电子秤设计报告

电子秤设计报告-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

设计报告

实验名称：电子称设计

院（系）：专业：

姓名：学号：

实验室：实验组别：

同组人员：实验时间：2016年12月02日

评定成绩：审阅教师：

目录

1 设计要求 (3)

2 设计原理 (3)

3 系统框图 (3)

4 具体设计 (4)

称重传感

器 (4)

放大电路和量程切

换 (5)

A/D转

换 (7)

显示器 (8)

5 实验小结 (9)

1设计要求

试设计10μg~10kg电子称，数字显示，精度为%。

2设计原理

数字电子称通过传感器将被测物体的重量转换成模拟的电压信号，较小的电压信号通过应用放大系统进行准确、线性的放大，以满足模数转换器对输入信号电平的要求。放大电路采用三运放数据放大器。仪表用放大器具备足够大的放大倍数、高输入电阻和高共模抑制比的特点。放大后的模拟电压信号经过模数转换电路变成数字量，模数转换电路采用模数转换芯片CC7107实现。然后把数字信号输送到显示电路中去，

最后由显示电路显示出测量结果，显示电路采用四块分立的七段LED显示电路进行显示。本设计中通过改变放大电路的增益，从而达到转换量程的目的。由于被测物体的重量相差较大，根据不同的测重范围要求，需对量程进行切换。

3系统框图

图1 电子称设计框图

（1）利用由电阻应变式传感器组成的测量电路测出物体的重量信号；

（2）由放大器电路把传感器输出的微弱电压信号进行一定倍数的放大，放大后的电压信号送到模数转换电路中；

（3）由模数转换电路把接收到的模拟信号转换成数字信号，传送到显示电路；

（4）由显示电路显示数据。

4具体设计

4.1称重传感器

设计原理

图2 电阻应变式桥式测量电路

R1、R2、R3、R4为4个应变片电阻，且R1=R2=R3=R4=R，组成桥式测量电路，Rm为温度补偿电阻，e为激励电压，V为输出电压。在外力的作用下，R1、R3被拉伸，阻值增大，?R1、?R3正值，R2、R4被压缩，阻值减小，?R2、?R4为负值，且应变片阻值变化的绝对值相同。故电桥的输出电压为：

V=Kεe

，?R是电阻变化值。

其中K为应变片灵敏系数，ε为应变量，且Kε=?R

R

=Kε。

系统灵敏度S=V

e

电路设计

图3仿真原理图

图3是电阻应变式桥式测量电路仿真原理图，电源电压选择12V，电路输出电压范

围是0~12V。设计要求测量范围是10μg~10kg，经过称重传感器之后得到的电信号范围10−8~10V满足设计要求。

4.2放大电路和量程切换

设计原理

图5 AD623原理图

图3是单电源仪表放大器AD623结构原理图，2脚和3脚为输入端，1脚和8脚为增益输入端，4脚和7脚为电源供电端。5脚是基准电压，6脚是输出电压。

输出电压：

V O=(1+100KΩ

R G

)V in

图6 基本运算放大器输入输出关系：

V OUT=−R2

R1

×V i

电路设计

设计中采用三级放大，前两级用基本运算放大器，最后一级用单电源仪表放大器

AD623。对AD623采用单电源+12V供电，利用单片机先判断输入电平的量级，通过通道选择开关控制前级放大器的增益系数。

表1 增益自动切换

图6 电路原理图

4.3A/D转换

将经过放大器放大后的模拟信号转换为数字信号，可选用ICL7107A/D转换器。

图3转换原理图4.4显示器

图4 数码管显示电路

5实验小结

通过本次电子称设计实验，我对电子称的整个系统构建有了深刻的认识，理解了各个组成模块的工作原理和作用，学习到很多集成芯片的用法，将以前学过的数字电路、模拟电路和检测技术的知识综合了起来，锻炼了自己整合知识、应用multisim等软件、查询资料的能力，整个设计过程对我来说有点难度，虽然最后基本实现了设计要求，但是仍然有很多不足和没有理解的地方。

对于很小的测量量时，放大倍数需要特别大，我采用的是多级放大器实现的方法，但是仿真结果误差很大，不能很好的达到目标要求。另外设计过程中用到的

ICL7107芯片第一次接触到，比较复杂，希望在以后的学习过程中能够更加熟悉并掌握它的用法。关于单片机部分，在目前的学习阶段我还没有接触过，尝试进行学习设计算法，但是时间有限，没有能够实现，相信通过以后的课程学习能够弥补这个遗憾。

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