电子产品模块及应用工作任务六

选择电子秤作搭建电路，主要是该电路应用了多种具有代表性模块电路，电路中涉及了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所起到的作用。1．电路原理图电子秤电路原理图如图6-1所示。2．电路模块的配置根据电路原理图，搭建该电路可配置EDM104-秤重传感器、EDM203-ICL7135模数转换电路、EDM603-十进制计数器、EDM406-4*4键盘电路、EDM001-MCS51单片机主板、EDM606-12864LCD液晶屏和EDM504-蜂鸣器。3．电路功能（1）功能作用该电路主要由秤重传感器、模数转换电路、十进制计数器、键盘电路、单片机主板、屏幕显示器和蜂鸣器等部分组成。电源主要提供由外电路提供±12V、VCC和－5V电源，在模块A/D电路中提供二次稳压VEE电源。（2）工作过程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。1．模块电路连接（1）连接实物图电子秤电路连接实物如图6-2所示。（2）模块电路连接说明EDM203模数转换模块接5V电源，EDM104-称重传感器模块接12V电源。由于二次稳压电源VCZ已经在EDM203-ICL7135模数转换电路模块中连接，VEE也在EDM606-12864LCD模块中连接，因此在模块间不用连接。图6-2电子秤电路模块连接图2．电路调整与测量（1）电路调整为了使搭建后的电子秤能够准确地进行对物体的秤重，屏幕显示要清楚，就必须要对搭建后的电路进行调整。1）对EDM203模数转换调整时，可选择万用表直流档2V档位，调节EDM203模数转换电位器RP1，使Uref电压为1.000V。2）按“F”按键开机，液晶背光点亮，显示欢迎界面。正常显示主界面后，按“D”键能进入设置界面。在设置界面时利用“A”(＋)、“B”(－)、“C”（移位）键可设置单价、待机时间、声音提示。设置好后按“E”键保存退出。3）调节EDM606上的“对比度”电位器RP1，液晶显示图像更清楚。4）调节EDM104称重传感器“调零”电位器RP2，使AOUT电压为0.000V，将5个20g砝码全部置于称重传感器的托盘上，调节“放大”电位器近RP1，使AOUT电压为0.100V;5）拿去托盘上的所有砝码，调节称重传感器“调零”电位器RP2，使AOUT电压为0.000V6）重复2、3步骤的调整过程，一直到精确为止，电子称测量正常。（2）电路测量1）取样脉冲的测量●模块EDM603和模块EDM203的取样脉冲电路正确接上电源，用示波器测量模块EDM603的CP插孔和模块EDM203的clkin插孔信号波形，并记录在图6-3和图6-4中。波形周期幅度T＝0.5μsVP－P＝4.8V量程范围量程范围0.2μs/div1V/div图6-3EDM603的CP插孔的信号波形波形周期幅度T＝4μsVP－P＝4.8V量程范围量程范围2μs/div1V/div图6-4EDM203的clkin插孔的信号波形两波形的关系是：EDM603的CP插孔的信号波形周期是EDM203的clkin的信号波形周期的8倍，也就是说，EDM603模块把矩形脉冲波的频率8分频后才送进EDM203模块，作为取样脉冲。●测量模块EDM001的ALE插孔信号波形电路正确接上电源，用示波器测量模块EDM001的ALE插孔信号波形，并登录在图6-5中。波形周期幅度T＝0.5μsVP－P＝5.5V量程范围量程范围0.1μs/div1V/div图6-5EDM001的ALE插孔的信号波形从图中波形可以看出：EDM001的ALE插孔的信号波形是微处理器时钟脉冲周期的六分之一，即微处理器的时钟脉冲频率是EDM001的ALE插孔的信号波形脉冲频率的6倍。2）满度值选择基准电压的大小的变化调节EDM203模数转换电位器RP1。●电子秤电路接上电源，把重物放在秤盘上，调节电位器RP1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恢复屏幕上显示重物的重量。●在秤盘上放入重物，完成秤重的操作过程后，用仪器测量EDM203的BUSY插孔的电压；把重物移开，用仪器测量EDM-203的BUSY插孔电压，并记录在表6-1中。表6-1EDM203的BUSY电压表项目电压（V）无重物5加重物5＋随重量增加而增加3）EDM504蜂鸣器提示音驱动信号用万用表连接在模块EDM504的B1插孔，测量在按下模块EDM406中按键前后的电压并记录在表6-2中。表6-2B1插孔电压项目B1插孔电压/V未按按钮5按按钮04）EDM406键盘模块的测试正确接上电源后，测试EDM406插孔COL1～COL4和ROW1～ROW4电压；然后分别按下S1、S6、S11时测试PT1～PT8电压，并记录在表6-3中。表6-3键盘电路电压记录表项目COL1COL2COL3COL4ROW1ROW2ROW3ROW4未按按键前4.6V4.6V4.6V4.6V0.17V0.17V0.17V0.17V按S1时0.5V0.3V0.3V0.3V0.5V4.5V4.5V4.5V按S6时0.3V0.5V0.3V0.3V4.5V0.5V4.5V4.5V按S11时0.3V0.3V0.5V0.3V4.5V4.5V0.5V4.5V3）EDM504蜂鸣器提示音驱动信号用万用表连接在模块EDM504的B1插孔，测量在按下模块EDM406中按键前后的电压并记录在表6-2中。表6-2B1插孔电压项目B1插孔电压/V未按按钮5按按钮04）EDM406键盘模块的测试正确接上电源后，测试EDM406插孔COL1～COL4和ROW1～ROW4电压；然后分别按下S1、S6、S11时测试PT1～PT8电压，并记录在表6-3中。表6-3键盘电路电压记录表项目COL1COL2COL3COL4ROW1ROW2ROW3ROW4未按按键前4.6V4.6V4.6V4.6V0.17V0.17V0.17V0.17V按S1时0.5V0.3V0.3V0.3V0.5V4.5V4.5V4.5V按S6时0.3V0.5V0.3V0.3V4.5V0.5V4.5V4.5V按S11时0.3V0.3V0.5V0.3V4.5V4.5V0.5V4.5V3.电路检测由于电路是由模块搭建而成的，因此电路是根据电路测试的结果来判断电路出现的故障是在那一块的模块电路上。我们可以用排除法来进行检测。故障现象：把各模块按电路要求连接，并加电。开机后把重物放在秤架上，液晶显示器未显示重物的重量。故障检测过程：因为电子秤进行计量，与电路的功能密切关联。而电子秤的电路相对较为复杂，在秤盘上加上重物后，产生的信号经过的较多线路才进行计量，在这过程中出现了数模转换和模数转换，所以要找出故障之处，只能采用逐一排除非故障电路模块，最后归纳到某一电路模块。根据这一思路，我们可排除的非故障电路有：1）液晶显示EDM606电路模块正常。因为从故障现象中分析“把重物放在秤架上，液晶显示器未显示重物的重量。”在通电以后，重物未放在秤架上，液晶屏幕上仍显示“重量（kg）：0.000”，“单价（元）：000.00”和“总价（元）：00.00”三行字。说明液晶显示器还是能正常显示的，所以说液晶显示电路模块是正常的。2）电源电路模块正常。根据液晶显示电路模块正常，这时我们可以初步判定电源电路椹是正常的，这是因为液晶显示器模块能正常显示，必须有一个条件，就是电源的VCC正常，当然我们可以用万用表对电源的输出端口进行测量，同样可以确定电源是正常的。同时也要检测二次稳压电源是否正常。3）键盘电路EDM406模块正常。按下键盘电路中的“F”键开机，显示电路中的液晶显示器LCD1点亮并显示欢迎界面。按“D”键进入设置界面，屏幕上显示“重量（kg）：0.000”，“单价（元）：000.00”和“总价（元）：00.00”三行字。使用“A”（＋）键、“B”（－）键、“C”（移位）键设置“单价”，或在“单价：”一项中直接输入数字（按数字按钮），均能正常进行操作。这时，我们基本可以判定键盘电路模块是正常的。4）单片机电路EDM001模块正常。微处理器IC8是电子秤电路的核心电路，很多电路的功能均是由微处理器IC8控制，所以其是否正常是关系到整个电路的功能是否会出现紊乱。刚好这一次电子秤电路故障，并未出现整个电路的功能紊乱，因为液晶显示电路模块正常、键盘电路模块正常，蜂鸣器模块也正常等。这些电路均是由微处理器IC8相连控制的，所以从另一方面证明了单片机电路模块应该是正常的。5）十进制计数器EDM603模块正常。我们可以使用示波器，对EDM603模块CP和Q7插孔的波形进行测量，发现两处的波形均为正常，也就是说EDM603模块能正常进行分频，所以十进制计数器EDM603模块正常。6）故障确定在A/D电路EDM203模块上电子秤电路的故障现象告诉我们，把重物放在秤架上，液晶显示器没有显示出重物的重量，仍然是“重量（kg）：0.000”。这就是物体放在秤架上并没有转换成信号送到液晶显示器上，而单片机电路模块又是正常的，这也可以说如果信号送到正常的单片机电路模块上，单片机电路模块是会把送来的数字信号送到液晶显示器显示。表6-4模块检测可能出现的问题及解决方法问题原因解决方法液晶显示器屏幕没有显示没有接电源接电源电阻R23阻值增大置换EDM606液晶屏模块三极管VT2的c-e开路没有VEE电压LCD1“3”脚没有电压TP21没有低电平置换EDM001单片机主板模块晶体振荡器Y1坏把重物放在秤盘上，液晶显示器不能显示重物的重量微处理器IC8坏置换EDM001单片机主板模块分频器IC7坏置换EDM603十进制计数器模块数模转换器IC6坏置换EDM203模数转换电路模块运算放大器IC5坏置换EDM104秤重传感器模块秤盘电路压力应变传感器坏置换秤盘电路压力应变传感器二次稳压取样管IC10坏置换EDM203模数转换电路模块基准调节电位器RP3坏置换EDM104秤重传感器模块重物放在秤盘上显示的重量值与实际不符电位器RP1没有调整好调整电位器RP1IC5“12”脚电位不为0调整电位器RP2液晶显示器显示数字缺段液晶显示器LCD1坏置换EDM606液晶屏模块微处理器IC8坏置换EDM001单片机主板模块液晶显示器显示数字缺段液晶显示器LCD1坏置换EDM606液晶屏模块微处理器IC8坏置换EDM001单片机主板模块微处理器IC8程序错误重写入理器微处理器IC8程序排阻R22坏置换EDM001单片机主板模块按下微动按钮时，液晶显示器屏幕没有显示输入信息微动按钮接触不良置换EDM406键盘电路模块四输入集成与门IC10坏微处理器IC8坏置换EDM001单片机主板模块按下微动按钮时，能控单片机功能，但没有“嘟”响提示音。微处理器IC8故障置换EDM001单片机主板模块蜂鸣器B1坏置换蜂EDM504蜂鸣器模块蜂鸣器电路有故障置换蜂EDM504蜂鸣器模块4．电子秤电路框图根据图6-1电路原理图，电子秤电路框图如图6-6所示。图6-6电子秤电路框图图6-7EDM104-秤重传感器模块电路图图6-8EDM104-秤重传感器模块实物图1）电源电路。模块工作电压±12V。称重传感器的电源电路采用了正、负双电源和二次稳压，为称重传感器提供一个大电流、纹波系数小，动态电流变化大而电压稳定的电源，目的是为了能够使称重传感器在使用过程中灵敏、稳定。±12V电压经过VD1和VD2单向导通保护和C2～C5滤波后，获得＋12V和－12V直流电压输出，直流＋12V经调整管VT1、IC2TL431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