数字电子秤电子技术课程设计报告

数字电子技术课程设计报告设计课题：数字电子秤

专业班级：应用电子1301班

学生姓名：

指导教师：***

设计时间：2014.12,29-2014,1,2

数字电子秤

设计者吕淑洁谭柏杨马飘飘

指导教师闫栋梁

摘要

随着计量技术和电子技术的发展传统纯机械结构的杆秤、台秤、磅秤等称量装置逐步被淘汰，电子称量装置电子秤、电子天平等以其准确、快速、方便、显示直观等诸多优点而受到人们的青睐。电子秤采用现代传感器技术、电子技术和计算机技术一体化的电子称量装置，才能满足并解决现实生活中提出的“快速、准确、连续、自动”称量要求，同时有效地消除人为误差，使之更符合法制计量管理和工业生产过程控制的应用要求。

本课程设计的电子秤是利用全桥测量原理，通过对电路输出电压和标准重量的线性关系，建立具体的数学模型，将电压量纲V改为重量纲g即成为一台原始电子秤。其中测量电路中最主要的元器件就是电阻应变式传感器。电阻应变式传感器是传感器中应用最多的一种，本设计采用全桥测量电路，使系统产生的误差更小，输出的数据更精确。而由INA126构成的放大电路的作用就是把传感器输出的微弱的模拟信号进行一定倍数的放大，以满足A/D转换器对输入信号电平的要求。放大后的模拟电压信号经过A/D转换电路变成数字量，A/D转换电路采用A/D转换芯片ICL7107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，根据不同的侧重范围要求，需对量程进行切换。

将设计好的电路利用Altium Designer软件进行电路图绘制，并进行仿真，最后得到了较好的效果，具有一定的精度，从而证明了该电子称设计方案可行。

关键词

全桥测量INA126 ICL7107 A/D转换LED

引言

随着时代科技的迅猛发展，微电子学和计算机等现代电子技术的成就给传统的电子测量与仪器带来了巨大的冲击和革命性的影响。常规的测试仪器仪表和控制装置被更先进的智能仪器所取代，使得传统的电子测量仪器在远离、功能、精度及自动化水平定方面发生了巨大变化，并相应的出现了各种各样的智能仪器控制系统，使得科学实验和应用工程的自动化程度得以显著提高。

做为重量测量仪器，智能电子秤在各行各业开始显现其测量准确，测量速度快，易于实时测量和监控的巨大优点，并开始逐渐取代传统型的机械杠杆测量称，成为测量领域的主流产品。

1 设计目的与要求

1.1设计目的

（1）设计简易数字电子秤满足一定的测量范围并通过LED显示出来；

（2）培养独立分析问题和解决实际问题的能力；

（3）了解常用电子器件的类型和特性，并掌握合理选用的原则；

（4）学会撰写课程设计总结报告；

（5）培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度；

1.2设计要求

（1）测量范围：0~199.9kg；

（2）用数字显示被测重量，小数点位置对应不同的量程显示；扩展：具有自动切换量程功能。

2 方案设计与论证

2.1电子称的基本结构

电子秤是利用物体的重力作用来确定物体质量（重量）的测量仪器，也可用来确定与质量相关的其它量大小、参数、或特性。不管根据什么原理制成的电子秤均由以下三部分组成：

(1) 承重、传力复位系统

它是被称物体与转换元件之间的机械、传力复位系统，又称电子秤的秤体，一般包括接受被称物体载荷的承载器、秤桥结构、吊挂连接部件和限位减振机构等。

(2) 称重传感器

即由非电量（质量或重量）转换成电量的转换元件，它是把支承力变换成电的或其它形式的适合于计量求值的信号所用的一种辅助手段。

按照称重传感器的结构型式不同，可以分直接位移传感器（电容式、电感式、电位计式、振弦式、空腔谐振器式等）和应变传感器（电阻应变式、声表面谐振式）或是利用磁弹性、压电和压阻等物理效应的传感器。

对称重传感器的基本要求是：输出电量与输入重量保持单值对应，并有良好的线性关系；有较高的灵敏度；对被称物体的状态的影响要小；能在较差的工作条件下工作；有较好的频响特性；稳定可靠。

(3) 测量显示和数据输出的载荷测量装置

即处理称重传感器信号的电子线路（包括放大器、模数转换、电流源或电压源、调节器、补尝元件、保护线路等）和指示部件（如显示、打印、数据传输和存贮器件等）。这部分习惯上称载荷测量装置或二次仪表。在数字式的测量电路中，通常包括前置放大、滤滤、运算、变换、计数、寄存、控制和驱动显示等环节。

2.2总体方案设计与论证

数字电子秤与普通秤的区别即是将物体的重量通过数字直接在LED数码管

或液晶显示器上显示出来。因此，首先需要传感器将重量值转化成电压信号或电流信号，而一般经传感器产生的电压信号或电流信号都是比较微弱的，需经放大电路进行放大。放大后的电压或电流信号均属于模拟信号，要通过数码管或液晶显示器显示，必须变成数字信号，因此，放大电路后再接一A/D转换电路，将模拟信号转换成数字信号以便于数码显示。

方案一：

通过传感器产生电压信号，经放大电路把信号放大后输入A/D转换芯片进行A/D转换，由于此芯片可直接用于数字显示，故转换后的数字量直接用数码显示器进行显示即可。而量程切换通过修改放大系统的增益实现。原理方框图如图1

图1

方案二：

通过传感器产生电压信号，经放大电路把信号放大后输入A/D转换芯片进行A/D转换，然后把转换后的数字信号输入单片机由单片机进行数据处理和对A/D 转换的控制，再由单片机输出显示信号，通过显示电路进行显示。自动换挡功能通过单片机控制实现。该方案的原理方框图如图2所示

图2

方案一的优点是外部电路非常简单，且同时能实现较高的精度。缺点是无法对A/D转换进行控制。

方案二可控制性好，电路简单，缺点是数据量大且存储器存储容量有限。而单片机需要编写程序进行数据处理，较复杂。