项目24 电子秤电路测量与调试

1、项目2.4 电子秤电路测量与调试（林红华聂辉海）一、任务名称：电子秤电路测量与调试选择电子秤电路为测量与调试，主要该电路应用到压力传感器中的电阻应变式传感器及其信号的变换和辅助电路，通过该电路的测量与调试，可以认识和了解有关电阻应变式传感器的相关知识以及相关应用电路在秤量时各电路所起到的作用。二、任务描述为了电子秤能正常工作，要对电路进行测量和必要的调整，看看电路的参数是否满足工作的要求，如果一些参数不符合要求，还要对电路进行适当的调整人，使电路的参数满足秤量的技术要求。要更好地进行测量和调试，首先要了解电子秤的组成及电路组成，也要非常熟悉电子秤的电路工作原理及电路特点，才能进行当前条件下的测

2、量与调试。1电子秤电路（1）电子秤实物图图2.4.1为电子秤电路实物图。 （a） 电子秤电路板面层 (b) 电子秤电路板底层 （c）电子秤电源板面层（d）电子秤电源板底层图2.4.1 电子秤电路实物图彩照（2）电子秤电路原理图图2.4.2是电子秤电路原理图。图2.4.2 电子秤电路原理图表2.4.1电子秤电源元器件表序号标称名称规格序号标称名称规格1BG1桥整流堆RS30712C11电容器104 pF2C1电容器104pF13C12电解电容器220F/50V3C2电解电容器470F/50V14R1电阻2k4C3电容器104 pF15R2电阻2k5C4电解电容器220F/50V16LED12发光

3、二极管6C5电容器104 pF17J1电源插座CON37C6电解电容器220F/50V18J2电源插座CON58C7电容器104 pF19IC1集成块LM780129C8电解电容器470F/50V20IC2集成块LM780510C9电容器104 pF21IC3集成块LM7901211C10电解电容器220F/50V22IC4集成块LM7905注：在表格中名称旁边标有符号的元器件为贴片元器件。表2.4.2电子秤主板元器件表序号标称名称规格序号标称名称规格1C14电容器0.22F23R3电阻51 k2C15电容器1F24R47电阻10 k3C16电容器1F25R8电阻1004C17电容器104 p

4、F26R9电阻51 k5C18电容器10F27R1011电阻10 k6C19电容器20p28R1213电阻51 k7C20电容器20p29R14电阻100 k8C21电容器104 pF30R15电阻51 k9IC5集成块LM32431R16电阻10 k10IC6集成块ICL713532R1719电阻100 k11IC7集成块CD401733R20电阻4.7k12IC8集成块805134R21电阻200 k13IC9集成块CD408235R22排阻10 k14IC10集成块TL43136R23电阻1k15J34插座CON437R24电阻47016J5电源插座CON538R25电阻43 k17LC

5、D1液晶显示器TG12864-0139R26电阻20 k18LS1蜂呜器40S116微动按钮19Rp1可调电阻1 k41VD1二极管414820Rp2可调电阻20k42VT1三极管855021Rp3可调电阻10k43VT23三极管805022Rp4可调电阻20k44Y1晶体振荡器12MHz注：在表格中名称旁边标有符号的元器件为贴片元器件。（3）电子秤电路安装图图2.4.3是电子秤电路安装图。（a）电子秤电源电路元器件安装图（b）电子秤主板元器件安装图图2.4.3 电子秤电路元器件安装图（4）电子秤电路元器件实体图图2.4.4是电子秤电路元器件实体图。（a） 电子秤主板电路元器件实体面层(b)

6、电子秤主板电路元器件实体底层（c）电子秤电源电路元器件实体图图2.4.4 电子秤电路元器件实体图2电子秤电路组成（1）电源电路为了能够使电子秤在使用过程中灵敏、稳定，必须要为电子秤电路提供一个大电流、纹波系数小，动态电流变化大而电压稳定的电源。电源电路采用了正、负双电源。双12V交流经BG1RS307桥堆整流电路，C1C6和C11C16滤波电路。经过整流滤波电路后，通过三端稳压管LM7812和LM7912获得12V和12V直流电压输出，±12V的另一支路再次经过电容滤波后，通过三端稳压管LM7805和LM7905获得VCC（5V）和5V直流电压输出。电路中两只发光二极管LED12点亮

7、，说明提供的±12V电源正常。为了使电子秤工作更加稳定，电源采取了二次稳压，由直流12V经调整管VT3、可调取样稳压管IC10TL431和电阻、电容组成稳压电路，输出二次稳定电压VCZ（约10V），用作选择基准调节电压提供给AD电路的IC6A/D转换器显示的满度值。（2）秤盘电路秤盘电路是由承载物体的秤架（盘）和压力应变传感器相连接的电路组成，只要把物体放在秤架（盘）上，物体的重量使压力应变传感器输出信号。（3）模拟放大电路这是由IC5LM324组成的电子秤秤量重物的输入电路，运算放大器A和B组成了平衡对称双输入、双输出的差动放大电路，RP1为为使运算放大器A和B获得相同增益进行调整

8、，电阻R3、R9为反馈电阻。在没有重物放在秤架上时，差动放大电路AB“3”“5”脚的两输入信号电平均为0。运算放大器C对差动放大电路AB的输出信号进行放大，并送运算放大器D对信号再进行放大，电阻R5、R14分别是运算放大器C、D的反馈电阻。在调整模拟放大电路时要使运算放大器D的“12”脚的电位为0，这样电子秤秤量重物时的结果可确保误差是最小的，为了保证“12”脚的电位为0，在“12”脚接入零位电路。零位电路非常简单，由电阻R6、电位器RP2、电阻R7串接，并在R6、R7两端分别接12V和12V。调整电位器RP2，在静态时，可使“12”脚的电位为0。一旦RP2位置确定，就不能改变。运算放大器D的

9、“14”脚是重物秤量时整个模拟放大电路输出信号端口。该模拟放大电路在秤盘没有放重物时，“14”脚是没有任何的信号输出的。（4）AD电路这是由IC7十进制计数器/分频器ICL4017和A/D转换器IC6TCL7135及外围元器件等组成。R19、C17组成标准输入滤波网络，起到抗干扰的作用。C14、R18为积分元件，C15是自零电容，C16是基准电容，VD1和R17组成输入过压保护电路。从IC6的“6”脚输入的模拟信号，完成由模拟信号变为数字信号的转变，从“23”脚输出。RP3为基准电压调整电位器，可根据要显示的满度值选择基准电压的大小，这里设计为1.000V，它们的关系是：满度值为基准电压的两倍

10、。取样的脉冲信号频率来自IC7的“6”脚的信号。而IC7的脉冲信号来自微处理器IC8，IC8的“30”脚把脉冲信号送进IC7的“14”脚，经IC7内部处理（8分频处理）才从IC7的“6”脚输出送进IC6的“22”脚，作为IC6的时基脉冲（基准脉冲）也用作完成A/D转换用的取样信号。IC6的“23”脚输出处理后的数字信号送到微处理器IC8的“15”脚。（5）单片机电路单片机电路是由以微处理器IC88051为核心器件和外围元器件等组成。微处理器IC8有18脚8位准双向I/O口P1口接键盘电路，2128脚8位准双向I/O口P2口接液晶显示电路，1017脚8位准双向I/O口P3口作信号输入端口，其中已

11、接有BUSY、INT1、BUZZ和POL。而3932脚8位双向I/O口P0口接液晶显示器的数字显示输入端口和排阻R22。排阻R22也称为上拉电阻，这是因为微处理器IC8的P0口作为输出端口时，无法产生高或低电平信号，只有在P0端口通过连接电阻R并接上电源VCC，P0端口才会产生高、低控制电平。微处理器“18”“19”脚接时基振荡电路的晶体振荡器Y1，电容器C18和C19，电路产生12MHz的时钟脉冲。“9”脚接入加电自动复位电路中的电源VCC、电阻R21和电容C18。“30”脚输出六分之一时钟频率的脉冲信号到IC7的“14”脚。“40”脚接电源VCC，“20”脚接地。微处理器IC8根据电路的功

12、能，已经在微处理器IC8中写入了相关程序，在输入端口输入信息时，微处理器便可根据在什么端口输入什么信息按预先写入的程序，在相应的输出端口输出信息，以驱动下一级电路工作。（6）键盘电路由微动按钮S1S16组成一个键盘矩阵电路，矩阵的输出端分别连接微处理器IC8的P1口8位准双向I/O口。另外其中P1.4P1.7还接IC9CD4082四输入与门，它的输出接入微处理IC8的“13”脚的INT1端口。微处理器IC8如何识别S1S16的微动按钮按下呢。其实很简单，从电路上看，只要出现微处理器IC8的P1.0P1.3其中一个端口与P1.4P1.7其中一个端口相连接，就是相应的微动按钮按下。如P1.2与P1

13、.5连接就是S7微动按钮按下。由于在编写程序时已经赋予各个微动按钮的功能（在电路图上已经标明），所以按下微动按钮时，单片机便执行所按下的微动按钮相应的功能。（7）液晶显示电路液晶显示电路由一块液晶显示电板LCD1TG186401和三极管VT2及外围元器件等组成。除“714”脚接微处理器IC8的P0口外，还有“46”脚、“1517”脚也接到微处理器IC8的P2.0P2.5对应的端口。“18”脚输出VEE电压（大约5V）给可调电位器RP4，取出一电压给“3”脚，比较合适的电压为2.5V，该电压的大小控制液晶显示器的对比度。“2”脚、“19”脚接入电源VCC，“1”脚接地。“20”脚接三极管VT2的

14、集电极，但三极管VT2的基极通过电阻R23接微处理器IC8的“27”脚，只有该P2.6端口输出高电平，VT2导通，LCD1的“20”脚相当于接地，此时液晶显示电板LCD1才会点亮。（8）蜂呜器电路由三极管VT1、蜂呜器LS1和电阻R20组成蜂呜器电路，电阻R20接入微处理器IC8的“14”脚。只要按一下键盘上的相关微动按钮，蜂呜器便发出单音提示音。3电子秤电路功能的描述该电路主要由四部分组成：电源电路、模拟放大电路、AD电路和控制及显示电路。电源电路主要提供电子秤使用时的±12V、VCC和5V电源，并为AD电路提供二次稳压VEE电源。按下键盘电路中的S4电源开关键，显示电路中的液晶显

15、示器LCD1点亮。屏幕上显示“重量（kg）：0.000”，“单价（元）：000.00”和“总价（元）：00.00”三行字。此时把物体放在秤盘上，屏幕上显示“重量（kg）：0.000”变成了显示物体重量的“重量（kg）：.”。按动微动按钮S12（SET）进入“设置”界面，在“单价：”一项中直接输入数字（按数字按钮），或使用S14（+）或S12（）升降数码，重新设置 “单价（元）：.”。当按动单价的微动按钮时，“总价（元）：00.00元”中的数字也随着变化，最后成为“总价（元）：.”，此时按下微动按钮S15（OK），确认了卖出物体的价钱。当把要秤量的重物放入秤盘时，由应变压力传感器产生的信号经J3

16、插头“2”和“3”端传送到模拟放大电路的IC5LM324的输入端“3”、“5”脚。信号经A和B组成的差动放大电路放大后从“1”“7”脚输出，经电阻R4、R10，送进运算放大器C输入端“9”“10”脚进行放大，再从“8”脚输出，经电阻R12再送进运算放大器D输入端“13”脚进行放大，信号从“14”脚输出。输出的模拟信号进入AD电路IC6ICL7135的“10”脚输入端，信号在IC6内经过取样、保持、量化和编码，把输入的模拟信号转变为数字信号，并由“23”脚输出送到微处理器IC8的“15”脚P3.5端口输入。由于单片机已经输入了单价，便可以根据从微处理器IC8“15”脚送来的信号进行运算处理，处理

17、的结果在相关端口输出信号。如输出总价数字“总价（元）：.”等。按下微动按钮S15（OK），便确认整个操作过程完成。4电子秤电路的测量与调整为了确保电子秤能够正常地工作，也就是说要稳定、准确地秤量物体的重量，要准确地输入单价，亦要准确地算出总价来，所以在完成电子秤的焊接与安装后，必须要对电子秤电路进行测量并进行调整。由于电子秤的功能要求相对比较高，电子秤电路的组成也比较复杂，所以对电路的测试和调整也比较多，要求也比较高。电子秤电路分成四大部分电路，信号经过的线路比较长，信号又经过多次变换，外围辅助电路也比较多，所以对测试和调整难度就更加大了。但电路在测试时也有一个方便之处，就是各大电路除了主信号

18、有联系外，基本上都是相对比较独立的。另外由于我们没有专业仪器设备，而只有常规的普通仪器，就不可能像专业工厂一样进行测量和调整，因此只允许我们在有限的条件下进行测量与调整。测量与调整内容包括：（1）电源电路（一）±12V和VCC（5V）、5V的测量（二）VCZ的测量（2）模拟放大电路IC5LM324的测量与调整（一）运算放大器A和B组成的差动放大电路的测试与调整。（二）运算放大器D的测试与调整（3）AD电路的测试与调整（一）集成IC7CD4017的测试（二）集成IC6ICL7135的测试与调整（4）控制与显示电路的测试与调整（一）单片机电路的测试（二）键盘电路的测试（三）显示电路的测试

19、与调整三、任务步骤根据电子秤电路的功能，现在需要按步骤完成对它进行较为详尽的测试与调试1电源电路（1）±12V和VCC（5V）、5V的测量接通电源，用万用表检测表中各测试点电压并登录在表2.4.3中。表2.4.3电源电压的测量测试点TP2TP3TP4TP9TP10TP11电压（V）10V12V5V10V12V5V（2）VCZ的测量接通电源，用万用表检测VCZ（TP12）电压并登录在表2.4.4中。表2.4.4二次稳压电压的测量测试点VCC取样（IC10“1”脚）VCZ（TP12）电压（V）12V2.5V10.2V2模拟放大电路IC5LM324的测量与调整该模拟放大电路的调整非常重要，

20、否则不能准确地进行秤量，并可能引进了不必要的秤量误差。（1）运算放大器A和B组成的差动放大电路AB的测试与调整。（一）把J3的“2”“3”端短路，接通电源，用示波器分别测量TP12、TP13的电平，如果两测试点的电压不相同，调整RP1，使两电平相等并作好登录。（二）在J3的“2”“3”端分别输入100Hz300mV正弦波信号，用示波器分别测量TP12、TP13的输出信号并登录在表2.4.5中。表2.4.5差动放大电路AB的测试与调整登录表项目J3“2”“3”端短路J3“2”“3”端运放增益TP12（V）0输入0.3输出0.64ATP13（V）00.30.64B比较相同相同相同相同（2）运算放大

21、器D的测试与调整（一）用示波器（或数字万用表）检测运算放大器D“12”脚的直流电位，并调整RP2使“12”脚的直流电位为0V。或可观察液晶显示器显示的部分，使“重量（kg）：0.000”为准。（二）在测试点TP15输入100Hz100mV正弦波信号，用示波器分别测量TP16的输出信号并登录在表2.4.6中。表2.4.6运算放大器D的测试与调整登录表项目电平（V）TP15TP1612脚调整前0.2V输入0.1V输出1V调整后0V3AD电路的测试与调整。（1）集成IC7CD4017的测试。电子秤电路接上电源，用仪器测量IC7的“15”脚和TP19的信号波形，并登录在图2.4.5和图2.4.6中。波

22、形周期幅度5格T0.5s5格VPP5V量程范围量程范围0.1s/div1V/div图2.4.5IC7的“15”脚的信号波形波形周期幅度4格T4s5.45格VPP10.9V量程范围量程范围1s/div2V/div图2.4.6TP19的信号波形两波形的关系是：IC7的“15”脚的信号周期是TP19的信号周期的8倍，也就是说，IC7把矩形脉冲波的频率8分频后才送进IC6，作为取样脉冲。（2）集成IC6ICL7135的测试与调整。（一）电子秤电路接上电源，把重物放在秤盘上，调节电位器RP3调整“2”脚的电压，观察变化：可以看到屏幕上显示重量的数字也跟着变化。调节电位器RP3使“2”脚的电压为1.000

23、V，此为该电子秤“2”脚的基准电压。（二）在秤盘上放入重物，完成秤重的操作过程后，用仪器检测“21”、“5”脚电压；把重物移开，用仪器检测“21”、“5”脚电压，并登录在表2.4.7中。表2.4.7“21”、“5”脚电压表项目21脚电位（V）5脚电位（V）无重物50加重物5随重量增加而增加04控制与显示电路的测试与调整。（1）单片机电路的测试。（一）用示波器测量微处理器IC8的“19”脚的时钟脉冲的波形及周期、幅度，并登录在图2.4.7中。波形周期幅度8.3格T83ns3.5格VPP3.5V量程范围量程范围10ns /div1V/div图2.4.7微处理器时钟脉冲的波形及周期、幅度（二）用示波

24、器测量微处理器IC8的“30”脚脉冲的波形及周期、幅度，并登录在图2.4.8中。波形周期幅度5格T0.5s5.5格VPP5.5V量程范围量程范围0.1s/div1V/div图2.4.8微处理器“30”脚脉冲的波形及周期、幅度（三）微处理器IC8的“19”脚的时钟脉冲的频率与“30”脚脉冲的频率两者的关系是：微处理器IC8的“19”脚的时钟脉冲周期是“30”脚脉冲周期的六分之一，即微处理器IC8的“19”脚的时钟脉冲频率与“30”脚脉冲频率的6倍。（四）把重物放在秤盘上，按下S12后，屏幕转置“设置”上，此时按下键盘S14（）或S16（），可听到“嘟”的一声，测量键盘S14（）或S16（）按下前

25、后TP20的电压并登录在表2.4.8中。表2.4.8TP20电压项目TP20电压（V）未按按钮5按按钮0（2）键盘电路的测试按下键盘电路的电源开关按钮S4后，测试P1.0P1.3（14）脚及P1.4P1.7（58）脚电平；然后分别按下S1、S6、S11时测试P1.0P1.3及P1.4P1.7电平，并登录在表2.4.9中。表2.4.9键盘电路测试登录表项目P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7按S4后电平低低低低高高高高按S1时电平低低低低高高高低按S6时电平低低低低高高低高按S11时电平低低低低高低高高（3）显示电路的测试与调整按下按钮S4后（把电源接通），（一）用万

26、用表测量液晶显示器LCD1的“18”脚的电压为_5_V。（二）调整电位器RP4，观察液晶显示器LCD1的变化是屏幕显示的对比度发生变化。调整电位器RP4，观察液晶显示器LCD1状态，当认为合适时，用万用表测量“3”脚的电压为_2.4_V。（三）测试TP21的电位为_2_V时，液晶显示器LCD1显示_正常_，“20”脚为_0V_。用导线把TP21与地连接，液晶显示器LCD1显示_变暗_，“20”脚为_3.3V。四、相关知识1集成器件知识（1）十进制计数器/分频器图2.4.9所示IC7ICL4017是十进制计数器/分频器，其内部由计数器及译码器两部分组成。它的基本功能是对输入脉冲的个数进行十进制计

27、数，并按照输入脉冲的个数顺序将脉冲分配在 Qo Q9 这十个输出端，计满十个数后计数器自动复零，同时输出一个进位脉冲，该进位输出信号可作为下一级的时钟信号。计数器在时钟禁止输入为低电平时，在时钟脉冲的上升沿进位。在高电平时，时钟被禁止。复位输入为高电平时，时钟输入独立运行。图2.4.9 4017管脚排列（2）双斜积分式4位半单片A/D转换器图2.4.10所示IC6ICL7135是双斜积分式4位半单片A/D转换器，TCL7135的主要性能特点为：输入阻抗达109以上，对被测电路几乎没有影响；自动校零；有精确的差分输入电路；自动判别信号极性；有超、欠压输出信号；采用位扫描与BCD码输出。ICL71

28、35精度高、抗干扰性能好、价格低，应用十分广泛。其引脚功能如下： 图2.4.10 ICL7135管脚排列1脚：V 5V电源端2脚：REF 基准电压输入端3脚：AGND 模拟地4脚：INT 积分器输入端，接积分电容5脚：AZ 积分器和比较器反相输入端，接自零电容6脚：BUF 缓冲器输出端，接积分电阻 7脚：CAP基准电容负端8脚：CAP基准电容正端9脚：IN 被测信号负输入端10脚：IN 被测信号正输入端11脚：V 5V电源端12、1720脚：D1D5 位扫描输出端1316脚：B1B4 BCD码输出端21脚：BUSY 忙状态输出端22脚：CLK 时钟信号输入端23脚：POL 负极性信号输出端24

29、脚：DGND 数字地端25脚：RH 运行读数控制端26脚：STR 数据选通输出端 27脚：OR 超量程状态输出端28脚：UR 欠量程状态输出端（3）点阵式液晶模块图2.4.11所示的是点阵式液晶模块LCD1TG12864-01管脚排列。图2.4.11 TG12864-01管脚排列其引脚功能如下：1脚：VSS负电源接地2脚：VDD电源接VCC3脚：VO对比度调节电压4脚：D/I送数据/功能选择5脚：R/W读/写选通6脚：EN使能端，“1”有效714脚：数字信号输入端1516脚：片选信号输入端17脚：/RES复位18脚：VEE输出负压19脚：LED亮灯正电压，接电源20脚：LED亮灯负电压，接选通

30、接地电路（4）微处理器图2.4.12所示的是微处理器IC88051管脚排列。其引脚功能如下： 图2.4.128051管脚排列输入/输出引脚（I/O口线）：P0.0P0.7：P0口8位双向I/O口，占3932脚；P1.0P1.7：P1口8位准双向I/O口，占18脚；P2.0P2.7： P2口8位准双向I/O口，占2128脚；P3.0P3.7:：P2口8位准双向I/O口，占1017脚；控制口线：PSEN：外部程序存储器读选通信号；ALE：地址锁存允许/编程信号；EA/Vpp：外部程序存储器地址允许/固化编程电压输入端；RST/VPD：RST是复位信号输入端，VPD是备用电源输入端。电源及其它：Vc

31、c：电源端5V；GND：接地端；XTAL1、XTAL2：时钟电路引脚，当使用内部时钟时，这两个引脚端外接石英晶体和电容；当使用外部时钟时，用于外接外部时钟源。（5）并联型三端稳压基准管图2.4.13TL431符号与管脚图2.4.13所示的TL431是并联型三端稳压基准管，它具有高精度、高速度、低温漂的优点。电路进行二次稳压，对前级放大器的噪声和温漂的影响极大，常规的二次稳压电路中，稳压管的电源抑制比太低，三端稳压器的噪声太大，其它精密芯片电路复杂，而成本高。而且许多稳压基准的负载能力都很小，端电压调节也不方便，而由TL431构成的稳压基准温漂小，又有相当的负载能力，且输出电压连续可调，电路简单

32、，其电压调节范围为2.5V36V，近年来在国外已经得到了广泛应用。 2特殊元、器件知识（1）电阻应变式传感器本项目电子秤的输入电路采用了电阻应变片传感器构成。压力传感器按其内部结构不同可分为机械式（弹簧管式、风箱式和隔膜式）和半导体式（压电电阻型、电容型和薄膜型）两大类。压阻式压力传感器种类和型号很多，各种型号的压阻式压力传感器见图2.4.14，电路符号见图2.4.15。压阻式传感器的核心是电阻应变片，通常利用应变片将弹性元件的变形转换为阻值的变化，再通过转换电路转变成电压信号或电流信号，通过放大后再用数字或模拟显示仪器指示。各种型号的压阻式压力传感器图2.4.14各种型号的压阻式压力传感器图

33、2.4.15压阻式压力传感器的电路符号导体或半导体材料在外力作用下伸长或缩短时，它的电阻值会相应地发生变化，这一物理现象称为电阻应变效应。将应变片贴在被测物体上，使其随着被测物的应变一起伸缩，这样应变片里面的金属材料就随着外界的应变一起伸长或缩短，其阻值也就会相应地变化。应变片就是利用应变效应，通过测量电阻的变化而对应变进行测量的。电阻应变片分为金属电阻应变片和半导体应变片两大类。电阻应变式传感器的使用方法：一是将应变片直接粘贴于被测构件上，用来测定构件的应变或应力；二是将应变片贴于弹性元件上，与弹性元件一起构成应变式传感器敏感元件。电阻应变式传感器应变电阻的变化是极其微弱的，一般的电阻测量仪

34、表无法满足要求，通常采用惠斯通电桥电路进行测量，将电阻相对变化转换为电压或电流的变化。惠斯通电桥电路见图2.4.16所示，其中R1和R3方向一致，R2和R4方向一致，它们之间互相垂直。当应变片受到应力发生变形时，R1、R3的阻值变化与R2、R4的阻值变化就不相同，当不受力时，电桥平衡，输出电压UCD0，一旦受力，只要将受力的方向调整合适，就可以使一个方向的两只电阻（R1和R3或者R2和R4）阻值变小，从而使到电桥平衡被破坏，输出端UCD0，输出电压UCD的大小与所受压力有关。 图2.4.16由4只电阻构成的电桥应变片接入电桥可以有以下几种形式，如图2.4.16所示：一是R1为应变片，其余各桥臂

35、电阻为固定电阻，称为单臂半桥电桥电路。二是在电桥中接入两片应变片，其余桥臂为固定电阻，称为双臂半桥电桥电路。三是电桥的四臂全部接入应变片称为全桥电桥电路，但要注意的是相邻桥臂的应变片所感受的应变必须相反。3电源电路本项目电子秤电路需要的电源为直流稳压电源。能将交流电转变成稳定直流电压输出的电路称为直流稳压电源。直流稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路组成，如图2.4.17所示。图2.4.17直流稳压电源原理框图（1）整流电路把交流电转换为脉动直流电的电路叫整流电路。按照整流后输出波形分为半波整流电路和全波整流电路（桥式整流电路和变压器抽头式整流电路），桥式整流电路应用比较广泛，如

36、图2.4.18所示。（a）常用画法（b）变形画法图2.4.18桥式整流电路（2）滤波电路 把脉动的直流电转换为平滑直流电的电路叫滤波电路。构成滤波电路的主要元件是电感线圈和电容器，它们有对不同频率具有不同电抗的特性，使负载上电压（或电流）的直流分量尽可能大，交流分量尽可能小，以减小输出电压纹波。 常用的滤波电路具有如图2.4.19所示几种形式。 (a) 电容滤波 (b) 电感滤波 (c) L型滤波器（d）型滤波器 (e) 型滤波器图2.4.19几种常见的滤波器 （3）稳压电路整流滤波电路，可以把交流电转变为较平滑的直流电，但当电网电压发生波动或负载电流变化比较大时，其输出电压仍会不稳定。为此，

37、在整流滤波电路后面需加上稳压电路组成稳压电源。常用的直流稳压电路按电压调整元件与负载RL连接方式的不同分为两类：一类是用硅稳压管作调整元件的并联型稳压电路，如图2.4.20（a）所示；另一类是用半导体三极管作调整元件的串联型稳压电路，如图2.4.20（b） 所示。 (a) 并联型稳压电路方框图 (b) 串联型稳压电路方框图 图2.4.20串联型和并联型稳压电路框图随着科学技术的发展，分立元件的稳压电路已被集成稳压器所代替。集成稳压器应用集成电路工艺，将稳压电路中的调整、放大、基准、取样等各环节电路制作在一块硅片里，成为集成稳压组件。集成稳压器有三端式（管脚只有三个）和多端式，以三端式应用最广。

38、另外，根据输出电压是否可调，又分成固定式三端集成稳压器和可调式三端集成稳压器。根据输出电压的正负极性，分为正稳压器和负稳压器。（一）三端固定式集成稳压器国产三端固定式集成稳压器的型号表示意义：W7800、 W7900系列集成稳压器的外形与管脚排列见图2.4.21和图2.4.22。图2.4.21W7800系列稳压器外形及管脚排列图2.4.22W7900系列稳压器外形及管脚排列三端固定式集成稳压器的基本应用电路比较广泛，如固定输出电压电路和输出电压提高电路等。A固定输出电压电路固定输出电压电路如图2.4.23所示，各电路的输出电压为集成稳压器的输出电压。（a）W7800系列稳压电路（b）W7900

39、系列稳压电路图2.4.23固定输出的基本稳压电路B输出电压的提高电路7800系列的最高输出电压为24V，如果想提高输出电压，可以采用图2.4.24所示电路。调节R2的值就可以提高并可变的输出电压Uo的值。 图2.4.24输出电压可调的稳压器输出电压U0是原来三端稳压输出电压UX和可调电阻两端电压UA之和，所以输出电压提高了，并且在一定的范围内是可调的。C正、负两组输出的稳压电路图2.4.25所示电路可输出正、负两组电压。图2.4.25可输出正、负两组电压的稳压电路（二）三端可调式集成稳压器为了给AD电路中的基准电压调节需要，在电子秤电源电路中采用了二次稳压电路，二次稳压的核心元器件是TL431

40、。第二代三端集成稳压器为可调式三端集成稳压器，其电压调整范围为1.2V37V，最大输出电流为1.5A。输出正电压的有国产W317系列，输出负电压的有国产W337 系列，其外形和管脚的编号都和三端固定式稳压器相同，但管脚的功能有区别：W317三端可调式正压输出稳压器1脚为调整端，2脚接输入端，3脚接输出端。W337三端负压输出稳压器1脚为调整端，2脚接输出端，3脚接输入端。国产三端可调式集成稳压器的型号表示意义：可调式集成三端稳压器与固定式集成三端稳压器相比，除电压连续可调外，还具有输出电压稳定度高，电压调整率、电流调整率、纹波抑制比等高出几倍的特点。应用时应注意：三端可调式集成稳压器的引脚不能

41、接错，接地端不能浮空，否则容易损坏稳压器。4差动放大电路电子秤的输入信号，首先经过模拟放大电路进行放大，在模拟放大电路中采用了有多级差动放大电路的LM324。差动放大电路是一种能有效地抑制零点漂移的电路。由分立元件组成的差动放大电路如图2.4.26所示。电路由两个完全对称单管共射放大电路结合而成，即R1= R2，Rc1= Rc2，Rb1= Rb2，Rs1= Rs2， VT1和VT2的特性与参数基本一致。电路有两个输入端（输入信号分别加到两三极管的基极）两个输出端（输出信号取自两三极管的集电极）。输出电压Uo等于两三极管输出电压之差，即Uo=Uo1 Uo2。在该电路中，一是利用电路的对称性来抑制

42、零点漂移；二是利用Re 对共模信号的负反馈作用抑制零点漂移。为了全面衡量差动放大电路放大差动信号、抑制共模信号的能力，通常用共模抑制比KCMR表示，共模抑制比是差分电压放大倍数AUD与共模电压放大倍数AUC之比，共模抑制比愈大，差动放大电路放大差动信号（有用信号）的能力越强， 抑制共模信号（无用信号）的能力也越强。图2.4.26差动放大电路用集成运算放大电路构成的典型差动放大电路如图2.4.27所示。图2.4.27由运放组成的差动放大电路5模/数转换（A/D）模-数转换（A/D转换）就是把模拟量变换成数字量，即将在时间上连续的模拟信号转换成离散的数字量输出，所以，进行转换时必须对输入的模拟信号

43、周期地、按一定的时间间隔取样，然后把这些取样值转换为输出的数字量。因此，一般的A/D转换过程是取样、保持、量化和编码四个步骤完成的，如图2.4.28所示。图2.4.28A/D转换的过程（1）模拟信号的取样取样是将一个时间上连续变化的模拟量，转换为时间上断续的(离散的)数字量。或者说，取样是将一个时间上连续变化的模拟量转换为一串脉冲，这些脉冲通常是等间隔的，但其幅度取决于输入模拟量。取样过程可用图2.4.29来说明。ui是输入模拟信号。取样器是一个受取样脉冲S控制的模拟开关。在Tw期间，开关闭合，输出信号uo等于输入信号ui；而在两次取样间隔时间TB内，开关断开，uo等于0。为了使取样输出信号u

44、o能精确地复现原输入模拟信号ui，必须对取样脉冲频率提出一定的要求，通过分析可以看出，取样脉冲S的频率越高，所取得的信号越能真实地反映输入信号，在还原为模拟信号失真越小。 （a）方框图 （b）波形图图2.4.29取样原理（2）保持保持就是将取样得到的模拟量保持下来，以便为后续的量化编码过程提供一个稳态值。也就是说，要把在取样脉冲宽度tw内取得的模拟信号暂时存储起来，保持不变，直到下一个取样脉冲的到来，因而取样保持后的uo是一个阶梯波，而不是一串脉冲。为了实现取样和保持，要用到取样保持电路，如图图2.4.30（a）所示是一种取样保持电路。图中A1和A2均为跟随器，CH为保持电容器。当取样脉冲到来

45、后，S为高电平，使模拟开关接通，保持电容器CH两端电压uc、输出电压Vo跟随模拟输入电压而变化，即uo=uC=ui；当取样脉冲结束后，S为低电平，模拟开关断开，若运放的输入电阻足够大，则电容器CH两端电压几乎不变，一直保持到下一个取样信号到来。图2.4.30（b）画出了ui、uo的波形；其中连续变化的波形是输入模拟信号ui波形，经取样保持后成为阶梯离散电平信号输出的波形是uo波形。 (a)电路（b）波形图图2.4.30取样保持电路(3)量化与编码量化就是把经过取样与保持电路得到的模拟电压，这一时间上离散而幅度上连续的模拟量以一定的准确度变成时间上、幅度上都离散的、量级化的等效数字量。通俗地说，

46、量化就是将取样保持信号uo按指定要求划分成某个最小量化单位的整数倍。编码就是把已经量化的模拟量用二进制代码表示。这个二进制代码就是ADC的输出。实际电路中，由于数字量的位数有限，一个n位二进制代码只能代表2n个数值。因此，任意一个取样保持信号uo不可能正好与某一量化电平(即最小量化单位) 的整数倍相等，只能接近某一量化电平值。由于编码的方法很多，在这里就不再进行讨论了。6键盘电路知识在前面的电子产品中都需要微动按钮来控制电子产品的功能，而且很多时候把微动按钮直接接到微处理器的输入端口，如果每一只微动按钮接微处理器的一端口，在微动按钮不多的情况下还可以实行，但如果需要较多的微动按钮时，就不能满足

47、一只微动按钮接微处理器的一端口了。而是由微处理器少数的几个端口和较多的微动按钮连接组成一个键盘电路。在很多的电子产品中均需要把微动按钮组成矩阵式键盘，只要按下某一微动按钮，便可以使电子产品实现某一功能的操作，所以，键盘电路是电子产品中非常重要的电路之一。如在电子秤电路中，16只微动按钮和8个微处理器的端口连接便组成了一个键盘电路。（1）矩阵式键盘的结构矩阵式键盘中的微动按钮是连接在行线和列线上，位处于行、列线上的交叉点上。如图2.4.31所示。一个44的行、列结构可以构成一个含有16个按键的键盘电路。图2.4.31矩阵式键盘电路（2）矩阵式键盘电路的工作原理（一）按键每个微动按钮为一只按键，按

48、钮排序如图2.4.31所示，按键设置在行、列的交叉点上，行、列线分别连接到按键开关的两端。行线通过上拉电阻R接到VCC电源上。平时无按键按下时，行线处于高电平状态，当有按键按下时，行线的电平状态将由与行线连接的列线电平决定，列线电平如果低电平，则行线亦为低电平；列线电平如果高电平，则行线亦为高电平；由于矩阵键盘中行、列线为多键共用，行、列线电平的高、低便是识别矩阵键盘按键是否被按下的关键所在。（二）按键的识别方法矩阵式按键的识别方法有两种：扫描法和线反转法。扫描法由于行线在按键未按下时处于高电平状态，无论列线全部均处于高电平或低电平状态，均未能识别某一按键是否按下。只有某一列线低电平出现，通过

49、相应的按键必然也使连接该按键的行线的电平也变成低电平，所以只要我们确定那一行线低电平，则处于行、列线低电平交叉点的按键便是被按下了。我们以图2.4.31为例，首先微处理器使各列线逐一置于低电平状态。在2号列线在处于低电平，而其它列线处于高电平时，10号键按下时，能使2号行线由高电平变为低电平，便可以识别出2号行线和2号列线的交叉点的10号键被按下。因此，按下键盘电路按键的方法：第一步，逐列置低电平，其余各列为高电平。第二步，逐行检查电平，在某行出现由高电平转变为低电平时，则此行、此列的交叉点处的按键被按下。线反转法第一步：将行线编程为输入线，列线编程为输出线，并使全部输出线都输出零电平，则行线

50、中电平由高变低的行为为按键所在的行。第二步：将行线编程为输出线，列线编程为输入线，并使全部输出线都输出零电平，则列线中电平由高变低的列为为按键所在的列。根据两步的结果，可以确定按键所在的行、列位置，从而识别出所按的键。仍以图2.4.31为例，假设10号键被按下，第一步使P0.0P0.3输出全为零，然后读入P0.4P0.7，结果读到P0.60时，而其它端口均为1，因此，第2行出现电平由高变低的变化，可以确定，第2行有键按下。第二步使P0.4P0.7输出全为零，然后读入P0.0P0.3，结果读到P0.20时，而其它端口均为1，因此，第2列出现电平由高变低的变化，可以确定，第2列有键按下。综合两步，可以确定是第2行第2列的按键按下，即10键按下。五、任务评价1电子秤电路测试与调整评价标准（1）电源电路：根据表2.4.3和表2.4.4登录情况进行评价。A级：电源及二次稳压电压均正确。B级：电源电压正常，二次稳压电压不正常。C级：电源正电压不正常，二次稳压电压不正常。D级：电