎng)輸人信號(hào)的極性一般都已確定。因此P ?？诰€的連接往往可以省略。在程序中，設(shè)GATE=1，使INTo的作用為T(mén)o的門(mén)控，在INTo=1期間To對(duì)7107的時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)，而在INTo=0時(shí)停止計(jì)數(shù)。設(shè)定外部中斷0 為邊沿觸發(fā).T 計(jì)數(shù)值的讀取和處理安排于中斷服務(wù)程序中。由于ICL7107的內(nèi)部計(jì)數(shù)脈沖是它時(shí)鐘周期的4分頻，只要將T 的計(jì)數(shù)值除以4，再減去積分階段固有的1000 個(gè)計(jì)數(shù)值，即得到A/D 轉(zhuǎn)換的二進(jìn)制結(jié)果。
?
? ? ? ? 參考程序如下：

　　本文實(shí)現(xiàn)的接口方法，是在ICL的片內(nèi)定時(shí)積分和定斜率消除積分的計(jì)數(shù)過(guò)程中，由801的個(gè)定時(shí)，計(jì)數(shù)器對(duì)它的時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)，該計(jì)數(shù)值經(jīng)分頻處理并減去定時(shí)積分的固有計(jì)數(shù)值，即得3位半A/D轉(zhuǎn)換器的二進(jìn)制結(jié)果。710的內(nèi)部計(jì)數(shù)值只供譯碼顯示，而801定時(shí)，計(jì)數(shù)器讀數(shù)而得的轉(zhuǎn)換結(jié)果即為智能化儀表的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。兩者各盡所能，各司其職。由8031讀取的轉(zhuǎn)換結(jié)果與710驅(qū)動(dòng)的LED顯示結(jié)果嚴(yán)格- 一致。這種接口方法，對(duì)ICL 其它帶顯示驅(qū)動(dòng)的A/D轉(zhuǎn)換器，如7106.7116.7117.7126.7129 及7137等也同樣適用。