【正文】 靈敏檢流計(jì)來(lái)測(cè)量，所以電橋能夠精確地測(cè)量微小的電阻變化。 測(cè)量電路是電子秤設(shè)計(jì)電路中是一個(gè) 重要的環(huán)節(jié)，在制作的過(guò)程中應(yīng)盡量選擇好元件，調(diào)整好測(cè)量的范圍的精確度，以避免減小測(cè)量數(shù)據(jù)的誤差。 圖（ 2） 全橋測(cè)量電橋圖（ 其中 V0輸 出 為 0~2mv） 激勵(lì)電壓 : 9VDC～ 12VDC ； 靈敏度 : 2177。輸入阻抗 : 405177。10Ω ； 輸出阻抗 : 350177。3Ω 極限過(guò)載范圍 : 150% ； 安全過(guò)載范圍 : 120% 使用溫度范圍 : 20℃ ～ +60℃ 三運(yùn)放大電路 本次課程設(shè)計(jì)中， 需要一個(gè)放大電路，我們將采用三運(yùn)放大電路，主要的元件就是三運(yùn)放大器。 在許多需要 用 A/D 轉(zhuǎn)換和數(shù)字采集系統(tǒng)中， 多數(shù) 情況下，傳課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 8 感器輸出的模擬信號(hào)都很微弱，必須通過(guò)一個(gè)模擬放大器對(duì)其進(jìn)行一定倍數(shù)的放大，才能滿足 A/D 轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入信號(hào)電平的要求， 在此 情況下，就必須選擇一種符合要求的放大器。 圖（ 3）三運(yùn)放大電路結(jié)構(gòu)圖 為 使系統(tǒng)產(chǎn)生的誤差更小， 傳統(tǒng)上，設(shè)計(jì)秤重、測(cè)力、轉(zhuǎn)矩及壓力測(cè)量系統(tǒng)時(shí)， 輸出的數(shù)據(jù)更精確 廣泛采用全橋接電阻傳感器的方法。 本設(shè)計(jì)采用全橋測(cè)量電路。 大多數(shù)橋接傳感器都要求較高的激勵(lì)電壓（通 常為 10 V），同時(shí)輸出較低的滿量程差動(dòng)電壓，約為 2 mV/V。傳感器的輸出通常由儀表放大器加以放大。 間接比較型模式轉(zhuǎn)換器 A/D （ 1）雙積分 ADC簡(jiǎn)介 間接比較型 A/D 轉(zhuǎn)換器是先將模擬信號(hào)電壓變換為相應(yīng)的某種形式的中間信號(hào)，然后再將這個(gè)中間信號(hào)變換為二進(jìn)制代碼輸出。雙積分式 ADC 就是一種首先將輸入的模擬信號(hào)變換成與其成正比的時(shí)間間隔，然后再在這段時(shí)間間隔內(nèi)對(duì)固定頻率的時(shí)鐘脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)的 A/D 轉(zhuǎn)換器，所獲得的計(jì)數(shù)值就是正比于輸入模擬信號(hào)的數(shù)字量。 雙積分 AD 電路由積分器、比較器、計(jì)數(shù)器、參考電 壓源、電子切換開(kāi)關(guān)、邏輯控制及 CP 信號(hào)幾部分組成，原理框圖和積分波形如圖（ 4）示。 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 9 圖（ 41）原理圖 圖（ 42）積分波形圖 圖（ 5）所示為雙積分 AD 原理圖，圖中 S0， S1為模擬開(kāi)關(guān)，控制邏輯包括一個(gè) n 為計(jì)數(shù)器，附加觸發(fā)器 Fc，模擬開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路 L0， L1及門(mén) G1， G2等。 轉(zhuǎn)換開(kāi)始前，令轉(zhuǎn)換控制信號(hào) Vs=0 計(jì)數(shù)器和附加觸發(fā)器均置 0， S0閉合，電容器充分放電， V01=0。當(dāng) Vs=1 以后 ,S0斷開(kāi)， A/D 轉(zhuǎn)換開(kāi)始。分下面兩個(gè)階段： 1) 通過(guò) 2次積分將 Vi轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的時(shí)間間隔。轉(zhuǎn)換開(kāi)始時(shí) t=0,S1與 Vi接通 ， 2) Vi通過(guò) R對(duì) C充電，積分器輸出電壓負(fù)向線性變化，積分器對(duì) Vi在 0～ t1時(shí)間積分。 當(dāng) t=t1時(shí) , 10 1 1 10() iit VV t V dt tRC? ? ? ?? 式中， Vi為 0～ t1時(shí)的輸入模擬電壓的值。 3) 量化編碼階段。利用計(jì)數(shù)器對(duì)已知的時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)至 t2，完成 A/D 轉(zhuǎn)換。從 t=t1開(kāi)始， S1與參考電壓 — VREF接通，通過(guò) R 對(duì) C 反向充電， V01逐漸上升，經(jīng) t2— t1時(shí)間間隔， V0=0。 20 1 2 0 1 1 1 2 11( ) ( ) ( ) ( ) 0i R E FR E F tt VVV t V t V d t t tt R C R C?? ? ? ? ? ?? 所以 12 2 1 iREFtT t t VV? ? ? 因?yàn)?VREF和 t1為定值，所以 T2與 Vi成正比，即將 Vi變換為與它成正比的時(shí)間間隔。 在 T2階段，將 CP（周期為 Tc）送入計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)， 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 10 則 21 ic c REFT t VN T T V? ? ? 圖（ 5）雙積分 A/D裝換器原理圖 由此可見(jiàn)，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)所獲得的數(shù)字量正比于輸入模擬電壓。 雙積分 A/D 轉(zhuǎn)換器工作波形如圖（ 6）所示。它具有工作性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，輸出數(shù)字量與積分器時(shí)間常數(shù)無(wú)關(guān)，對(duì)干擾（如工頻干擾等）有很強(qiáng)的抑制作用，但該電路轉(zhuǎn)換速度低。 圖（ 6） 雙積分 A/D 裝換器工作波形圖 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 11 CT74LS290 計(jì)數(shù)器介紹 由 雙積分 A/D裝換器轉(zhuǎn)換出的數(shù)字脈沖進(jìn)入 CT74LS290計(jì)數(shù)器中進(jìn)行計(jì)數(shù)進(jìn)位計(jì)算其工作原理如下 當(dāng)輸入第 1 ～ 9 個(gè)脈沖時(shí)，百分位片計(jì)數(shù)；十分位片、個(gè)位片、十位片的 CP0 未出現(xiàn)脈沖下降沿，因而保持計(jì)數(shù) “0” 狀態(tài)不變； 當(dāng)輸入第 10 個(gè)脈沖時(shí)，百分位片返回計(jì)數(shù) “0” 狀態(tài)，其 Q3 輸出一個(gè)下降沿使十位片計(jì)數(shù) “1” ，因此輸出讀數(shù)為 Q3?Q2?Q1?Q0? Q3 Q2 Q1 Q0 = 00010000，即計(jì)數(shù) “ ” 。 當(dāng)輸入第 11 ～ 19 個(gè)脈沖 時(shí)，仍由百分位片計(jì)數(shù)，而十分位片保持 “1”不變，即計(jì)數(shù)為 “11 ～ 19” ；當(dāng)輸入第 20 個(gè)脈沖時(shí)，個(gè)位片返回計(jì)數(shù) “0”狀態(tài)，其 Q3 輸出一個(gè)下降沿使十位片計(jì)數(shù) “2” ，即計(jì)數(shù)為 “ ” 。以后以次類(lèi)推。 當(dāng)輸入第 101～ 109 個(gè)脈沖時(shí)，十分位片計(jì)數(shù)；個(gè)位片的 CP0 未出現(xiàn)脈沖下降沿，因而保持計(jì)數(shù) “0” 狀態(tài)不變； 當(dāng)?shù)?110 個(gè)脈沖時(shí)，十分位片返回計(jì)數(shù) “0” 狀態(tài) 3Q?? 輸出一個(gè)下降沿使個(gè)位片計(jì)數(shù) “1” ， 因此輸出讀數(shù)為 3 2 1 0 3 2 1 0 3 2 1 0Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q?? ?? ?? ?? ? ? ? ?=000100000000，即計(jì)數(shù) “1 .00” 當(dāng)輸入第 111～ 119 個(gè)脈沖時(shí)，仍由十分位片計(jì)數(shù)，而個(gè)位片保持 “1” 不變，即計(jì)數(shù)為 “11 1 ～ 119” ； 當(dāng)輸入第 120 個(gè)脈沖時(shí)，十分片返回計(jì)數(shù) “0” 狀態(tài) 3Q?? 輸出一個(gè)下降沿使十位片計(jì)數(shù) “2” ，即計(jì)數(shù)為 “2 .00” 。以后以次類(lèi)推。 由個(gè)位向十位進(jìn)位時(shí)步驟和上面一樣。 綜上所述，該電路構(gòu)成 10000 進(jìn)制四位異步加法計(jì)數(shù)器。 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 12 圖（ 7）計(jì)數(shù)器工作原理圖 集成二進(jìn)制七段譯 碼驅(qū)動(dòng)器介紹 30????????? 輸出的信號(hào)分別進(jìn)入 集成二進(jìn)制 — 七段譯碼驅(qū)動(dòng)器中，集成二進(jìn)制 — 七段譯碼驅(qū)動(dòng)器的使用端 BI/RBO、 LT 和 RB的功能如下所述： 消隱（滅燈）：輸入 BI 在低電平時(shí)有效。當(dāng) BI 為低電平時(shí)，不論其余輸入狀態(tài)如何，所有輸出無(wú)效，數(shù)碼管七段全暗，無(wú)顯示?？捎脕?lái)使顯示的數(shù)碼閃爍，或與某一信號(hào)同時(shí)顯示。在譯碼時(shí)， BI應(yīng)接高電平或懸空（ TTL）。 燈測(cè)試（試燈）：輸入 LT 在低電平時(shí)有效。在 BI/RBO 為高電平的情況下，只要 LT 為低電平，無(wú)論其輸入時(shí)什么狀態(tài)， 所有輸出全有效，數(shù)碼管七段全亮?？捎脕?lái)檢驗(yàn)數(shù)碼管、譯碼器和有關(guān)電路有無(wú)故障。在譯碼時(shí)， LT 應(yīng)接高電平或懸空（ TTL）。 脈沖消隱（動(dòng)態(tài)滅燈）：輸入 RBI 高電平或懸空（ TTL）時(shí)，對(duì)譯碼器無(wú)影響。在 BI 和 LT全為高電平的情況下，當(dāng) RBI 為低電平時(shí)，若輸入的數(shù)碼是十進(jìn)制的零，即 0000，則七段全暗，不加以顯示；若輸入的數(shù)碼不是十進(jìn)制的零，則照常顯示。 顯示數(shù)碼時(shí)，有些零可不顯示。例如， 中百位的零可不顯示，則十 位的零也可不顯示。小數(shù)點(diǎn)后第二位的零，如不考慮有效數(shù)字的零稱(chēng)為冗余零。 脈沖消隱輸入 RBI 為低電平，就可使冗余零消隱。 脈沖消隱（動(dòng)態(tài)滅燈）：輸出 RBO 和消隱輸入 BI 共用一個(gè)管腳，當(dāng)它用作輸出端時(shí)，與 RBI 配合，共同使冗余零消隱。以 3位的十進(jìn)制的零是否要顯示，取決于百位是否為零，有否顯示。這就將要用圖（ 8）電路中的 RBO 進(jìn)行判斷。在RBI 和 A A A A0 全為低電平時(shí)， RBO 輸出低電平；否則，輸出高電平。百位為零（及百位的 A A A A0 全為低電平），而且被消隱（及百位的 RBI也為低電平），則百位的 RBO 和十位的 RBI 全為低（因?yàn)槎哌B在一起），其余數(shù)碼照常顯示。若百位不是零，或是 未使零消隱，則百位的 RBO 和十位的 RBI 全為高電平，使十位數(shù)的零不具備消隱條件，而好其他數(shù)碼一起照常顯示。 我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中采用的是用 74LS48 驅(qū)動(dòng)共陰極數(shù)碼管見(jiàn)圖（ 8） 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 13 圖（ 8） 74LS48 驅(qū)動(dòng)共陰極數(shù)碼管原理圖 74ls48 引腳功能表 — 七段譯碼驅(qū)動(dòng)器功能 幾設(shè)計(jì)總圖見(jiàn)附錄 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)