傳感器課程設(shè)計(jì)_稱重傳感器應(yīng)用電路設(shè)計(jì)

1、東北石油大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì)課 程 傳感器課程設(shè)計(jì) 題 目 稱重傳感器應(yīng)用電路設(shè)計(jì) 院 系 電氣信息工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 測(cè)控 2009-1 學(xué)生姓名 黃俊 學(xué)生學(xué)號(hào) 090601240128 指導(dǎo)教師 殷海雙 路敬祎 2012 年 6 月 25任務(wù)書課程課程 傳感器課程設(shè)計(jì)傳感器課程設(shè)計(jì)題目題目 稱重傳感器應(yīng)用電路設(shè)計(jì)稱重傳感器應(yīng)用電路設(shè)計(jì)專業(yè) 測(cè)控技術(shù)與儀器 姓名 黃俊 學(xué)號(hào) 090601240128 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：使用稱重傳感器，設(shè)計(jì)一臺(tái)電子稱電路，可稱重 5 千克，精度 10 克。設(shè)計(jì)開始先查閱相關(guān)資料，如元器件資料、方案選擇等，可以使用單片機(jī)方案，也可以使用模擬電路方案，設(shè)計(jì)顯示電

2、路時(shí)顯示*.*千克，并有相應(yīng)的手動(dòng)校正電路?；疽螅夯疽螅?設(shè)計(jì)以測(cè)量顯示部分電路為主；2要繪制原理框圖；3繪制原理電路；4要有必要的計(jì)算及元件選擇說明；5提供元件清單；6如果采用單片機(jī)，必需繪制軟件流程圖主要參考資料：主要參考資料：1 黃賢武，鄭筱霞.傳感器原理與應(yīng)用M.電子科技大學(xué)出版社,20042 王琦.電阻應(yīng)變式稱重傳感器的設(shè)計(jì)J.木材加工機(jī)械.2005(3)3 繆少勇.淺談稱重傳感器工作原理及故障排除J.科學(xué)之友.2010(14)4 施昌彥.稱重傳感器計(jì)量規(guī)程J.試驗(yàn)技術(shù)與試驗(yàn)機(jī).1987(4) 5 M.機(jī)械工業(yè)出版社,2007完成期限2012.6.29 指導(dǎo)教師 專業(yè)負(fù)責(zé)人

3、2012 年 6 月 25 日摘 要在我們生活中經(jīng)常都需要測(cè)量物體的重量，于是就用到秤，但是隨著社會(huì)的進(jìn)步、科學(xué)的發(fā)展，我們對(duì)其要求操作方便、易于識(shí)別。隨著計(jì)量技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展傳統(tǒng)純機(jī)械結(jié)構(gòu)的桿秤、臺(tái)秤、磅秤等稱量裝置逐步被淘汰，電子稱量裝置電子秤、電子天平等以其準(zhǔn)確、快速、方便、顯示直觀等諸多優(yōu)點(diǎn)而受到人們的青睞。電阻應(yīng)變式傳感器具有測(cè)量范圍廣、精度高、誤差小和線性度好等優(yōu)點(diǎn)，且能在惡劣環(huán)境下工作，在力、壓力和重量測(cè)試中有非常廣泛的應(yīng)用，力傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)異的特點(diǎn)。所以電阻應(yīng)變式力傳感器制作的數(shù)顯電子秤具有準(zhǔn)確度高易于制作，簡(jiǎn)單實(shí)用、成本低廉、體積小巧、

4、攜帶方便等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：稱重傳感器、電阻應(yīng)變計(jì)、精度、顯示目 錄一一、設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求.1二、方案設(shè)計(jì)二、方案設(shè)計(jì).11、方案說明.12、方案論證.2三、傳感器工作原理三、傳感器工作原理.2四、電路的工作原理四、電路的工作原理.4五、單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和器件選擇五、單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和器件選擇.61、測(cè)量電路.62、差動(dòng)放大電路.73、/D 轉(zhuǎn)換.84、顯示電路設(shè)計(jì).95、系統(tǒng)需要的元器件清單.10六、六、總結(jié)總結(jié).11稱重傳感器應(yīng)用電路設(shè)計(jì)一 、設(shè)計(jì)要求使用稱重傳感器，設(shè)計(jì)一臺(tái)電子稱電路，可稱重 5 千克，精度 10 克。設(shè)計(jì)開始先查閱相關(guān)資料，如元器件資料、方案選擇等，可以使用單片

5、機(jī)方案，也可以使用模擬電路方案，設(shè)計(jì)顯示電路時(shí)顯示*.*千克，并有相應(yīng)的手動(dòng)校正電路。二、方案設(shè)計(jì)1、方案說明在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，針對(duì)各個(gè)電路模塊實(shí)現(xiàn)的功能來設(shè)計(jì)電子秤的方案有以下兩種：方案一 模擬電路方案首先利用由電阻應(yīng)變式傳感器組成的測(cè)量電路測(cè)出物質(zhì)的重量信號(hào)。其次，由差動(dòng)放大器電路把傳感器輸出的微弱信號(hào)進(jìn)行一定倍數(shù)的放大，然后送/D 轉(zhuǎn)換電路中。然后再由/D 轉(zhuǎn)換電路把接收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，傳送到顯示電路。最后由顯示電路顯示數(shù)據(jù)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案框圖如圖 1 所示。電阻應(yīng)變式傳感器差動(dòng)放大電路顯示電路（LED）/D 轉(zhuǎn)換電路圖 1 模擬電路總體系統(tǒng)框圖方案二 單片機(jī)方案按照本設(shè)計(jì)功能

6、的要求，系統(tǒng)由 5 個(gè)部分組成：控制器部分、信號(hào)采集部分、報(bào)警部分、數(shù)據(jù)顯示部分、和電路電源部分，系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案框圖如圖2 所示。 圖 2 單片機(jī)總體系統(tǒng)框圖信號(hào)采集部分是利用稱重傳感器檢測(cè)壓力信號(hào)，得到微弱的電信號(hào)（本設(shè)計(jì)為電壓信號(hào)） ，而后經(jīng)處理電路（如濾波電路，差動(dòng)放大電路， ）處理后，送/D 轉(zhuǎn)換器，將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量輸出?？刂破鞑糠纸邮軄碜?D 轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過復(fù)雜的運(yùn)算，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為物體的實(shí)際重量信號(hào)，并將其存儲(chǔ)到存儲(chǔ)單元中?？刂破鬟€可以通過對(duì)擴(kuò)展 I/O 的控制，對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描，而后通過鍵盤散轉(zhuǎn)程序，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制。數(shù)據(jù)顯示部分根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)顯示功能。電路電源

7、部分主要是為電路提供穩(wěn)定方便的電源，將工頻電壓直接轉(zhuǎn)換成所需的5 伏電壓。報(bào)警部分只要是在超重時(shí)對(duì)使用者發(fā)出警告聲。2、方案論證鑒于本電子秤的設(shè)計(jì)并不太復(fù)雜，通過方案比較，由于方案一采用器件較少，成本較低，電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，且方案一完全能實(shí)現(xiàn)所需功能，所以在具體設(shè)計(jì)時(shí)，采用了第一種設(shè)計(jì)方案。 首先利用由電阻應(yīng)變式傳感器組成的測(cè)量電路測(cè)出物質(zhì)的重量信號(hào)，該重量信號(hào)通過差動(dòng)輸入和調(diào)理放大電路后，以模擬信號(hào)的方式傳送到/D 轉(zhuǎn)換器。其次，由/D 轉(zhuǎn)換電路把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送給數(shù)碼管，最后由顯示電路顯示數(shù)據(jù)。三、傳感器工作原理傳感器實(shí)際上是一種將質(zhì)量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y(cè)量的電信號(hào)輸出的裝置。用傳感器首先要

8、考慮傳感器所處的實(shí)際工作環(huán)境，這點(diǎn)對(duì)正確使用傳感器至關(guān)重要，它關(guān)系到傳感器能否正常工作以及它的安全和使用壽命，乃至整個(gè)衡器的可靠性和安全性。因此傳感器外圍電路的抗干擾能力是數(shù)據(jù)采集部分電路設(shè)計(jì)的關(guān)壓力傳感器中央處理單元模/數(shù)轉(zhuǎn)換LED 顯示電源電路信號(hào)放大調(diào)理電路超重報(bào)警鍵環(huán)節(jié)。稱重傳感器主要由彈性體、電阻應(yīng)變片電纜線等組成，內(nèi)部線路采用惠更斯電橋，當(dāng)彈性體承受載荷產(chǎn)生變形時(shí)，輸出信號(hào)電壓可由式（1）給出： （1）電阻應(yīng)變式稱重傳感器是基于這樣一個(gè)原理：彈性體（彈性元件，敏感梁）在外力作用下產(chǎn)生彈性變形，使粘貼在他表面的電阻應(yīng)變片（轉(zhuǎn)換元件）也隨同產(chǎn)生變形，電阻應(yīng)變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化

9、（增大或減?。俳?jīng)相 0應(yīng)的測(cè)量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)（電壓或電流），從而完成了將外力變換為電信號(hào)的過程。由此可見，電阻應(yīng)變片、彈性體和檢測(cè)電路是電阻應(yīng)變式稱重傳感器中不可缺少的幾個(gè)主要部分。下面就這三方面簡(jiǎn)要論述。（一）電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片是把一根電阻絲機(jī)械的分布在一塊有機(jī)材料制成的基底上，即成為一片應(yīng)變片。他的一個(gè)重要參數(shù)是靈敏系數(shù) K。我們來介紹一下它的意義。設(shè)有一個(gè)金屬電阻絲，其長(zhǎng)度為 L，橫截面是半徑為 r 的圓形，其面積記作 S，其電阻率記作 ，這種材料的泊松系數(shù)是 。當(dāng)這根電阻絲未受外力作用時(shí)，它的電阻值為 R： R = L/S（） （2）當(dāng)他的兩端受力作用時(shí)，將會(huì)伸長(zhǎng)

10、，也就是說產(chǎn)生變形。設(shè)其伸長(zhǎng) L，其橫截面積則縮小，即它的截面圓半徑減少 r。此外，還可用實(shí)驗(yàn)證明，此金屬電阻絲在變形后，電阻率也會(huì)有所改變，記作 。對(duì)式（2）求全微分，即求出電阻絲伸長(zhǎng)后，他的電阻值改變了多少。我們有： R = L/S + L/S SL/S2 （3）用式（2）去除式（3）得到 R/R = / + L/L S/S （4）另外，我們知道導(dǎo)線的橫截面積 S = r2，則 s = 2r*r，所以ERRRRRRRRRRRRUo)()(244332211424 S/S = 2r/r （5）從材料力學(xué)我們知道 r/r = -L/L （6）其中，負(fù)號(hào)表示伸長(zhǎng)時(shí)，半徑方向是縮小的。 是表示材料

11、橫向效應(yīng)泊松系數(shù)。把式（5）式（6）代入式（4） ，有 R/R = / + L/L + 2L/L =（1 + 2（/）/（L/L） ）*L/L = K *L/L （7）其中 K = 1 + 2 +（/）/（L/L） （8）式(7)說明了電阻應(yīng)變片的電阻變化率（電阻相對(duì)變化）和電阻絲伸長(zhǎng)率（長(zhǎng)度相對(duì)變化）之間的關(guān)系。需要說明的是：靈敏度系數(shù) K 值的大小是由制作金屬電阻絲材料的性質(zhì)決定的一個(gè)常數(shù)，它和應(yīng)變片的形狀、尺寸大小無關(guān)，不同的材料的 K 值一般在1.73.6 之間；其次 K 值是一個(gè)無因次量，即它沒有量綱。在材料力學(xué)中 L/L 稱作為應(yīng)變，記作 ，用它來表示彈性往往顯得太大，很不方便。常

12、常把它的百萬分之一作為單位，記作 。這樣，式（7）常寫作： R/R = K （9）(二) 彈性體彈性體是一個(gè)有特殊形狀的結(jié)構(gòu)件。它的功能有兩個(gè)，首先是它承受稱重傳感器所受的外力，對(duì)外力產(chǎn)生反作用力，達(dá)到相對(duì)靜平衡；其次，它要產(chǎn)生一個(gè)高品質(zhì)的應(yīng)變場(chǎng)（區(qū)） ，使粘貼在此區(qū)的電阻應(yīng)變片比較理想的完成應(yīng)變電信號(hào)的轉(zhuǎn)換任務(wù)。（三）檢測(cè)電路檢測(cè)電路的功能是把電阻應(yīng)變片的電阻變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷狠敵觥Ｒ驗(yàn)榛菟沟请姌蚓哂泻芏鄡?yōu)點(diǎn)，如可以抑制溫度變化的影響，可以抑制側(cè)向力干擾，可以比較方便的解決稱重傳感器的補(bǔ)償問題等，所以惠斯登電橋在稱重傳感器中得到了廣泛的應(yīng)用。因?yàn)槿珮蚴降缺垭姌虻撵`敏度最高，各臂參數(shù)一致，各種干擾

13、的影響容易相互抵銷，所以稱重傳感器均采用全橋式等臂電橋。四、電路的工作原理電子秤完整電路圖如下圖 3 所示，其電路構(gòu)成主要有測(cè)量電路，差動(dòng)放大電路，/D 轉(zhuǎn)換，顯示電路。其中測(cè)量電路中最主要的元器件就是電阻應(yīng)變式傳感器。電阻應(yīng)變式傳感器是傳感器中應(yīng)用最多的一種，廣泛應(yīng)用于電子秤以及各種新型結(jié)構(gòu)的測(cè)量裝置。而差動(dòng)放大電路的作用就是把傳感器輸出的微弱的模擬信號(hào)進(jìn)行一定倍數(shù)的放大，以滿足/D 轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入信號(hào)電平的要求。/D 轉(zhuǎn)換的作用是把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后把數(shù)字信號(hào)輸送到顯示電路中去，最后由顯示電路顯示出測(cè)量結(jié)果。 圖 3 電子秤完整電路圖當(dāng)電橋平衡時(shí)，R1=R2=R3=R

14、4=R，此時(shí)電橋的輸出 V0=0，當(dāng)四橋臂的應(yīng)變片受力變化后，輸出變?yōu)椋篤0=kE從傳感器測(cè)量電路出來的模擬信號(hào)很微弱，必須通過放大器電路對(duì)其進(jìn)行一定倍數(shù)的放大，才能滿足/D 轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入信號(hào)電平的要求。我們選擇兩個(gè)運(yùn)放組成的差動(dòng)輸入模塊，該電路具有共模抑制比高和調(diào)節(jié)方便的特點(diǎn)，從差動(dòng)放大電路輸出地信號(hào)送調(diào)理濾波電路進(jìn)一步放大和調(diào)理，可以將微弱的壓力信號(hào)放大到滿足/D 轉(zhuǎn)換的要求。采用 5kg 量程的傳感器，在空載時(shí)，可設(shè)定調(diào)理放大電路輸出模擬量為0V，若壓力為 5kg，輸出模擬量為 200mV，則平均每 1g 對(duì)應(yīng) 1LSB 變化量，對(duì)應(yīng)電壓變化值為 0.4mV。五、單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和

15、器件選擇1、測(cè)量電路電阻應(yīng)變片可直接粘貼在被測(cè)量的受力構(gòu)件上，測(cè)量應(yīng)力、應(yīng)變。然而要測(cè)量其他被測(cè)量（如力、壓力、加速度等），就要先將這些被測(cè)量轉(zhuǎn)換成應(yīng)變，然后再用應(yīng)變片進(jìn)行測(cè)量，比直接測(cè)量多了一個(gè)轉(zhuǎn)換過程，完成這種轉(zhuǎn)換的原件彈性敏感原件。由彈性敏感元件和應(yīng)變片，以及一些附件（補(bǔ)償元件，殼體等）便組成各種電阻應(yīng)變式傳感器。 電阻應(yīng)變片的電阻變化范圍為 0.00050.1 歐姆。所以測(cè)量電路應(yīng)當(dāng)能精確測(cè)量出很小的電阻變化，在電阻應(yīng)變傳感器中常用的是橋式測(cè)量電路。 橋式測(cè)量電路有四個(gè)電阻，電橋的一個(gè)對(duì)角線接入工作電壓 E，另一個(gè)對(duì)角線為輸出電壓 Uo。其特點(diǎn)是：當(dāng)四個(gè)橋臂電阻達(dá)到相應(yīng)的關(guān)系時(shí)，電橋輸

16、出為零，否則就有電壓輸出，可利用靈敏檢流計(jì)來測(cè)量，所以電橋能夠精確地測(cè)量微小的電阻變化。 測(cè)量電橋如圖 4。 圖 4 傳感器的測(cè)量電路 它由箔式電阻應(yīng)變片電阻 R1、R2、R3、R4組成測(cè)量電橋，R1、R2、R3、R4 為特性相同的應(yīng)變片,且有 R1=R2=R3=R4=R，測(cè)量電橋的電源由穩(wěn)壓電源 E 供給。物體的重量不同，電橋不平衡程度不同，指針式電表指示的數(shù)值也不同?；瑒?dòng)式線性可變電阻器 RP1作為物體重量彈性應(yīng)變的傳感器，組成調(diào)零電路，當(dāng)載荷為0 時(shí)，調(diào)節(jié) RP1使數(shù)碼顯示屏顯示零。其輸出電壓為： U = (R /R-R /R-R /R+R /R) 14E1243（10） R =R =R

17、，R =R =-R 1324（11）則有 U = *4*R/R=Ek 14E（12）2、差動(dòng)放大電路 圖 5 差動(dòng)放大電路 差動(dòng)放大電路是由比較器 1、2 組成的，其工作原理：在許多需要用/D 轉(zhuǎn)換和數(shù)字采集的單片機(jī)系統(tǒng)中，多數(shù)情況下，傳感器輸出的模擬信號(hào)都很微弱，必須通過一個(gè)模擬放大器對(duì)其進(jìn)行一定倍數(shù)的放大，才能滿足/D 轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入信號(hào)電平的要求，在此情況下，就必須選擇一種符合要求的放大器。儀表儀器放大器的選型很多，我們這里介紹一種用途非常廣泛的儀表放大器 LM358，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)控制、儀器儀表、電氣測(cè)量等數(shù)字采集的系統(tǒng)中。本設(shè)計(jì)中差動(dòng)放大電路結(jié)構(gòu)圖如圖 5推導(dǎo)過程： I = (V

18、-V)/R 1 i2i7（13） V = (R81+R7+R82)I0 = (1+)I 782RR（14）則有 =1+=13 （15）vf782RR3、/D 轉(zhuǎn)換/D 轉(zhuǎn)換的作用是進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，把接收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出。在選擇/D 轉(zhuǎn)換時(shí)，先要確定/D 轉(zhuǎn)換的位數(shù)，該設(shè)計(jì)運(yùn)用的是雙積分式/D 轉(zhuǎn)換器ICL7106，/D 轉(zhuǎn)換誤的位數(shù)確定與整個(gè)測(cè)量控制系統(tǒng)所需測(cè)量控制的范圍和精度有關(guān)，系統(tǒng)精度涉及的環(huán)節(jié)很多，包括傳感器的變換精度，信號(hào)預(yù)處理電路精度/D 轉(zhuǎn)換器以及輸出電路等。3.1 ICL7106 雙積分型的D 轉(zhuǎn)換器的特點(diǎn).直接輸出 7 段譯碼信號(hào) c.位十進(jìn)制/D 轉(zhuǎn)換器 3.2

19、 雙積分/D 轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)與原理ICL7106 的性能特點(diǎn)：7V15V 單電源供電，可選 9V 疊層電池，有助于實(shí)現(xiàn)儀表的小型化。低功耗（約 16mW），一節(jié) 9V 疊層電池能連續(xù)工作 200小時(shí)或間斷使用半年左右。 輸入阻抗高（1010）。內(nèi)設(shè)時(shí)鐘電路、2.8V 基準(zhǔn)電壓源、異或門輸出電路，能直接驅(qū)動(dòng) 3位 LED 顯示器。 屬于雙積分式/D 轉(zhuǎn)換器，/D 轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確度達(dá)0.05，轉(zhuǎn)換速率通常選 2 次秒5 次秒。具有自動(dòng)調(diào)零、自動(dòng)判定極性等功能。通過對(duì)芯片的功能檢查，可迅速判定其質(zhì)量好壞。 外圍電路簡(jiǎn)單，僅需配 5 只電阻、5 只電容和 LED 顯示器，即可構(gòu)成一塊DVM。其抗干擾能力強(qiáng)，可靠

20、性高。ICL7106 的工作原理： ICL7106 內(nèi)部包括模擬電路和數(shù)字電路兩大部分，二者是互相聯(lián)系的。一方面由控制邏輯產(chǎn)生控制信號(hào)，按規(guī)定時(shí)序?qū)⒍嗦纺M開關(guān)接通或斷開，保證/D 轉(zhuǎn)換正常進(jìn)行；另一方面模擬電路中的比較器輸出信號(hào)又控制著數(shù)字電路的工作狀態(tài)和顯示結(jié)果。模擬電路：模擬電路由雙積分式/D 轉(zhuǎn)換器構(gòu)成。（E0）、緩沖器（1）、積分器（2）、比較器（3）和模擬開關(guān)等組成。緩沖器 4 專門用來提高 COM 端帶負(fù)載的能力，可謂設(shè)計(jì)數(shù)字多用表的電阻擋、二極管擋和 hE 擋提供便利條件。這種轉(zhuǎn)換器具有轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確度高、抗串模干擾能力強(qiáng)、電路簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，適合做低速模數(shù)轉(zhuǎn)換。每個(gè)轉(zhuǎn)換周期分三

21、個(gè)階段進(jìn)行：自動(dòng)調(diào)零（Z）、正向積分（INT）、反向積分（DE），并按照 ZINTDEZ的順序進(jìn)行循環(huán)。令計(jì)數(shù)脈沖的周期為 TCP，每個(gè)測(cè)量周期共需 4000TCP。其中，正向積分時(shí)間固定不變，T11000TCP。儀表顯示值 N=* CPTT1REFINUU（16） N10UIN 或 UIN0.1N （17）只要把小數(shù)點(diǎn)定在十位上，即可直讀結(jié)果。滿量程時(shí) N2000，此時(shí)UM2URE200mV，儀表顯示超量程符號(hào)“1”。4、顯示電路設(shè)計(jì)欲測(cè)量 2V 以上的直流電壓，必須利用精密電阻分壓器對(duì) UIN 進(jìn)行衰減。積分電阻應(yīng)采用金屬膜電阻，積分電容宜選絕緣性好、介質(zhì)吸收小的聚苯乙烯電容或聚丙烯電容。

22、數(shù)字電路：數(shù)字電路主要包括 8 個(gè)單元：時(shí)鐘振蕩器；分頻器；計(jì)數(shù)器；鎖存器；譯碼器；異或門相位驅(qū)動(dòng)器；控制邏輯；LED 顯示器。時(shí)鐘振蕩器由 ICL7106 內(nèi)部反相器 1、2 以及外部阻容元件 R、C 組成。若取R120k，C100P，則 040kHz。0 經(jīng)過 4 分頻后得到計(jì)數(shù)頻率CP10kHz，即 TCP0.1ms。此時(shí)測(cè)量周期 T16000T04000TCP0.4s，測(cè)量速率為 2.5 次秒。0 還經(jīng)過 800 分頻，得到 50Hz 方波電壓，接 LED 的背電極BP。LED 須采用交流驅(qū)動(dòng)方式，當(dāng)筆段電極g 與背電極 BP 呈等電位時(shí)不顯示，當(dāng)二者存在一定的相位差時(shí)，液晶才顯示。因

23、此，可將兩個(gè)頻率與幅度相同而相位相反的方波電壓，分別加至某個(gè)筆段引出端與 BP 端之間，利用二者電位差來驅(qū)動(dòng)該筆段顯示。驅(qū)動(dòng)電路采用異或門。其特點(diǎn)是當(dāng)兩個(gè)輸入端的狀態(tài)相異時(shí)（一個(gè)為高電平，另一個(gè)為低電平），輸出為高電平；反之輸出低電平。7 段LED 驅(qū)動(dòng)電路如圖所示。圖中，加在、b、c 筆段上的方波電壓與 BP 端方波電壓的相位相反，存在電位差，使這三段顯示。而 d、e、g 段消隱，故可顯示數(shù)字“7”。顯見，只要在異或門輸入端加控制信號(hào)（即譯碼器輸出的高、低電平），用以改變驅(qū)動(dòng)器輸出方波的相位，就能顯示所需數(shù)字。ICL7106 與數(shù)碼顯示器被設(shè)計(jì)成一個(gè)量程為 200mV 的電壓表。把差動(dòng)放大器

24、輸出的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。便攜式電子手提秤的量程為 2kg5kg，稱重傳感器在 5kg 時(shí)的輸出約為 200mV。5、系統(tǒng)需要的元器件清單表 1 元器件清單序號(hào)元器件類型元器件規(guī)格數(shù)量備注1模數(shù)轉(zhuǎn)換器ICL710612壓力傳感器13數(shù)碼管4共陽極49V 疊層電池15集成運(yùn)放NE55526陶瓷電容1000p17陶瓷電容100p18電容19電容110電容111電容112電阻22K213電阻30K314電阻1K415電阻10K316電阻100K317電阻1000K1六、總結(jié)目前，電子秤正朝著小型化、高精度、智能化方向發(fā)展。ICL7106 采用較小的封裝，尺寸很小，所需的外圍器件也很少，滿足了電子秤小型化的需求；其內(nèi)置各種控制寄存器和數(shù)據(jù)寄存器，并且可以通過 SPI 接口方便地控制和讀取這些寄存器，滿足了電子秤智能化的需求。因此 ICL7106 是電子秤中模數(shù)轉(zhuǎn)換器的想選擇。在電子技術(shù)的課程設(shè)計(jì)中，我花了大量的時(shí)間和精力進(jìn)行資料查閱和方案論證，結(jié)合自己所學(xué)，認(rèn)真解決每一個(gè)功能模塊中遇到的問題有時(shí)，為