器件应用
机械工业部郑州工业高等专科学校(450007) 陈国防 王燕平
摘 要 ICM 7216D 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 ICM 7216D 是美国HAR RIS 公司生产的集成电路，它分为ICM 7216A 、ICM 7216B 和ICM 7216D,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L ED 驱动于一体的中规模集成电路，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0Hz~10MHz，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L ED 数码显示器。
(4)可以采用片内振荡电路，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。I CM 7216的内部结构如图1所示，其中输入B 和功能输入只有ICM 7216A /B 才具有，外部小数点输入和取样时间输出只有ICM 7216D
具有。
图1 ICM 7216的内部结构图
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2 ICM7216D 的引脚分布及功能说明
I CM 7216D 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 ICM 7216D 的顶视图
和嫩太阳能庭院灯脚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1M Hz 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L ED 显示器工作是否正常,L ED 数码管是否完好，此时L ED 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 I CM 7216D 内部振荡器只能采用1MHz 或10M Hz 晶振，当采用1M Hz 晶振时,L ED 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。ICM 7216D 可以驱动8位LED 数码管，使用时需要与相应的L ED 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。
家庭自动化控制系统脚12为复位端，低电平有效。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0.01s D10.1s D21s D310s
D4
脚15~17、19~22为七段L ED 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为电源输入端。脚23为内部十进制小数点输出端。将8位L ED 的小数点都与此脚相连，则由ICM 7216D 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,ICM 7216D 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ICM 7216D 构成的频率计。在
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图3中，使用一个10M Hz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CM OS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10M Hz。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。若内部振荡频
率小于1M Hz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T T L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L ED的公共端相连，段驱动输出线A~G与L ED相应的引脚相连。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L ED显示器逐位显示，频率为500Hz，位信号时间为244L s，两位显示之间有6L s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，当其按下时，脚12为低电平，主计数器停止计数，显示为零。当K3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L ED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
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图3ICM7216D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。
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