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vCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5p0.6p0.7EA/VDDALE/PROGP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5p1.6P1.7RST/VPDRxD P3.0TxD P3.1INT0 P3.2 INT1 P3.3T0 P3.4T1 P3.5WR P3.6RD P3.7XTAL2XTAL1Vss8051PSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0
图2.4 8051引脚排列
称重传感器的供桥电压值的选择?5?，一般是根据传感器产品说明书中推荐的电压值或不超过指定的某一电压范围作为传感器桥路的输入电压。对于电子秤来说，尽管不会因供桥电压超过推荐电压值而损坏传感器，但有可能使它的输出性能变坏。直接影响供桥电压提高的因素有：电阻应变片的形式、应变片的面积、应变片的电阻值、弹性元件材料、传感器散热能力以及环境温度等。一般是把传感器接通供桥电源之后一段时间内（如几分钟），达到热平衡这一指标作为依据；也有规定应变片的温度不超过某一规定值。从应变片的功耗和功率密度角度出发，通过计算求得的供桥电压值为：
U?2R?P'?F （2-5）
式中 R——应变片的电阻值（单位为欧姆，取R=120Ω）；
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P'——应变片箔栅上的功率密度（瓦/平方毫米）； F——应变片箔栅面积（平方毫米）。
上式中R、P'和F可根据传感器所用的应变片形式、电子秤的精度要求、弹性元件材料和散热条件好坏等因素在有关资料中查得。错误！未指定书签。 2.5.2 电子秤的调零电路
电子秤的调零电路?5?，是指用以抵消传感器的零点输出和秤体本身的自重而引起的传感器输出信号的一种调节电路。它通常是由高稳定的电阻、多圈线绕电位器和直流稳压源组成的电桥电路（如图2.5所示），称之为调零电桥，将其串接在输出和测量仪表之间。通过调节调零电桥内的可变电位器Rb，改变桥路不平衡输出电压U02，使之和传感器空载输出电压U01（包括电子秤本身皮重信号电压）大小相等、极性相反，这样就可以使电子秤在空载时总的输出电压U0为零。
简单的去皮重电路，是采用并联电阻法，即在称重传感器桥路的输入端跨接一电位器Rb，并通过其滑臂和电阻Ra与传感器桥路输出端的一端相连，如图2.6所示。这相当于在传感器桥路的两个相邻桥臂上并联两个不同阻值的电阻，适当调节电位器Rb滑臂位置，可使传感器空载输出为零。电阻Ra主要是为防止电位器Rb滑臂到两端点时将传感器桥臂的电阻应变片短路，同时亦用于控制调节量的大小，Ra愈小，电压调节量愈大。缺点是该电路接入后使电桥相邻两臂的等效电阻值下降，这将直接引起传感器系数的下降。这在一台电子秤使用多个传感器的情况下不宜采用，尤其是当去皮重调节量较大，称重精度又要求较高的场合用得较少。但这种调零电路的组成比较简单，不再需要独立的调零用直流电源。
2.5.3 电子秤的数据采集、处理部分 一、 放大器
由于传感器输出信号微弱，需经过放大处理，提高抗干扰能力，所以系统需采用放大器，本项目采用制作方便而且精度很好的专用仪表放大器INA101。
INA101是用于弱信号放大和通用数据采集系统的高精度单片仪用放大器?9?。该器件失调电压低，温度漂移小，输入阻抗高，最大值为
Ω，具有输入阻抗电路；非线性
误差最大仅为0.002%，最小可达0.001%；共模抑制比最高可达110dB（在50Hz时为106dB）；芯片设计引脚灵活。可广泛用于应变式称重传感器的信号放大、热电偶温度传
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感器的信号放大、微弱信号检测系统的信号放大、医用传感器发动机远距离传感器的信号放大等电路中。其基本接法如图2.7所示，增益G?1?40K?RG，通过改变 的大小
来改变放大器的增益。由于本项目选用的A/D转换芯片为ICL7135（ICL7135将在后面作介绍），它的模拟输入电压为0～±1.9999V，所以放大器的输出电压值应在0～±1.999V 之间。 二、 A/D转换器
由上面对传感器量程和精度的分析可知： A/D 转换器误差应在 0.03%以下 。 12 位 A/D 精度： 15Kg/4096=3.6g 14 位 A/D 精度： 15Kg/16384=0.92g
RbRa2U011U0=0U023
图2.5 调零电桥及其接法
1——称重传感器；2——调零电桥；3——测量仪表
考虑到其他部分所带来的干扰，12 位 A/D 无法满足系统精度要求。 所以我们需要选择 14位或者精度更高的A/D。
双积分型 A/D转换器精度高，但速度较慢(如：ICL7135)，具有精确的差分输入，
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输入阻抗高（大于
），可自动调零，超量程信号，全部输出与TTL电平兼容。
BACU0DRaRb
图2.6 并联电阻法
V0.1μRP 100KIN3451367INA1011410111221RGU0负载IN+0.1μV
图2.7 INA101的基本接法
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双积分型 A/D转换器具有很强的抗干扰能力?10?。对正负对称的工频干扰信号积分为零，所以对50HZ的工频干扰抑制能力较强，对高于工频干扰（例如噪声电压）也有良好的滤波作用。只要干扰电压的平均值为零，对输出就不产生影响。尤其对本系统，缓慢变化的压力信号，很容易受到工频信号的影响。故而采用双积分型A/D转换器可大大降低对滤波电路的要求。
作为电子秤，系统对 A/D的转换速度要求并不高，精度上14位的AD足以满足要求。另外双积分型A/D转换器较强的抗干扰能力，和精确的差分输入，低廉的价格。综合的分析其优点和缺点，我们最终选择了ICL7135。
WRRDALEINT1P0.7P0.6TIWRRDALEPC0PC2PA7PA6PA5PA4+5V3B2B1BSEL3A2A1ASTD4D3D2 D1INTOUT0.47μAZ0.1μ100K100K8051P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0P2.0P2.7+5V1K10μ1KAD5AD4AD3AD2AD1AD0IO/MCE8155AD7AD6POLOVERBUFOUTUNDERD5B8B4B2ICL7135PA3PA2PA13Y2Y1Y100KINHI74LS157PA0TOUT-5V1V+5VINLO0.1μVXB1CLKINV-VREFV+AGNDCREF-1μCREF+5.1KR/HDGND+5VRESET 图2.8 ICL7135与8051单片机的接口电路
ICL7135是一种常用的4位半双积分型单片集成ADC芯片。其分辨率相当于14位二进制数；转换精度高，转换误差为1LSB；并且能在单极性参考电压下，对双极性的输入模拟电压进行A/D转换；模拟输入电压范围为0～±1.9999V。芯片采用了自动校