1、叶盛红电子秤内码剖折 29 *衝器? 28 4 第 1期 & 10015991庖立全立蝕内码剖析全华市双龙衡器有很公司（金华市衡器厂）叶虐红【摘要】兴丈逼过对电子秤内码的剧析 ， 觎关杀到电子称畫问邇的几仆 闵素进抒丁阖述 ， 同时对提高稀賣精度、稳定性及制進工艺等方面機出了一些 建征供网荷宾考.关键词:内码彗业抑制跳兰 占倚*叶盛红电子秤内码剖折 29 *叶盛红电子秤内码剖折 29 *为了严格检验称境的准确程度*在衡器界内部 专门使用一种特别细的分度卅 ， 它相当于把面对 用户的标准分度d再分细&格（对于内码为24000 的计价秤而盲） ， 即川=1/丽 ， 如果d为5g,cT便是 0- 63s,1000g的质 。

2、僮用d表示是200d,用十表示 就是1600dX检测精度提高了 8倍 ， 这种以内部分 度表示的分度数叫-内码”.对电子衡器赧基本的要求是内码显示要准确、 稳定 ， 如果显示的数字-立在跳变*就不能指示岀 准确的称量.内码跳动大到一定程度 ， 就把秤的准 确度、精度、线性、零漂、滞后、端变等等秤是指标全 给淹设了亠所以怎样降低跳码幅度、减少跳码頻度 是对电于衡器最起码艾是最基本的要求*然而正是由于本文将要讨论的种种原因 ， 做到 跳码少并不是一件轻而易举的事值得衡器界同仁 们共同硏讨 ， 以稳步提高我国衝器质蚩.本文在剖 析跳码成因基础上罗列了一些减少跳码的途说和 方法 ， 谨供参考级1 “跳码”估算为了分析跳码成因 。

3、 ， 不妨先来怙算一下造成一 个跳码的干扰电平大小和定时晃动的大小 。
以常见的15kg商用电于计价秤为例用为5g, 満最程3（XJDd,即240006图1是这种秤的功能示在重力作用下传感器电桥有电压输岀（约oa 1 口mV数量级人经放大后旌行衣积分.正向积分 时间是一定的”由单片机决定当正向积分结 束控制开关就把积分电容和电阻与基准电源接 通电容反向积分 ， 同时单片机开始对定时脉沖计 数 。
随着电容的放电 ， 积分器施出电压逐渐回 零 ， 一当回到零点比较器翻转通过揑制开关一 面終止反方向积分 ， 一面通知单片机停止计数 ， 井 将巳计下的定时脉冲数存入存贮器这个脉冲数与 正向积分结束时电容器电压成比例、从而反映了砰。

4、量的大小假如所用传感器额定负荷20kg,灵敏度 L 8mV/V ,所用电桥电压Vc-5Vt满量程内码已 调准到24000.那么 ， 每个内码对应的传感器受力 等于H器= 63即传感器的输岀端或放大器的输入端只要 有03V的扰动就会引起一个跳码,要知道这个数 量级巳经落在一般元器件的噪声电平范圉之内 ， 远 远低于一股干扰电平 。
经过放大后也只有42/xV.放大器的辎岀和积 分电路受到几十微伏的干扰也将引起跳码.称重电压信号经双积分,转换为反向积分时间 的长短 ， 单片机用定时脉冲测量这段时间如果转 换过瑾中这段吋间有晃动 ， 或定时脉沖频率变动都 会直接影响称重的准确度或造成;
跳码 。
假如所用晶振12MHx,经单 。

5、片机12分频后定 时脉沖频率1MIU时间分度1粉.一般硬件设计満 载时反向积分时间约50mst容纳24000 C码 ， 所以 每6内码相当于即“反向积分时间如果晃功2冲 或5000G个定时脉冲中晃动2个脉冲都会引起1 个跳码由于反向积分时间主要由比较器詡转时刻 决定 ， 而比较器的翻转除了由积分电容回到*零点” 外 ， 还与触发点附近基准电压+比较器参数尊许多 冈索有关+而这些因素造成的疑差可能相当大 ， 这 是造成称量变动和跳码的蜃盟根源.2跳码成因剖析由上可知只要很微弱的电平扰动和定时晃动 就会引起跳码 ， 而造成这些扰动的根源却是多方面 的*干扰传到秤体的途径又是多种多样 ， 正是“千头 万绪有时甚至达到捉摸不 。

6、定、神秘莫测的程度口 造成跳码的原因片纳起来有外因、内因和外因通过 内因起件用三类.外因：即外界干扰.传到秤怵电路上电平或参 数找动引起跳码.根据干扰传递的途径分为有线、 无线两种有线外冈即干扰是通过市电线路传入的主要 有电源滤波不净 ， 剩余50周纹彼干扰*有附近大功 率电气设备的启停 ， 和强杂声源、电气设备的运作 产生强的中、高频干扰电压（如中频感应炉人电机 电刷跳火+大功率电火花加工和电焊设备等在线路 上产生杂波和强的尖顶脉冲干扰.无线外因即干扰源是通过空间电磁幅射传到 秤体电路上的干扰这种干扰源的范圉更宽 。
主要 有附近大功率电气设备的启动、战电.大功率屮高 频电炉的幅射 ， 电机、汽车的跳火、电 。

7、火花加工和电 焊设备运作时的幅射雷电以及附近各种电信设备 的幅射等等真是不胜枚举*防不胜防 。
要区分无线还是有线干扰一个简便的方法就 是比较交、直流供电时的跳码变动情况*电池供电 时减少的跳码便是有线外因引起的 。
引起跳码的内部原因也是多种多样.干变万化 的 ， 主要有*元器件噪声 ， 持别是放大器输入部分的元益件 噪声*对这些元器件除了标量精度、温漂等要求 外 ， 要有噪声指标限制 ， 如轻密电阻制造厂家应给 出蠅再电半參数.需耍提醒的是在放大器输入电路和基准电源 电路中要少用或不用有扱性的电客器 。
极性电客由 于介质的极化微观扰动往在产生很大的噪声 ， 特别 是接反时会发生介质内部放电造成几十毫伏的杂 乱脉冲、产生 。

8、几十牛跳码I电源特别是接比较器的基唯电源的噪声（和干 扰也造成比较器詡转时刻的不确切*定时晃动+引 起跳码元器件尤其屋比较器的元器件本身的噪声和 扰动会直接影响比较器的性能使触发翻转的时刻 变动 ， 造成内码变化.这里不妨看一6实网也许可 以间接地证明这个推断十在程度很大的环境里+通 过直径几十毫米的细管子向主板各部分吹气会发 现放大器的输入部分 ， 积分器和基准电源部分吹气 只引起10个码左右的跳动 ， 而在比较器外围的三 个吐阻附近轻轻一吹竟增大几十乃至几百个码 。
可 见比较器元器件的噪声和漏电状况对内码产生多 大的影响 ， 我们认为这是由于噪声和漏电对比较器 鮭发翻转的条件影响很大引起的.这个现象尤其发。

9、生在低电压工作的比较器中.元器件噪声产生跳码的推测找们还可以用下 茴的事实来傍证：那就是刚装好的主板跳码比较 多 ， 经过相当时问的通电老化和使用后跳码普遍减 少.这是由于电阻、焊点、特别是电客器的介质经过 长期通电后在电场中运动和扱化达到了动态平衡. 从而使噪声电平变弱的缘故内因中第二个原因是系统有时发生寄生振荡 ，特别是超低频自激 ， 这往在是版面设计不合理、电 源内阻过大 ， 退稱不健全、或环境温度、湿度造成参 数越界引起放大器自激 。
低频自激的现象往往和漂 移錠淆在一起 ， 需要仔细和耐心的观察一段时间 ，如发现内码周期性变化多半出于此因.第三个内因是比较器件不好或版图布局不合 理 ， 在触发翻转时发生振铃 。

10、现象如图2所示使 4011定时不准 。
图2第四个内因是市电50H工的高次谐波与品據 频率发生差拍*造成定时脉冲数时多时夕地周期性 变化 ， 其现象与低频自徼类似.有些内因和外因通过长时间的耐心观察和分 析可凶鉴别出来 ， 有些外因在24小时f较圉立的| 维普资讯 h ttp:/術番第 明笔第1期越100期 1999年1另规律例如一些大的电气设备总在每天几点至几点 开机.几点以后关掉 ， 经过几天反變观察可以捉摸 到一些规律而内因不可能每天几点到几点发生 ，这样就可以把部分外因找出来了.遗成跳码的第三类因素是外因通过内因起柞 用.盛于这一类的原因也很多 ， 凡是电路设计不合 理*参数选择不当所用零部件品质不佳、版 。

11、图设计 不完善甚至错误、接地和地线不合理、工艺不完整 等等因素 ， 使这种主扳抗干扰性能特别差f同样的 环境下 ， 它跳码特别多具体分折如下 。
n电路设计不合理 ， 参数進择不当例如电源 电压用得太低称重信号姑度降低.电路阻值用得 过高外界干扰引起的扰动电平增大 ， 总之使信噪 比空坏 ， 跳码增多 。
1对印刷屯路板的质量问题对跳码的靈响很 大印剧电路板的质逐包括基板品质、版图设计质 量、扳的制作工艺、以及涂层质量等综合结果姚码 关系最密切的是版图设计和制作工艺不合理的板 閨设计列举如下 地线布局不合理模拟地和数字地混杂交叉 以致锻弱的模拟信号中混杂数字信号干找 。
铜箔线过细过密 ， 尤其是距离的平行沿伸, 不仪引线电阻 。

12、增大便干扰电平增大 ， 而且相互交叉 干扰当环境湿度大时更是如此印刷梶的制作工 艺不好也逢成跳码主要是铜fS及电菠过薄 ， 过线 孔导电不畅遗成对地电阻增大或信号通路不牺导 电线间有毛餐 ， 似通非通 ， 造虑间瞰漏电或放电. 谑波电路布置不合理 ， 没有就近滤波 ， 而是 远离要滤波的器件或区域削屈或失去滤液作用 ，扶至惜来交叉干扰 。
关于印刷电路板的问翅在下八 节还要专门讨论.直观的感觉是有的板一装就灵. 龊码普遍少 ， 有的扳怎么也调不好 ， 跳码少不下来.此外焊接对跳码也有影响 ， 同一种桩 ， 同一种 元器件*有的人焊的板跳码少级有的人则跳码较多 或晉块原来跳码多的扳经过重新捍接J&减少了 足见焊接对跳码的影响.估计不好的焊 。

13、点电阻较 大 ， 干扰大口有的焊点近乎虚焊*部分個通非通*成 了一牛噪声源*3抑制跳码的邂径棍据収上分析 ， 这里罗列-“些减少跳码的具体 方法谨供参考.3- I设计合理的电、源谑波电路减少刊周交璇纹 陂的干扰*由于取积分模数转换电路对50周交流 纹波有很强的抑制能力 ， 电子秤对电源谑波要求不 高如果整机电流在ZOtnA以下*只要用几百微法 的滤注电容即可*甚至可用半波整流*但是不同的 电路部分要有各自的电源滤波*陆少电源耦合引起 的干扰甚至自锻.模拟电路与数字电路最好有各自的电源.3. 2传感器和集成器件的电源电压不要太祗”臥 谋证足够的抗干扰能力.3. 3传豚器电桥电阻.放大电路输入电阻和偏養 电路 。

14、电阻不能龙高 ， 梗干扰不致太大*合理的电涯电压和电路阻直不仅使跳码少 ， 而 且对减少蠶移、改善线性等都是大有好处的可惜 电池供电的两用秤难以做到这点.也4棋拟电路尤苴是放大器输入电路和偏置电路 所用元器件噪声要小少用或不用有扱性的电容 器*这些器件包括电源谑波用的电解电容要事先做 高低温老化和通电老化处理*乩5要勞力提高放大器的共模抑制比.这点非常 重要.从“怙算一节知道*只 0. 3fxV就会变一卞 码再而实际干扰往往远远大于0. 3 握么没有发 生几十个、上百个跳码7其原因就是干扰大部分同 时作用到放大器的同相端和反相端靠放大器很强 的共摸抑制能力使干扰大大削弱如果所用器件共 模抑制比抵电路布 。

15、局不对輙 ， 所用元件不匹配使 放大器共模抑制比降低 ， 将引起跳码増加*所以有 关元器件须经测试配对 ， 印刷板图要考虑上下对 称 ， 且耐温度、醍度变化 ， 维持其对称性 。
6周密考虑高频滤滾因为噪声和干扰的频谱主要在高频段无规则 的强尖脉冲也耍有通路特它们旁路掉斯以高频滤 被揩施十分必要一股在各电源滤波的电解电容上 要并枫6 1冲F的高頻旁路电容”每牛】C电源 端要井上高颇滤被电容I各基准电源聲也要井上高 顿电容“如果市电线路上干扰持别大可在变压器 原边接入一牛LC低通谑液器”如图3 。
阳3|维普浚讯 imp:www.cqwp.c0m|31|维普浚讯 imp:www.cqwp.c0m|维普浚讯 imp:www. 。

16、cqwp.c0m|须要说明的是对于好的板 ， 抗干扰性能强、跳 码少这时谑波电容没起作用 ， 似乎拆掉也可以 ， 或 当时干扰比较少 ， 滤波电容拆掉影响不大但决不 能认为滤波电容不需要 ， 要保证成批生产的质量. 要能适应各种干扰环境 ， 聲能经碍起元器件r印剧 板的质量起伏周密设直高频滤波电路是必耍的. 3.7印刷电路板版图布局有几条原则 玉7. 1模拟部分要单独成为一体不要与数字电 路泯杂交叉 ， 这样做的目的是：【）便于将模拟地 与数字地分开（I ）便于将模拟电路的电源和滤波 与数字电路的滤波电路分开C1）少受数字信号的 干扰如果需要可单独为模拟部分装屏蔽盒. 3-7.2 模拟地与数字她只能一点相连 ， 如图4*畫要 。

17、指岀的是 ， 电子秤印刷电略要少铺地甚至 不铺地.所谓铺地即把地线画得很宽整亍板上地 线尽量相连成一片这种措施在高頻宽带线性电路 中是有作用的 ， 但不适台电子秤电子秤电路是低 频徽弱信号放大高精度计量及模拟.数字电路兼 而有之的系统 ， 侧重防漏电、防謀移、防干扰铺地 对这三者都无好处.7.3模拟电路的电源与数字电路电源要隔开. 井就近安排滤波器*乱7. 4印刷板走线要厚、宽.短各导线I可要拉开 距离 ， 避免长距离的平行沿伸 ， 这样做的目的是减 少引线电阻减少交叉干扰减少漏电 ， 那些为高密 度数字计算机电路考虑的布线原则对电子秤不一 定适合“3.8重视焊接质量注意板面清洁 ， 为了稳定称 最”新焊好并初测合格的板 。

【电子秤|电子秤内码剖析】18、要用丙酎、四氯化礁尊 溶刑清洗、烘干 ， 涂上防水、耐酸琥涂膜紧密厚实和 板面附着性强、熔点低的清漆 ， 注意清漆本身要保 持淸沽 ， 涂剧工具及涂刷过程要保持淸洁 ， 涂刷均 匀 ， 涂后初底烘干.3- 9注意变压器漏磁契小 ， 最好有电磁屏竝盒因 为漏出的50周磁场可能使传感器电矫感生50周 电压 ， 造成较强的50周干扰.此外变压器付边电压不宜过高（超过10V）.太 高的电伍不仅加重了三端稳压块功耗而且往在使 它稳压性能变差.稳压性一差 ， 抗干扰性能降低.3- 10 选用温度特性好的6MHz或晶振. 晶振狈率为50H幫整数倍可减少与市电高次谐波 产生差拍干扰.4抑制跳码的软件方法由于只要很微弱的干扰0. 3PV）时问 。

19、晃动 就会引起跳码而干扰源又是到处存在.传播 途住又是多种多样 ， 加上诊断跳码又受到种种技术 上和认识上的限制所以尽管采欣了许爭措施仍旧 不能完全消除跳码+ 股经过相当吋问总化.跳码 控制在4个字W内就可以了 ， 进一步減少跳码就要 用软件的方法来实现*消除或抑制跳码说起来很简单、囚为棒遗数据 在相当长时间内是稳定不变的 ， 而引起跳码的干扰 数据变化频繁 ， 设法把两者区分开来.只取平稳的 数去显示就是.从滤波器的要领理解即电子秤要 的是低通滤波器 ， 把高频信号（即快变的数据）滤掉 或抑制掉循着这舊仆恩路可以设计出多种零样的 消除跳码的程序 ， 现列举几个典型的究例.4.1直接剔除法在秤量稳定区把述离稳定数的牛 。

20、别采样值略 去不送出处理和显示保持了显示的稳宦.这里有 两齐关疊:一是怎样选定稳定数据”二是怎样区别 是干扰还是加载、御载 ， 一腔对于干扰出现不频罄 的场合这个方法简单易行4- 2平区自动鉴别法设定凡连续3次不变的采样值算作平值将它 存起来以后采样值只要落在平区范由内都只显示 平值.平区范围可以取平值上下4带码.4. 3平均法采样的数不马上送显而是与它之前门-I个数 求平均后才送显这样片别的干扰就被平均掉了* 特別是围绕称量值上下波动的干扰*平均过程中正 负抵消.效果更好“当然单向性的頻驚干扰对称境 准确度有影响.一殿n取4或8平均运算只娈累 加后移位即是 ， 运算速度较高.用序设计中要考虑 不耍把 。

21、加载或御载过程也平均进去以免影响数躬 稳定的速度平均法用得较多.（TH 37 H）|维普赍讯 n口p:|第28卷第1期总丄00期 1999年1月衡揺|维普赍讯 n口p:|维普赍讯 n口p:|中国计量技末开发总公司上海三积分电子有限公司 技术开发部|维普赍讯 n口p:|维普赍讯 n口p:|上海三积分电子有限公司在最近开发的汽车 通用勒重仪表中使用了 AT45D041,取再非常满意 的效果 。
设计中充分利用其中的2个数据缓存 RAM,大大提高了仪衷的页连续读写速度还利用 苴硬件数据保护功能有效地防止了标迢数据、重要 参数的丢失或改写同时利用其大容巫和每页有8 个特殊字节的特点*对车号称逐数据等的存储 。

22、可 采用数摇库结构便于编程处理或“打包*送上位 机 ， 如采用简单存储结构 ， 则可存储上万甚至数十 万条记录 ， 而且扩展容St时不需对硬件作任何改 动 。
好东西应该与大家共享 ， 特作此文将 uDataFlashfl介绍给各位同行 ， 更希望有兴趣的同 行也能将自己的应用心得介绍给大家 ， 那么苫者 4捷砖引玉”的日的也就达到了.随着电子测量技术及功能的不断拓展 ， 亘要数 据的存储及断电保护已是电于衡器等智能仪表的 必要功能.从口前的应用来看大哆数采用的是各 类甲、并行EEPROM.W经验的应用工程师会发现 这些器件的性能有很大差异且各有缺陷蔓中有 的町靠性差 ， 有的占用I/O 口多有的在作大容量 存储器吋读写速度慢 ，。

23、当然也有的不适合作数个字 节的读写*因此设计选型有时只能采取折衷方案 有时甚至只能同时选用两种EEPROM芯片来完 成不同的数据存储要求.出解铃还需系铃人” ， 在非（上接第31页）4.4选代式数字低通谑波器在平区附近按贖Xi = X,卄辽关系确 定当前送显值*其中X.当前采样值X_上 次采样值炉试想干扰若是上下波动朋可很好抵消, 得到平稳的显示 。
a值一般取或3.再多了数据 稳定速度丈慢 。
与平均法相比选代法便用的寄存益 少一程序也简煤 ， 而使用效果相当*如果希望达到稳 定时间短又要较稳、定 ， 可以分段用不同的事值 。
可以设计出各种各样的抑制跳码的程序这里 有几差系要处理好g去码益果与数据稳适速度 易失性 。

24、存储器领域处于领先地位的美国ATMEL 公司最近推出了一种被命名为的糜 行大容量Flash存储器其综合性能之优无疑为您 提供了一个很好的解决方案.该系列DataFlash具有多种存储容量的产 品 ， 各型号的引脚与指令完全兼容 ， 其中的4M位 容ft型号初AT45D041”的主要性能指标如下：*同步审行通讯接口与SFI 容）* 204R页主存储器 ， 每页264字节（8个特殊 字节可用于存储特殊信息）*可进行整页连续读写也可单字节读写 桂具有2个264字节的数据缓存区*允许在写 入数据的同时接受数据）样页写入时间仪为7ms徉具有硬件数据保护功能*输入输岀与CMOS和TTL兼容*丰富灵活的寄存器及措令系统 。

25、 ， 使编理更灵 活 ， 更方便井低功耗（血沁 Active : 15mA, Standby； 20 pa ）* ATMEL产品一贯具有的低价优替（作晋通认地址上篙市四沐甜in I苹战蚪 4:?00233K a 1998-11-16）要兼顾抑制跳码不能按害其它性能每个 程序抑制跳码的效果与跳码性质有关.j般要经过 实际的动态调试软件抑制跳码只有在一定的 硬件基础上才能取碍好的效果 ， 如果硬件不完善, 跳码严重指望全靠软件来解决 ， 往往事倍功半不 仅设计、调试难度大得不到预期的效果 ， 而且常常 会秧及其它性能.注I本文限于爲用关于软件框囹及清草”均综（本文在琴柞的过程中.得列浙辽大学花立刚箕授的瑟心措 导庄此表示感用D（柞才14訳览址1金华賈粗；：岳琨5醋 号坤此编 ,321CilTE 期 il9a-10231 。

稿源：(未知)

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标题：电子秤|电子秤内码剖析