简单数字电子称 使用说明书

中北大学

课程设计说明书

学生姓名:于海龙学号：0706024231 学院: 电子与计算机科学技术学院

专业: 微电子学

题目: 简单数字电子称设计

指导教师：孟令军职称: 副教授

2010年 1 月 15 日

目录

1、课程设计目的 (2)

2、课程设计内容和要求

2.1、设计内容 (2)

2.2、设计要求 (2)

3、设计方案 (2)

3.1、设计思路 (2)

3.2、工作原理及硬件框图 (6)

3.3、硬件电路原理图 (6)

3.4、PCB版图设计 (7)

4、课程设计总结 (8)

5、参考文献 (9)

一课程设计目的

（1）掌握电子电路的一般设计方法和设计流程；

（2）学习简单电路系统设计，掌握Protel99的使用方法；

（3）掌握放大器、A/D转换器的应用；

（4）学习掌握硬件电路设计的全过程

二课程设计内容和要求

（1）查阅相关资料，了解电子秤的工作原理；

（2）电子称称重的过程是把被测物体的重量通过传感器转换成电压信号，由于该电压很微弱，须进行放大，放大的模拟信号经数/模转换变成数字量，再通过译码显示器显示出重量。在接口电路中，放大器可选用AD524，A/D转换器可选用AD1143；

（3）熟练掌握应用Protel99设计原理图及制作PCB图的过程；

（4）整理设计内容，编写设计说明书。

三设计方案

1设计思路

传感器的选择

电阻应变式传感器是将被测量的力，通过它产生的金属弹性变形转换成电阻变化的元件。由电阻应变片和测量线路两部分组成。常用的电阻应变片有两种：电阻丝应变片和半导体应变片，本设计中采用的是电阻丝应变片，为获得高电阻值，电阻丝排成网状，并贴在绝缘的基片上，电阻丝两端引出导线，线栅上面粘有覆盖层，起保护作用。

常规的电阻应变片K值很小，约为2，机械应变度约为0.000001—0.001，所以，电阻应变片的电阻变化范围为0.0005—0.1欧姆。所以测量电路应当能精确测量出很小的电阻变化，在电阻应变传感器中做常用的是桥式测量电路。

桥式测量电路有四个电阻，其中任何一个都可以是电阻应变片电阻，电桥的一个对角线接入工作电压U，另一个对角线为输出电压Uo。其特点是：当四个桥臂电阻达到相应的关系时，电桥输出为零，或则就有电压输出，可利用灵敏检流计来测量，所以电桥能够精确地测量微小的电阻变化。

测量电路是电子秤设计电路中是一个重要的环节，我们在制作的过程中应尽量选择好元件，

调整好测量的范围的精确度，以避免减小测量数据的误差。

图1 桥式测量电路图

放大电路的设计

AD524采用双电源供电，供电电压最高可达18V。它具有低的增益误差和高的共模抑制比，当增益为１时，共模抑制比大于90dB，增益误差最大为0.05%；当增益为1000时，共模抑制比可达120dB，且增益误差最大为2%。AD524的非线性误差在0.01％之内(增益为1000)；输入失调电压50 V，输入失调电压漂移0.5 V/℃。AD524两个差动输入端的阻抗完全匹配，而且数值很高，典型值为109 ，既可以差动输入也可以单端输入。AD524内置输入电源保护电路，适应上电和掉电时各种恶劣的工作环境。同时，它还提供较宽的增益带宽、高的输出转换速率和低的阶跃响应建立时间等优越的动态待性。AD524可以通过改变外围接线来设置增益，增益倍数分别为1、10、100、1000。当需要1到1000之间其它增益时，可通过外接电阻来设置所需增益。

图2 AD524管脚图

数模转换电路及显示电路

传感器的输出信号放大后，通过模数转换器CC7107将模拟量转换成数字量，该数字量由七段数码显示管显示。在CC7107芯片是双积分型A/D转换器，集成了A/D转换器的模拟部分电路，如缓冲器，积分器，电压比较器，正负电压参考源和模拟开关，以及数字电路部分如振荡器，计数器，锁存器，译码器和控制逻辑电路，由于该芯片上同时集成了七数码管的驱动器，所以可以直接和七数码管相连，而不需另加驱动器，使用时只需外接少量的电阻，电容元件和显示元件，就可以完成模拟量至数字量的转换。

图3 7107管脚图

图4 七段数码管

2工作原理及硬件框图

图5

3 硬件原理图

图6 传感器和信号放大部分

4 PCB版图设计

图8 生成PCB图

四课程设计总结

通过软件的模拟，我们发现该设计电路具有一定的精确度，能够适合我们的生活。虽然没有实际测试，但我们根据模拟测试可以的出结论：此设计可以实现。

目前，电子秤正朝着小型化、高精度、智能化方向发展。7107采用较小的封装，尺寸很小，所需的外围器件也很少，满足了电子秤小型化的需求；其内置各种控制寄存器和数据寄存器，并且可以通过SPI接口方便地控制和读取这些寄存器，满足了电子秤智能化的需求。因此7107是电子秤中模数转换器的理想选择。

在电子技术的课程设计中，我花了大量的时间和精力进行资料查阅和方案论证，结合自己所学，认真解决每一个功能模块中遇到的问题。以前学得模拟电子技术和数字电子技术知识第一次得到真正了利用，课程设计使我所学的知识得到了巩固并得到了深入的认识。

在设计完各个功能模块之后，我用Protel 99 SE绘图软件进行了各个模块的绘制，并最终绘制成一个总的电路原理图。另外，我还用仿真软件EWB 进行某些功能模块的仿真，收到了很好的效果。但由于缺乏实践经验，电路中还有些功能不够完善，有写参数不够精确，而且抗干扰能力也不够好。

总之，在这次课程实际中，我学会了怎样把自己所学的书本知识应用到实处。看到自己设计的功能电路能在仿真软件中运行，我有了很大的成就感。另外，通过具体的操作，我掌握了各个功能模块的接口设计方法，无论是在设计思想还是在动手能力上都有了很大的提高，为以后的学习和工作打下了坚实的基础。