電子秤設計報告

1、設 計 報 告 實驗名稱： 電子稱設計 院（ 系）： 專 業(yè)： 姓 名： 學 號： 實 驗 室： 實驗組別： 同組人員： 實驗時間： 2016年12月02日評定成績： 審閱教師： 目 錄1 設計要求32 設計原理33 系統(tǒng)框圖34 具體設計44.1 稱重傳感器44.2 放大電路和量程切換54.3 A/D轉(zhuǎn)換74.4 顯示器85 實驗小結(jié)91 設計要求試設計10g10kg電子稱，數(shù)字顯示，精度為0.1%。2 設計原理數(shù)字電子稱通過傳感器將被測物體的重量轉(zhuǎn)換成模擬的電壓信號，較小的電壓信號通過應用放大系統(tǒng)進行準確、線性的放大，以滿足模數(shù)轉(zhuǎn)換器對輸入信號電平的要求。放大電路采用三運放數(shù)據(jù)放大器。儀表

2、用放大器具備足夠大的放大倍數(shù)、高輸入電阻和高共模抑制比的特點。放大后的模擬電壓信號經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路變成數(shù)字量，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路采用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片CC7107實現(xiàn)。然后把數(shù)字信號輸送到顯示電路中去，最后由顯示電路顯示出測量結(jié)果，顯示電路采用四塊分立的七段LED顯示電路進行顯示。本設計中通過改變放大電路的增益，從而達到轉(zhuǎn)換量程的目的。由于被測物體的重量相差較大，根據(jù)不同的測重范圍要求，需對量程進行切換。3 系統(tǒng)框圖圖1 電子稱設計框圖（1） 利用由電阻應變式傳感器組成的測量電路測出物體的重量信號；（2） 由放大器電路把傳感器輸出的微弱電壓信號進行一定倍數(shù)的放大，放大后的電壓信號送到模數(shù)轉(zhuǎn)換電路中；（3）

3、 由模數(shù)轉(zhuǎn)換電路把接收到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，傳送到顯示電路；（4） 由顯示電路顯示數(shù)據(jù)。4 具體設計4.1 稱重傳感器4.1.1 設計原理圖2 電阻應變式橋式測量電路R1、R2、R3、R4為4個應變片電阻，且R1=R2=R3=R4=R，組成橋式測量電路，Rm為溫度補償電阻，e為激勵電壓，V為輸出電壓。在外力的作用下，R1、R3被拉伸，阻值增大，R1、R3正值，R2、R4被壓縮，阻值減小，R2、R4為負值，且應變片阻值變化的絕對值相同。故電橋的輸出電壓為：V=Ke其中K為應變片靈敏系數(shù)，為應變量，且K=RR，R是電阻變化值。系統(tǒng)靈敏度 S=Ve=K。4.1.2 電路設計圖3仿真原理圖圖3是

4、電阻應變式橋式測量電路仿真原理圖，電源電壓選擇12V，電路輸出電壓范圍是012V。設計要求測量范圍是10g10kg，經(jīng)過稱重傳感器之后得到的電信號范圍10-810V滿足設計要求。4.2 放大電路和量程切換4.2.1 設計原理圖5 AD623原理圖圖3是單電源儀表放大器AD623結(jié)構(gòu)原理圖，2腳和3腳為輸入端，1腳和8腳為增益輸入端，4腳和7腳為電源供電端。5腳是基準電壓，6腳是輸出電壓。輸出電壓：VO=(1+100KRG)Vin圖6 基本運算放大器輸入輸出關(guān)系：VOUT=-R2R1Vi4.2.2 電路設計設計中采用三級放大，前兩級用基本運算放大器，最后一級用單電源儀表放大器AD623。對AD6

5、23采用單電源+12V供電，利用單片機先判斷輸入電平的量級，通過通道選擇開關(guān)控制前級放大器的增益系數(shù)。輸入電壓/v10-810-710-710-610-610-510-510-410-410-3增益系數(shù)10010010001001000100100010001000100100100輸出電壓/v110110110110110導通開關(guān)S12，S21，S32，S44S12，S21，S32，S43S13，S23，S32，S44S13，S22，S32，S43S13，S23，S32，S43輸入電壓/v10-310-210-20.10.11110增益系數(shù)1000100101輸出電壓/v1101101101

6、10導通開關(guān)S11，S31，S44S11，S31，S43S11，S31，S42S11，S31，S41表1 增益自動切換圖6 電路原理圖4.3 A/D轉(zhuǎn)換將經(jīng)過放大器放大后的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，可選用ICL7107A/D轉(zhuǎn)換器。圖3轉(zhuǎn)換原理圖4.4 顯示器圖4 數(shù)碼管顯示電路5 實驗小結(jié)通過本次電子稱設計實驗，我對電子稱的整個系統(tǒng)構(gòu)建有了深刻的認識，理解了各個組成模塊的工作原理和作用，學習到很多集成芯片的用法，將以前學過的數(shù)字電路、模擬電路和檢測技術(shù)的知識綜合了起來，鍛煉了自己整合知識、應用multisim等軟件、查詢資料的能力，整個設計過程對我來說有點難度，雖然最后基本實現(xiàn)了設計要求，但是仍然有很多不足和沒有理解的地方。對于很小的測量量時，放大倍數(shù)需要特別大，我采用的是多級放大器實現(xiàn)的方法，但是仿真結(jié)果誤差很大，不能很好的達到目標要求。另外設計過程中用到的ICL7107芯片第一次接觸到