ICL7107 作为价廉物美的通用仪表电路,具有很高的知名度和优秀的综合指标! 7107 是以数码管作为显示的. 与之性能相同的驱动液晶显示
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的 ICL7106 ,是几乎大部分 3/2数字万用表的核心!
作为纯显示的数字仪表,这个芯片实在是有太多的优点是相同成本下其它电路无法办到的. 光说其 100uV/字 的分辨力,就可以让人节省放大器了!
在其它电路里,要达到同样分辨力,不得不依靠放大器的帮助.可是,当我们让放大器分别放大: 55mV 到 2.500V, 50mV 到 2.5V , 500mV 到 2.5V ,此时,就会发现,不仅仅电路复杂,而且结果并不良好! 往往事与愿违,不信的可以达个电路试一下. 当然,十全十美是很难的事情,7107 电路最大的遗憾,就是不能方便进行输出控制!
有些电路设计人员,附加了另外的放大器,希望可以通过放大/比较来实现控制,结果令人不满意,放大器和电位器,都不容易从中识别出 100uV 的信号变化来. 如果仪表量程为 2000 字,则即使多圈电位器,也是很难调节出一个 100uV 步距的信号来!
利用单片机,可以帮助我们较好达到目的,而成本的增加远低于使用放大器 + 电位器,并且可以实现许许多多我们希望实现的功能!
之前,我们曾经利用 EM78P156 与 7107 组合,这个方案的规划是十几年前的事情,当时单片机仍然是系统里成本最高的! 于是,外挂了 74HC373 等辅佐芯片进行接口扩充,现在看来,不科学!
之后,利用 EM78P447 单片机与 7107 组合,端口增加了很多,无需外挂其它硬件芯片,总体成本反而比使用 EM78P156 低了!
近年来,单片机品种大批量涌项,单片机价格大幅度下降,于是,我们又利用 STC51 或 SN8F26XX 等可重复烧写的大容量多引脚芯片,再次对 7107 + 单片机系统进行更新. 并且会增加使用贴片封装的 7107 .使得印刷板更加美观,节省空间面积. QFP44 贴片封装的 7107 引脚图如下:
7107 的基本应用原理图,在与单片机组合时, 7107 的工作时钟由单片机的\"时钟输出\"功能提供.这是由晶体分频后的频率,其精确度与稳定性,都要比 RC 振荡器高得多.并且节省了振荡器成本!
使用 QFP44 贴片 7107 的印刷板如下:(印刷板上附加有许多方便开发的硬件元器件,目标板上不一定包含它们.)
当然,DIP40 封装仍然有人留恋,我们也有使用这种封装的印刷板,如下:
单片机读取 7107 的信号:
7107 并没有适合方便与其它硬件接口的数据通信功能,只能通过笔段信号进行接口.在 ±1999 个字的范围内,有 3 个十进制 0--9 的完整数字,一个千位的 1 或 -1 信号.一共需要有 3*7+2=23 个引脚接口. 利用 5 笔段压缩方法,对 0--9 数字仅仅使用 5 个笔段就可识别出 0--9 数字.这样, 3*5+2=17 个接口引脚就足够了! 注意:7107 的笔段输出是低电平有效! 系统的显示功能:
此时的 7107 并不承担数码管显示,仅仅当作一只廉价优质的 AD 芯片被使用,这反而对测量有好处. 原来数码管的上百 mA 电流不会再干扰 7107 的测量,公共地线上那些不稳定的电流压降大大减少!
数码管(页可以是液晶屏幕,点阵屏幕等)的显示由单片机担任,它突破了 7107 不能显示除 0--9 之外的的符号字符,例如:H,L,E,P....等等. 让屏幕表达的意思更加丰富直观一些! 改变 7107 的量程或显示比例:
通过对 7107 负号的识别,还可以把 ±1999 合并为 -3999 或 +3999 量程的仪表.---- 许多时候,反方向的数据压根就没有使用,造成浪费.当然,还可以变成 -999～2999 等各种量程显示.---- 这就交由单片机去完成好了!
同时,单片机还可以驱动多组屏幕,例如:主要测量数据显示 + 控制输出参数显示 + 倒计时显示....等等. 控制输出:
千辛万苦,就是为了它! 如今,只要单片机引脚足够,要多少个控制输出,条件,逻辑,数据,定时器,计数器....各种关系引发的对应输出都可以正确动作.精确到显的最末尾一个字!
还可以通过简单设置改变输出的关系模式. 例如:加热/制冷,加湿/除湿.... 等等. 实例:
由这种系统制作的正规高质量仪表:
用户设置与厂家设置:
用户设置的主要就是控制参数,例如上限值,下限值,回差,提前量,滞后值等等. 并且,会让设置后的数据永久保存,停电也不会丢失. 第一次使用,系统会安排一个普通默认值填充这些数据,需要用户重新修改为自己需要的数值.
厂家设置主要是校准显示(与测量吻合对应),以及一些其它特殊需要.这些数据并不要用户自己去修改(涉及专业知识或厂家特殊要求与.)如此,可以实现\"无电位器\"目的.不但节省成本而且提高精度和可变范围.
印刷板上预先安排有 3～8 个按键,根据实际需要会有数量改变,由它们去帮助完成用户设置和厂家设置的操作.根据需要,还可以使用红外线遥控设置或无线电遥控设置等. 仪表通信功能:
单片机功能强大,其中之一就是与 PC 机通信,通过 RS232 基本接口,可以和计算机连接起来,收集,打印,保存或分析数据.( 可以扩展到 485,422 等 ). 而且可以增加与组态软件接口,从而让仪表信息进入以太网提供了方便.
系统负电源的产生:
7107 需要使用一个负电源供电,其值在 -3.0V ～ -5.0V 之间,利用单片机的频率输出功能,进行倍压整流滤波,可以得到带负载时仍然有 -3.9V 左右的负电压,同样节省成本,并且简了化电路. 注意:
这个负电源的负载能力不强,不能再提供给其它硬件使用.如果需要更强的输出,可以插入一只 HC4069 或三极管进行扩展电流.详细信息可以参考: \" 单片机 + TCL7135 的 40000 字点阵液晶仪表\" 一文.
