數(shù)字電子稱的設計(完美版)

1、沈陽航空航天大學課程設計（說明書）數(shù)字電子稱的設計班級學號資料.學生姓名指導教師 胡乃瑞沈陽航空航天大學課程設計任務書課程名 稱電子技術(shù)綜合課程設計課程設計題目數(shù)字電子稱的設計課程設計的內(nèi)容及要求：一、設計說明與技術(shù)指標設計一個一個具有數(shù)字顯示功能的數(shù)字電子稱，具體技術(shù)要求如下：(1)測量范圍 00.99kg (00.99V) 11.99kg (11.99V)。(2)用3位數(shù)碼管顯示測量結(jié)果。(3)直流電源輸出的微弱信號作為該系統(tǒng)的輸入信號。(4)發(fā)揮部分：設計測量量程，進一步擴大測量量程和減小測量誤差。二、設計要求1 .在選擇器件時，應考慮成本。2 .根據(jù)技術(shù)指標，通過分析計算確定電路和元器

2、件參數(shù)。3 .畫出電路原理圖(元器件標準化，電路圖規(guī)范化)。三、實驗要求1 .根據(jù)技術(shù)指標制定實驗方案；驗證所設計的電路，用 multisim軟件仿真。2 .進行實驗數(shù)據(jù)處理和分析。四、推薦參考資料1.童詩白，華成英主編.模擬電子技術(shù)基礎. M北京：高等教育出版社，2006年五、按照要求撰寫課程設計報告成績評定表:序號評定項目評分成績1設計方案止確，具后可行性，創(chuàng)新性（15分）2設計結(jié)果可信（例如：系統(tǒng)分析、仿真結(jié)果）（15分）3態(tài)度認真，遵守紀律（15分）4設計報告的規(guī)范化、參考文獻充分（不少于5篇）（25分）5答辯（30分）總分最終評定成績（以優(yōu)、良、中、及格、不及格評定）指導教師簽字：年

3、 月 日一.概述電子秤是日常生活中常用的電子衡器， 廣泛應用于超市、大中型商場、物流配送中心。電子秤在結(jié)構(gòu)和原理上取代了以杠桿平衡為原理的傳統(tǒng)機械式稱量工具。相比傳統(tǒng)的機械式稱量工具，電子秤具有稱量精度高、裝機體積小、應用范圍廣、易于操作使用等優(yōu)點， 在外形布局、工作原理、結(jié)構(gòu)和材料上都是全新的計量衡器。目前市場上使用的稱量工具， 或者是結(jié)構(gòu)復雜，或者運行不可靠，且成本高，精度穩(wěn)定性不好，調(diào)整時間長，易損壞， 維修困難，裝機容量大，能源消耗大，生產(chǎn)成本高。而且目前市場上電子秤產(chǎn)品的整體水 平不高，部分小型企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量差且技術(shù)力量薄弱，設備不全，缺乏產(chǎn)品的開發(fā)能力，產(chǎn) 品質(zhì)量在低水平徘徊。因此，

4、有針對性地開發(fā)出一套有實用價值的電子秤系統(tǒng)， 從技術(shù)上 克服上述諸多缺點，改善電子秤系統(tǒng)在應用中的不足之處，具有現(xiàn)實意義。從20世紀70年代開始，在世界范圍內(nèi)掀起了一股“電子秤熱”，各先進工業(yè)國都很重 視傳感技術(shù)和電子秤的研究、開發(fā)和生產(chǎn)。傳感技術(shù)已經(jīng)成為重要的現(xiàn)代科技領域，電子秤及其系統(tǒng)生產(chǎn)已經(jīng)成為了重要的新興行業(yè)。 我國生產(chǎn)的電子秤產(chǎn)品主要是屬于靜態(tài)衡器 電子秤，在計量要求、功能和外形上已經(jīng)達到了國外同類產(chǎn)品的先進水平，而且在價格上又低于國外的同類產(chǎn)品，具有較好的出口潛力；但動態(tài)衡器電子秤，與國外的同類產(chǎn)品還 有一定的差距，尤其是在動態(tài)穩(wěn)定性上存在較大的距離， 我國進口的電子秤大多數(shù)就是這

5、 類產(chǎn)品。我國的電子衡量器要想打入國際市場， 參與國際競爭。這就要求企業(yè)必須以技術(shù) 為先導、以質(zhì)量為中心、以管理為基礎，努力提高制造技術(shù)與制造工藝水平，穩(wěn)定產(chǎn)品的 質(zhì)量，增強國際市場競爭力。二.方案論證電子秤采用現(xiàn)代傳感器技術(shù)、電子技術(shù)和計算機技術(shù)一體化的電子稱量裝置， 才能滿 足并解決現(xiàn)實生活中提出的“快速、準確、連續(xù)、自動”稱量要求，同時有效地消除人為誤 差，使之更符合法制計量管理和工業(yè)生產(chǎn)過程控制的應用要求。電路原理框圖三.電路設計1 .運放電路模塊圖1運放電路本設計中，需要一個放大電路，我們將采用三運放大電路，主要的元件就是三運放大 器。在許多需要用A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)字采集的單片機系統(tǒng)中，

6、多數(shù)情況下，傳感器輸出的模 擬信號都很微弱，必須通過一個模擬放大器對其進行一定倍數(shù)的放大，才能滿足 A/D轉(zhuǎn) 換器對輸入信號電平的要求，在此情況下，就必須選擇一種符合要求的放大器。2 .數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊VCC6VU2圖2 A/D轉(zhuǎn)換器數(shù)模轉(zhuǎn)換器即A/D轉(zhuǎn)換器，或簡稱ADC,通常是指一個將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號的電子元件。A/D轉(zhuǎn)換一般要經(jīng)過采樣、保持、量化及編碼4個過程。模數(shù)轉(zhuǎn)換過程包括 量化和編碼。量化是將模擬信號量程分成許多離散量級， 并確定輸入信號所屬的量級。編 碼是對每一量級分配唯一的數(shù)字碼，并確定與輸入信號相對應的代碼。ADC類型繁多，在此，以ADC0808為例進行設計分析。ADC080

7、8芯片共有28只引腳呈對稱排列，相應引腳名稱和功能，如表 3-1所示：表3-1 ADC0808 各引腳功能引腳名稱功能描述IN0IN78路模擬輸入，通過3根地址譯碼線ADDA、ADDB、ADDC來選路。ADDA、ADDB、ADDC模擬通道選擇地址信號，ADDA為低位，ADDC為高位。Vr(+)、Vr(-)正、負參考電壓輸入端ALE地址鎖存允許信號，高電平肩效。STARTA/D轉(zhuǎn)換啟動信，號，正脈沖后效。CLOCK接時鐘脈沖OE數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平肩效。當 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸入一個圖電平，才打開輸出二態(tài)門，輸出數(shù)字量。EOCA/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出

8、一個高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。D0D7A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)輸出端，為二態(tài)口控輸出，故口直接 和微處理器數(shù)據(jù)線連接。8位排列順序是D7為最高位， Do為最低位。SOC輸入一個電壓為6V頻率為100kHz的脈沖，EOC可接低電平可懸空。3 .量程控制模塊vccU4二 'IU574LS83D74LS161DU3 ：74LSS3D74LS161D10 MHz6 Vi 二T7圖3計數(shù)器于比較器3- 2 1B B B B兩個4位數(shù)的比較是從A的最高位A3和B的最高位B3進行比較，如果它們不相等，則該位的比較結(jié)果可以作為兩數(shù)的比較結(jié)果。若最高位 A3 = B3,則再比較次高位A2和B2,余類推。

9、顯然，如果兩數(shù)相等，那么，比較步驟必須進行到最低位才能得到結(jié)果。真值表（見表3-2所示）中的輸入變量包括 A3與B3、A2與B2、Ai與Bi、A0與B0的比較結(jié)果。其中A和B是另外兩個低位數(shù)，Sa>b、Sa<b和Sa=b是它們的比較結(jié)果。設置低位數(shù)比較結(jié)果輸入端是為了能與其他數(shù)值比較器連接，以便組成位數(shù)更多的數(shù)值比較器。表3-2 74LS83D芯片真值表CoAoAiA2A3B0B1B2B3S0C4S1S2S3邏輯電平LLHLHHLLHHHLLH局電平后效00101100111001低電平后效11010011000110輸入輸出4.譯碼驅(qū)動顯示模塊圖4數(shù)碼管顯示這種同步可預置十進計數(shù)

10、器是由四個 D型觸發(fā)器和若干個門電路構(gòu)成，內(nèi)部有超前 進位，具有計數(shù)、置數(shù)、禁止、直接（異步）清零等功能。對所有觸發(fā)器同時加上時鐘， 使得當計數(shù)使能輸入和內(nèi)部門發(fā)出指令時輸出變化彼此協(xié)調(diào)一致而實現(xiàn)同步工作。這種工作方式消除了非同步（脈沖時鐘）計數(shù)器中常有的輸出計數(shù)尖峰。 緩沖時鐘輸入將在時鐘 輸入上升沿觸發(fā)四個觸發(fā)器。這種計數(shù)器是可全編程的，即輸出可預置到任何電平。當預置是同步時，在置數(shù)輸入 上將建立一低電平，禁止計數(shù)，并在下一個時鐘之后不管使能輸入是何電平， 輸出都與建 立數(shù)據(jù)一致。清除是異步的（直接清零），不管時鐘輸入、置數(shù)輸入、使能輸入為何電平， 消除輸入端的低電平把所有四個觸發(fā)器的輸出

11、直接置為低電平。超前進位電路無須另加門，即可級聯(lián)出 n位同步應用的計數(shù)器。它是借助于兩個計數(shù)使能輸入和一個動態(tài)進位輸出來實現(xiàn)的。兩個計數(shù)使能輸入（ENP和ENT）計數(shù)時必須是高電平，且輸入ENT必須正反饋，以便使能動態(tài)進位輸出。因而被使能的動態(tài)進位 輸出將產(chǎn)生一個高電平輸出脈沖，其寬度近似等于QA輸出高電平。此高電平溢出進位脈 沖可用來使能其后的各個串聯(lián)級。使能 ENP和ENT輸入的跳變不受時鐘輸入的影響。表3-3 74LS160D 引腳功能表RCO進位輸出端CLK時鐘輸入端CLR異步清零端（上升沿有效）ENP計數(shù)控制端ENT計數(shù)控制端ABCD并行數(shù)據(jù)輸入端LODA同步并行置入控制端QAQD輸

12、出端四.仿真測試1.當開關在00.99kg(00.99V)量程時的仿真圖將單刀雙擲開關置于00.99kg量程，調(diào)節(jié)滑動變阻器來模仿將重物放在數(shù)字電子稱 上，數(shù)碼管會顯示出相應數(shù)字。2.當開關在11.99kg(11.99V)量程時的仿真圖將單刀雙擲開關置于11.99kg量程，調(diào)節(jié)滑動變阻器來模仿將重物放在數(shù)字電子稱 上，數(shù)碼管會顯示出相應數(shù)字五.結(jié)論通過這次課設，我感觸頗多，受益匪淺。對 multisim軟件的應用，公式編輯器的應 用，還有一些基本的word的基本操作有了更加深入的了解。自己動手，認真思考，解決 了現(xiàn)實生活中的實際的問題，讓我非常有成就感。這期間遇到了很多問題，但是經(jīng)過和同 學們

13、的討論研究以及以及查找相關資料最終把問題解決了，同時也暴露了自己哪方面知識有欠缺，我深深感受到平時學東西要扎扎實實， 這樣用到的時候就不用再去翻書，以節(jié)省 時間。通過這個課設，我對電子也有了更多的了解，更多的認識， 我發(fā)現(xiàn)科技真的是無所 不能，只要我們肯努力去做，我們也會變得很強大，很充實。在此次課程設計中，對我們所學的電路和數(shù)字邏輯的知識進行了一次總結(jié)性的復習， 特別是對ADC及比較器74LS83D的功能及應用有了更深一步的了解。在本次課程設計 中，我花了大量的時間和精力進行資料查閱和調(diào)試電路板，結(jié)合自己所學，認真解決每一個功能模塊中遇到的問題。但是還是沒有得到實驗的理想結(jié)果， 甚至可以說離

14、試驗結(jié)果差 的很遠。在設計各個功能模塊之前，我查找了許多資料但是都沒有找到符合要求的實驗原 理圖，而且有好幾個圖原本已經(jīng)畫好了， 但是在仿真的時候都得不到結(jié)果?？傊?，在這次 課程實際中，我學會了怎樣把自己所學的書本知識應用到實處?？吹阶约涸O計的功能電路能在仿真軟件中運行、調(diào)試好的電路正確運行，我有了很大的成就感。另外，通過具體的 操作，我掌握了各個功能模塊的接口設計方法， 無論是在設計思想還是在動手能力上都有 了很大的提高。此次實驗完成了數(shù)字電子稱的量程轉(zhuǎn)換功能以及數(shù)字顯示功能，但是在量 程的范圍上并沒有達到實驗的要求， 并沒有在那個范圍內(nèi)。針對這個問題我改了好久，但 是始終沒有調(diào)試出所需要的

15、結(jié)果，盡管自己努力了好久但還是沒有調(diào)出來， 所以這次的實 驗真的很失敗。參考文獻1童詩白，華成英主編.模擬電子技術(shù)基礎M北京：高等教育出版社，2006.2閻石主編.數(shù)字電子技術(shù)M北京：高等教育出版社，2006.3康光華主編.電子技術(shù)基礎M北京：高等教育出版社，2000.4余孟嘗.數(shù)字電子技術(shù)基礎簡明教程（第二版）M北京：高等教育出版社，2006.125科林等.TTL高速CMOS手冊M北京：電子工業(yè)出版社，2004.56孫余凱等.常用集成電路實用手冊M北京：電子工業(yè)出版社，2006.1口孫余凱等.常用集成電路實用手冊（續(xù)集）M北京：電子工業(yè)出版社，2008.18邱寄帆等.數(shù)字電子技術(shù)實驗與綜合實訓M北