电子称设计(完整版)

中北大学
课程设计说明书
学生姓名：_____________ 学号：_________________ 学院：信息与通信工程学院 _________ 专业：________ 电子信息科学与技术
题目：________ 电子综合应用实践: __________ 数字电子秤设计
指导教师: __________ 职称：__________________
2010
中北大学
课程设计任务书
09/10 学年第一学期
学
院： ________ 信息与通信工程学院 __________ 专
业： ________ 电子信息科学与技术 __________
课程设计题目： ________ 电子综合应用实践:
数字电子秤设计
起迄日期： 2010年1月4日〜2010年1月15日
指导教师： _________________________________________
系 主 任： _________________________________________
学 学 学 学 生 生 生 生 姓 姓 姓
姓 号： _____________
号： _____________
号: _____________ 号: _____________
下达任务书日期：2010 年1月4日
课程设计任务书
1.设计目的：
针对电子线路课程要求，对学生进行实用型电子线路设计、安装、调试等各环节的综合性训练，培养学生运用课程中所学的理论与实践紧密结合，独立地解决实际问题的能力。

2.设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：
设计内容：设计一个数字电子秤，组装及调试各单元电路及系统电路，用数字表显示称重结果。

设计要求及技术指标：
①测量范围：0~1.999kg、0~19.99kg、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。

3.设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书（论文）、图
纸、实物样品等〕：
1电路原理图.
2仿真结果.
3课程设计说明书.
课程设计任务书
4.主要参考文献：
要求按国标GB 7714— 87《文后参考文献著录规则》书写，例：
1傅承义，陈运泰，祁贵中•地球物理学基础.北京：科学出版社，1985
（5篇以上）
5.设计成果形式及要求: T电路原理图… '…… 2课程设计说明书
6.工作计划及进度：
2010年1月4日~ 1月7 日了解设计题目，查找资料、学习相关软件; 1月8日~ 1
月13日确定各题目要求计算相关参数，具体设计;
1月14日~ 1月15 日整理设计说明书，答辩。

系主任审查意见：
签字： ___________
年月日
目录
一、设计方案简介 (06)
设计内容、设计要求、软件学习、实验流程图、电路系统概述、实验电路结构及分块原理
二、设计条件及主要参数表 (09)
传感器系统、放大系统、模数转换及显示系统
三、设计主要参数计算 (10)
各部分工作原理图
四、设计结果 (12)
五、设计评述 (13)
心得体会
六、参考文献 (14)
参考相关资料
、设计方案简介
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。

放大电路采用四运放集成电路LM324 中的三个运放组成的仪表用放大电路。

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7107 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。

1、设计内容
（1）制作一个具有数字显示功能的数字电子称；
（2）调试数字电子称的歌单元电路及系统电路；
（3）掌握数字电路的设计、组装与调试方法；
（4）熟悉集成电路7107 的使用方法；
（5）采用电阻应变式传感器；
2、设计要求
（1）测量范围：0~1.999kg、0~19.99kg、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。

3、PROTE K件学习：
（1）首先建立一个专用文件夹，用以集中存放相关电路设计文件，便于管
理；
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(2)当直接双击“ PROTEL99SE图标后，进入第一层“ Design Explorer ” 设计管理器窗口；
( 3)在这个窗口中，可对设计数据库建立等操作，首先要建立一个新的设计数据库。

点击File/New 命令出现建立新的设计数据库路径对话框；
( 4)建立设计数据库后，就要建立需要的各种电路设计文件。

在进入一个设计数据库后，执行File/New 命令后弹出新文档对话框，选择要增加文件类型后单击OK新建电路设计文件及添加到了设计数据库中。

( 5)文件的操作。

在设计数据管理窗口中，在选择电路设计文件上单击右键后，弹出快捷菜单，可对其文件进行操作。

(6)当建立电路文件后可对其进行电路设计(编辑)工作，即双击电路原理图文件就进入了电路原理图编辑窗口；
(7)放置元件。

在电路原理图编辑窗口放置电子元件。

首先要装入需要的
数据元件库，操作方法：单击设计数据管理窗口中的Browse Sch中的Libraris
命令进入元件库和元件管理器，然后单击Add/Remove 按钮，选择\Design Explorer
99SE\Library\Sch 路径，再选择所用的元件库文件，单击Add按钮增加到元件库管理器，单击OK就可以看到选择的元件库已装到元件库管理器窗口中。

(8)当元件管理器装入元件库后就可以放置元件，在元件浏览区中，用鼠标左键单击要放置的元件，然后单击元件浏览区中的Place 按钮，鼠标上便附加了光标和浮动的被选中元件。

把光标移动到要放置的位置后，单击左键，这个元件就放置好了。

在放置元件的过程如要转动元件方向，按一次空格键元件就逆时针转90°。

(9)布线。

选择所需要的连线工具将电路连接起来。

(10)编辑元件的属性(元件名、封装、参数等) ，鼠标左键双击要编辑元件，就弹出选中元件属性设置对话窗口，根据需要对元件属性进行设置。

( 11)电器规则检查，主要是检查元件之间的相互连接。

单击菜单Tool/ERC, 启动电气规则检查设置对话框窗口，单击OK按钮就开始进行检查。

(12)元件报告表的产生，点击菜单Report/Bill of Material ，启动元件
生成表，点击Next 系统将生成元件报告表文件。

( 13)生成网络表。

启动建立网络表菜单Design/Create Netlist 后出现网
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络表设置对话框窗口，设置好后点击0K即生成网络表格文件
4实验流程图
5电路系统概述：
（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）由电路显示数据。

6、实验电路结构及分块原理
由于本实验设计要求可将实验电路基本分为四个组成部分，即传感器、放大电路、模数转换器、显示电路和切换量程系统。

数字电子秤的原理框图如下所示：
Sw]~T触大系壕I| A/D |——
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二、设计条件及主要参数表
根据实验的组成部分，我们分以下四个部分进行介绍:
一.传感器
电子秤传感器的测量电路通常使用电桥测量电路，它将应变阻值的变化转换为电压或电流的变化，这就是可用的输出信号。

电桥电路有四个电阻组成，如下图所示：
电子秤的传感器在不加负荷时，桥路的电阻应平衡，也就是电桥初始平衡状态输出应为零。

但实际上桥路各臂阻值不可能绝对相同，接触电阻及导线电阻也有差异，致使输出不为零。

因此必须设置调零电路使初始状态达到平衡，即输出为零。

二.放大系统
电子秤的放大系统是把传感器输出的弱信号放大，放大的信号应能满足模数
转换的要求，该系统使用的模数转换的输入量是应是0到1.999V。

为了测量准确，放大系统设计时应保证输入级是高阻，输出级是低阻，系统应具有很高的抑制共模干扰的能力，系统的放大倍数应根据被测物体的重量对应传感器的输出量，然后把传感器的输出量按一定的比例相应放大，如果测量的重量相差较远，可以设置量程转换来切换量程，切换量程，切换量程电路有手动和自动两种。

.模数转换及显示系统
传感器的输出信号放大后，通过模数转换器把模拟量转换成数字量。

该数字量由显示器显示。

由于大规模集成电路的广泛应用，3又1/2位和4又1/2位A/D转换以运用于各种测量系统。

显示系统有由发光二极管（LED组成的和液晶显示屏（LCD 型的。

四.LED显示器结构与原理
LED显示块是由发光二极管显示字段的显示器件。

在单片机应用系统中通常使用的是七段LED这种显示块有共阴极与共阳极两种。

共阴极LED显示块的发光二极管阴极共地。

当某个发光二极管的阳极为高电平时，发光二极管点亮；共阳极LED显示块的发光二极管阳极并接。

三、设计主要参数计算
各部分工作原理图
一.放大系统原理图
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图2 放大电路的调零电路•模数转换原理图UI
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r 图3 7107A/D转换器外接电路图
三.总体工作原理图
图4总体工作
电路原理图
四、设计结果
设计仿真结果PCB板如下所示
五、设计评述
数字电子秤课程设计心得
这次课程设计的主要任务是设计一个数字电子秤， 组装及调试各 单元电路及系统电路，用数字表显示称重结果。

回顾起此次课程设计，至今我仍感慨颇多，可以说，这次课程设 计比较不容易，因为很多内容还未进行学习，但是可以学到很多很多 的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识， 而且学到了很多在 书本上所没有学到过的知识。

这次设计使自己有机会使用到原来所学 知识，并且可以有更深的认识，可以时候收获不小。

在设计的过程中可以说得是困难重重， 这毕竟是第一次做数电课 程设计，难免会遇到过各种各样的问题，设计的过程中我发现了自己 的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。

也提醒自己要更加努力学习来扩充自己的知识。

通过这次课程设计，我对
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于相关软件的使用有了进一步的了解。

同时，我们还通过查阅相关资料、请教指导老师和小组讨论等方式，对设计电路进行性能考证。

利用Protel 软件设计好的电路图在计算机上画出来，并对其进行仿真，得到仿真正确结果。

同时上机能力也得到了提高。

在课程设计中最重要的就是团队精神，我们四个人一组共同做一个题目，在查找资料，使用软件等过程中一起思考，遇到困难的时候大家一起想解决的办法。

我们知道自己还有很多的不足和很多需要学习的东西，我们相信通过我们共同的努力，在未来的课程等方面会有更大的进步，不断提高自己的能力。

六、参考文献
1、《中国集成电路大全》编写委员会编，中国集成电路大全CMO集成电路。

北
京；国防工业出版社，1985.
2、徐恕宏主编，传感器原理及其设计基础。

北京；机械工业出版社，1988
3、阎石. 数字电子技术基础.北京：高等教育出版社，1998
4、毕满清. 电子技术实验与课程设计. 北京:机械工业出版社，2005
5、孙余凯. 精选实用电子电路260例. 北京:电子工业出版社，2007.2
6、网上资料。