電子秤設(shè)計(jì)報(bào)告

1、設(shè) 計(jì) 報(bào) 告 實(shí)驗(yàn)名稱： 電子稱設(shè)計(jì) 院（ 系）： 專 業(yè)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 實(shí) 驗(yàn) 室： 實(shí)驗(yàn)組別： 同組人員： 實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 2016年12月02日評(píng)定成績(jī)： 審閱教師： 目 錄1 設(shè)計(jì)要求32 設(shè)計(jì)原理33 系統(tǒng)框圖34 具體設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)小結(jié)91 設(shè)計(jì)要求試設(shè)計(jì)10g10kg電子稱，數(shù)字顯示，精度為0.1%。2 設(shè)計(jì)原理數(shù)字電子稱通過(guò)傳感器將被測(cè)物體的重量轉(zhuǎn)換成模擬的電壓信號(hào)，較小的電壓信號(hào)通過(guò)應(yīng)用放大系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確、線性的放大，以滿足模數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入信號(hào)電平的要求。放大電路采用三運(yùn)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(diǎn)。放大后的模擬電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)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(shí)現(xiàn)。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，顯示電路采用四塊分立的七段LED顯示電路進(jìn)行顯示。本設(shè)計(jì)中通過(guò)改變放大電路的增益，從而達(dá)到轉(zhuǎn)換量程的目的。由于被測(cè)物體的重量相差較大，根據(jù)不同的測(cè)重范圍要求，需對(duì)量程進(jìn)行切換。3 系統(tǒng)框圖圖1 電子稱設(shè)計(jì)框圖（1） 利用由電阻應(yīng)變式傳感器組成的測(cè)量電路測(cè)出物體的重量信號(hào)；（2） 由放大器電路把傳感器輸出的微弱電壓信號(hào)進(jìn)行一定倍數(shù)的放大，放大后的電壓信號(hào)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(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，傳送到顯示電路；（4） 由顯示電路顯示數(shù)據(jù)。4 具體設(shè)計(jì)4.1 稱重傳感器4.1.1 設(shè)計(jì)原理圖2 電阻應(yīng)變式橋式測(cè)量電路R1、R2、R3、R4為4個(gè)應(yīng)變片電阻，且R1=R2=R3=R4=R，組成橋式測(cè)量電路，Rm為溫度補(bǔ)償電阻，e為激勵(lì)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(fù)值，且應(yīng)變片阻值變化的絕對(duì)值相同。故電橋的輸出電壓為：V=Ke其中K為應(yīng)變片靈敏系數(shù)，為應(yīng)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(shè)計(jì)圖3仿真原理圖圖3是

4、電阻應(yīng)變式橋式測(cè)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(shè)計(jì)要求測(cè)量范圍是10g10kg，經(jīng)過(guò)稱重傳感器之后得到的電信號(hào)范圍10-810V滿足設(shè)計(jì)要求。4.2 放大電路和量程切換4.2.1 設(shè)計(jì)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(zhǔn)電壓，6腳是輸出電壓。輸出電壓：VO=(1+100KRG)Vin圖6 基本運(yùn)算放大器輸入輸出關(guān)系：VOUT=-R2R1Vi4.2.2 電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)中采用三級(jí)放大，前兩級(jí)用基本運(yùn)算放大器，最后一級(jí)用單電源儀表放大器AD623。對(duì)AD6

5、23采用單電源+12V供電，利用單片機(jī)先判斷輸入電平的量級(jí)，通過(guò)通道選擇開(kāi)關(guān)控制前級(jí)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(dǎo)通開(kāi)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(dǎo)通開(kāi)關(guān)S11，S31，S44S11，S31，S43S11，S31，S42S11，S31，S41表1 增益自動(dòng)切換圖6 電路原理圖4.3 A/D轉(zhuǎn)換將經(jīng)過(guò)放大器放大后的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，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(shí)驗(yàn)小結(jié)通過(guò)本次電子稱設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，我對(duì)電子稱的整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)建有了深刻的認(rèn)識(shí)，理解了各個(gè)組成模塊的工作原理和作用，學(xué)習(xí)到很多集成芯片的用法，將以前學(xué)過(guò)的數(shù)字電路、模擬電路和檢測(cè)技術(shù)的知識(shí)綜合了起來(lái)，鍛煉了自己整合知識(shí)、應(yīng)用multisim等軟件、查詢資料的能力，整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程對(duì)我來(lái)說(shuō)有點(diǎn)難度，雖然最后基本實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)要求，但是仍然有很多不足和沒(méi)有理解的地方。對(duì)于很小的測(cè)量量時(shí)，放大倍數(shù)需要特別大，我采用的是多級(jí)放大器實(shí)現(xiàn)的方法，但是仿真結(jié)果誤差很大，不能很好的達(dá)到目標(biāo)要求。另外設(shè)計(jì)過(guò)程中用到的ICL7107芯片第一次接觸到