电子秤电路板设计
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目录
CATALOGUE
02.
传感器电路设计
04.
电源管理系统
05.
PCB布局设计
01.
03.
主控模块设计
06.
测试与优化
总体方案设计
01
总体方案设计
PART
设计指标与精度要求
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电子秤的精度是重要指标，要求测量误差小于一定范围，通常使用分度值表示。
精度指标
电子秤应具有较高的可靠性，保证长时间稳定工作，且出现故障的概率较低。
可靠性指标
电子秤在不同环境下应保持稳定，避免温度、湿度等因素对测量结果的影响。
稳定性指标
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电子秤应具有较低的功耗，以延长电池使用时间。
功耗指标
04
称重传感器
选择高精度、稳定性好的称重传感器，如电阻应变片式或电容式传感器。
信号放大电路
选择低噪声、高输入阻抗的信号放大电路，以提高测量精度。
A/D转换器
选择高精度、低温漂的A/D转换器，将模拟信号转换为数字信号。
单片机
选择功能强大、功耗低的单片机作为电子秤的控制核心。
核心器件选型方案
功能模块划分逻辑
称重传感器模块
负责将被测物体的重量转换为电信号，并传递给信号放大电路。
信号放大与滤波模块
对传感器输出的微弱信号进行放大和滤波处理，提高信号质量。
A/D转换模块
将放大后的模拟信号转换为数字信号，以便单片机进行处理。
单片机控制模块
负责整个电子秤的控制和管理，包括数据处理、显示、按键处理等。
02
传感器电路设计
PART
称重传感器类型选择
电阻应变片式传感器
通过电阻变化反映形变，从而转换成电信号。
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电容式传感器
通过测量电容变化来反映物体的重量变化。
02
振动式传感器
利用物体振动频率与重量之间的关系进行称重。
03
信号调理电路实现
将传感器输出的微弱信号放大，以便后续电路处理。
信号放大
消除信号中的干扰和噪声，提高测量精度。
滤波电路
将模拟信号转换为数字信号，便于处理和传输。
信号转换
零点校准算法设计
自动校准算法
通过软件算法自动校准零点，提高测量精度和稳定性。
03
采用温度补偿、时间补偿等方法抑制零点漂移。
02
零点漂移抑制
零点偏移补偿
通过软件或硬件对零点偏移进行补偿，确保测量准确性。
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03
主控模块设计
PART
主控芯片资源分配
微控制器（MCU）选择
负责电子秤的数据处理和控制，选择具有低功耗、高精度和丰富外设资源的MCU。
输入/输出（I/O）口分配
存储单元
包括传感器信号输入、显示屏驱动、按键扫描、通讯接口等。
用于存储校正参数、称重记录等信息，可选择EEPROM或Flash存储器。
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3
AD转换电路拓扑
转换器类型选择
根据传感器输出信号类型和精度要求，选择合适的AD转换器，如Σ-Δ型、逐次逼近型等。
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采样与保持电路
确保在AD转换过程中，输入信号稳定，通常采用电容或模拟开关进行采样与保持。
02
滤波与放大电路
对传感器信号进行滤波和放大，以提高测量精度和抗干扰能力。
03
人机交互接口配置
根据显示屏类型（如LCD、LED等），配置相应的驱动电路和接口协议。
显示屏接口
设计按键扫描电路，实现用户输入指令的接收和解析。
按键输入接口
提供与上位机、打印机等设备的通讯接口，如RS232、USB、蓝牙等，实现数据传输和远程控制。
通讯接口
04
电源管理系统
PART
低功耗供电方案
动态电源管理
根据负载情况动态调整供电电压或工作频率。
03
在长时间不使用时自动进入休眠模式，降低功耗。
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休眠模式设计
采用低功耗元器件
选择低功耗的集成电路和元器件，减少电源消耗。
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采用稳压电路，确保电压稳定输出。
电压基准电路设计
稳压电路设计
选择合适的基准电压源，提高电压精度和稳定性。
基准电压源选择
合理配置滤波电容，减小电压波动和噪声。
滤波电容配置
过载保护机制实现
过流保护
在电路中加入过流保护元件，防止电流过大损坏电路。
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过压保护
采用过压保护电路，防止电压过高导致元件损坏。
02
短路保护
设置短路保护电路，避免短路故障对电路造成损害。
03
05
PCB布局设计
PART
采用45度角或圆弧走线，减少信号反射和辐射。
避免直角和锐角走线
降低层间信号干扰，提高信号质量。
相邻层走线垂直
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缩短信号路径，减少噪声干扰和信号衰减。
最小化走线长度
确保敏感信号走线旁边有地线跟随，以提供稳定的参考电平。
地线处理
敏感信号走线规范
抗干扰屏蔽措施
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在PCB布局中设计地平面，以提供稳定的参考电平，减少共模干扰。
使用地平面
通过合理的层叠设计，使干扰源和被干扰电路在不同的布线层上。
布线层间隔离
在敏感元件周围使用屏蔽罩，以减少电磁辐射干扰。
屏蔽罩
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在电源和地之间放置滤波