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1、器件应用多功能显示驱动、 频率计数集成电路 ICM7216D机械工业部郑州工业高等专科学校( 450007) 陈国防 王燕平摘 要 ICM7216D 集定时测量、 驱动显示、 自动小数点位置选择等于一体, 比一般的频率测量集成电路有 显著的优越性。文章介绍了该集成电路的功能、 管脚作用及使用方法, 并给出了典型应用电路。关键词 频率测量 驱动显示 量程选择ICM7216D 是美国 HARRIS 公司生产的集成电路, 它分为 ICM7216A、 ICM7216B 和 ICM7216D, A、 B 和 D 在内部结构上基本相同, 在功能上稍有区别。它们均是集定时计数与 LED 驱动于一体的中规模集
2、成 电路, 电路集成度较高, 功能齐全, 用它构成的仪器测量精度高、 抗干扰能力强, 它们内部均具有十进制计数 单元、 数据锁存器、 七段 LED 数码译码器、 驱动器及小数点位置自动选择等单元, 所以在测量频率方面得到 了广泛的应用, 为设计及使用者带来了极大的方便。1 ICM7216D 的性能特点(1) 具有频率计数功能, 频率的测量范围为 0Hz10MHz, 如果输入信号经分频器分频, 测量范围可扩大。 (2) 内部有四个量程可供选择, 分别是 0. 01s、0. 1s、 1s、 10s。( 3) 内部具有译码及驱动电路, 所以可直接驱动 八位七段 LED 数码显示器。( 4) 可以采用
3、片内振荡电路, 也可利用外部振荡 电路的频率作为测量用的时基。( 5) 内部有自动产生小数点、 位锁存及溢出指示 等功能, 可根据所测频率的大小, 自动选择小数点所在的位置。当所测频率超出测量范围时有溢出指示。 ( 6) 具有显示保持功能及暂停功能, 可以在停止 输入信号后将测量频率保持显示于数码管上。( 7) 可由外部电路控制小数点所在的显示位置。 ICM7216 的内部结构如图 1 所示, 其中输入 B 和功能输入只有 ICM7216A/B 才具有, 外部小数点输入 和取样时间输出只有 ICM7216D 具有。图 1 ICM 7216的内部结构图5电子技术61997 年第 11 期( 51
4、9)392 ICM7216D 的引脚分布及功能说明ICM7216D 为双列直插式塑封集成电路, 元件顶 视图如图 2 所示。各管脚作用如下:图 2 ICM7216D 的顶视图脚 1为复合控制输入端, 该脚与位线 D1、 D2、 D3、 D4中的某一位相连, 分别用于选择不同的测试功能。在电路中通过单刀多掷开关进行选择, 其对应关系如表 1 所列。 表 1 测试功能选择测试功能连接关系测试LED 显示器D8关闭显示D4使用 1MHz 晶振D2使用外部振荡器D1外部小数点控制D3测试 LED 显示器 在电路中如果将脚 1 与位线D8相连, 可以测试 LED 显示器工作是否正常, LED 数 码管是
5、否完好, 此时 LED 数码管的段和小数点均被点亮 8 秒。以供检查测试。 关闭显示 如果将脚 1 与位线 D4 相连, 脚 27 接在电源端, 此时信号的测量和位驱动都处于断开状态,段驱动线处于浮空状态, 各种功能均处于无效。只有 当脚 27 重新接电源的地, 才开始下一次新的测量过程。使用外部振荡器 由于该集成电路内部具有振荡 电路, 外加晶振即可起振, 同时还设计有外部振荡电路输入端, 所以将脚 1 与 D1 相连时, 此时使用的是外部振荡电路。 外部小数点控制 当脚 1 与 D3 相连时, 此时显示的小数点位置由外部控制。选择某位作小数点时,需将该位的小数点与芯片的脚 13 相连。这种
6、方式使 用时, 小数点的位置是固定的, 将不随输入信号频率的变化而变化。 使用 1MHz 晶振 ICM7216D 内部振荡器只能采用 1MHz 或 10MHz 晶振, 当采用 1MHz 晶振时, LED 小数点的显示位会自动向右移一位。脚 2 为取样时间输出端。在信号测量期间保持低电平, 在两次测量之间的间隔变为高电平。 脚 3 6、 8 11 分别为位驱动线的相应输出端。ICM7216D 可以驱动 8 位 LED 数码管, 使用时需要与 相应的 LED 公共端相连, 作为该位数码管的选通信号, D1应连到 8位中的最低一位, 其余类同。脚 7 为电源的地端。 脚 12 为复位端, 低电平有效
7、。当该脚为低电平时, 主计数器复位且关闭, 同时停止各种测量, 输出结 果为零。脚 13为外部小数点输入端。如果使用外部小数 点输入时, 需将该脚与被使用的小数点相连, 那么与该脚相连的小数点位被点亮。在这种情况下, 小数点的位是固定不变的, 而且内部小数点和溢出指示功能均 处于无效状态。脚 14 为量程选择输入端。用位驱动线 D1、 D2、 D3、 D4 选择不同的量程。见表 2 所列。表 2 量程选择量程选择连接关系0. 01sD10. 1sD21sD310sD4脚 15 17、 19 22 为七段 LED 数码管的输出端。使用时将这些管脚与 LED 数码管相应的管脚相连。 脚 18 为电
8、源输入端。脚 23 为内部十进制小数点输出端。将 8 位 LED 的小数点都与此脚相连, 则由 ICM7216D 内部小数点逻辑控制单元根据当前量程作出判断, 与位线一起选择相应的小数点位并点亮该位小数点。 脚 24 为外部振荡器输入端。脚 25、 26 为内部振荡器外接晶振的输入输出端。 脚 27 为显示保持输入端, 高电平有效。当该脚为高电平时, ICM7216D 停止对信号的测量, 并将原测量结果继续显示在 LED 数码管上。 脚 28为被测信号输入端。要求输入信号的幅值在 2. 0V 以上, 并且为开关量。3 ICM7216D 的典型应用图 3 给出了一个用 ICM7216D 构成的频
9、率计。在40( 520)5电子技术61997年第 11 期 图 3中, 使用一个 10MHz的晶振及电阻 R4、 电容 C4、 C5、 C6、 C7 来满足内部振荡器的正常工作。由于内部振荡器是一个高增益的 CMOS 反相器, 因此用 R4 与 晶振并联 以提供 足够的偏 压, 此时芯 片的基 振为10MHz。如果使用 1MHz 晶振代替 10MHz 晶振需要 将芯片的脚 25、 脚 26 之间的电容作些调整, 这时芯片的基振为 1MHz。另外芯片还允许使用外部振荡器, 如果使用外部振荡器时, 芯片的基频等于外部振荡电 路的频率, 此时芯片内部振荡电路仍在工作, 但不影响芯片的正常测量。若内部
10、振荡频率小于 1MHz 或只有 外部振荡电路在工作时, 必须将脚 25、 脚 26 连接在一起, 以保证足够的悬挂电平。如果外部振荡电路输出 为 TTL 电平时, 则需要在脚 25、 脚 26 之间接一个22M8 的电阻, 并且要将脚 24、 脚 25 连在一起, 如果外 部振荡电路的频率小于 100kHz, 则外部振荡电路对芯片不起作用, 芯片仍以内部振荡电路的频率工作。 被测信号从脚 28 输入, 如果输入信号较小, 可以采用前置放大电路。如果输入信号较大, 可以采用限 幅电路。D1 D8 八条位驱动线分别与八位 LED 的公共端相连, 段驱动输出线 A G 与 LED 相应的引脚相 连。
11、将 LED 的第 1 至 7 位的小数点都与脚 23 连在一起, 则由内部小数点逻辑单元产生正确的小数点位。 八位 LED 显示器逐位显示, 频率为 500Hz, 位信号时间为 244Ls, 两位显示之间有 6Ls 的位空白时间, 以防 止重影。芯片的最大段驱动电流为 15mA, 额定段驱动电流为 12mA, 要增加显示亮度, 可将电源电压增加 到6V。在测量显示时, 小数点左边的零被消除, 右边的位照常显示。当被测信号的频率超出频率计的测量 范围发生溢出时, 芯片内部能够点亮第八位的小数点,表示此时发生溢出。 图 3中, K1 为一个四档开关, 用于选择不同的量程。 K2为一个单档开关, 当
12、其按下时, 脚12为低电 平, 主计数器停止计数, 显示为零。 当K 3按下时, 脚27为高电平, 主计数器暂停计数, 此时数据自锁并显 示, 当 K3 断开, 主计数器才重新启动计数。当 K4 闭合时, D4 位线信号进入复合控制输入端, 若同时 K3 闭合, 则可关闭显示, 显示线被悬空, 可以驱动其它外设。当 K5 闭合时, 可以测试 LED 显示器是否完好, 此 时 LED 所有的段和小数点均被点亮, 并显示 8 秒。但若同时将 K4 闭合, 显示为空白。由于复合控制输入 端所用信号是位驱动信号, 为避免复合控制信号影响 位信号, 使用二极管进行隔离, 电阻及电容 R1、 C1 的作用是降低噪声, 减少干扰。 我们设计的用于实验教学的信号发生器, 采用该集成电路作为频率的测量、 显示与驱动电路, 各项功能 良好。图 3 ICM7216D 的典型应用电路作者简介 第一作者陈国防, 男, 1964 年 12 月生, 1987年 7 月毕业于北京理工大学, 讲师。5电子技术61997 年第 11 期( 521)41
