数字电子称课程设计

（设计题目电子秤的设计）

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目录

第一章设计任务与要求 (3)

第二章设计方案 (3)

第三章设计原理与电路 (4)

3.1 电阻应变式传感器组成及原理 (4)

3.2 芯片TC7107的介绍 (4)

3.3 集成运放LM358的介绍 (6)

3.4 各分离电路的设计 (7)

3.5 电路参数的选取 (9)

第四章电路的组装与调试 (12)

4-1 完整的PROTENS仿真原理图 (12)

4-2 完整的PCB原理图(protel99SE) (13)

第五章设计总结 (13)

附录 (14)

6-1 PCB图 (14)

6-2 材料清单 (15)

参考文献 (15)

第一章设计任务及要求

设计说明：

1、选择合适的传感器以检测压力：本设计采用应变式压敏电阻组合而成。电阻应变式传感器具有测量范围广、精度高、误差小和线性特性等优点，且能在恶劣环境下工作，在力、压力和重要测试中有非常广泛的应用，力传感器具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点。所以电阻应变式力传感器制作的数显电子称具有准确度高易于制作，简单实用、成本低廉、体积小巧、携带方便等特点。

2、设计合理的电路检测压敏电阻产生信号：数字电子秤是将测量模拟电压值以数字

的形式显示出来，其核心差分放大电路， A/D 转换电路，显示电路组成。本设计由检测电桥代替压力传感器。由差分放大电路将检测的微弱信号放大，放大的模拟信号输入A/D 转换芯片，再有数码管显示所测量的数据。其中A/D 转换器将输入的模拟电压信号变换成易于准确测量的数据，采用的A/D 芯片将输入的模拟量转换成本2

1

3的十进制数。 要求：

设计一个能显示物体重量的电子秤。 第二章 设计方案

对于电阻应变式力传感器制作的数显电子秤的制作有四个方面：

一：电路由测量电桥，二：差动放大电路，三：A/D 转换电路,四：显示电路组成。从总的方面来考虑，传感器的使用应该尽量选用稳定性能高，寿命长，结构简单，但是又必须使称重准确。控制电路要根据选用的传感器来设计，主要考虑稳定性，抗干扰性。控制系统应简单实用，并且在称重时能够快速反应，准确计量。总体控制要考虑环境，所称重物体对电路的影响，在确保计量准确的情况下使用能够提高称重效率。

图2-1（总体视图）

第三章 设计原理与电路

首先利用由电阻应变式传感器组成的测量电路测出物质的重量信号，以模拟信号的方式传到A/D 传感器。其次，由A/D 转换电路把由差动放大器把传感器输出的微信号进行一定倍数的放大，然后送A/D 信号电路中。再由A/D 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，最后又显示电路显示数据。

图3-1（电路原理框图）

3-1 电阻应变式传感器组成及原理

组成：电阻应变式传感器简称电阻应变计。当将电阻应变计用特殊胶剂粘在被测构件的表面时，则敏感元件将构件一起变形，其电阻值也随之变化，而电阻的变化与构件的变形保持一定的线性关系，进而通过相应的二次仪表系统即可测得构件的变形。通过应变计在构建上的不同粘贴方式及电路的不同联接，即可测得重力、变形、扭矩等主要参数。

原理：电阻应变式称重传感器是基于这样一个原理：弹性体在外力作用下产生弹性变形，便粘贴在他表面的电阻应变片也随同产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化，再经相应的测量电路把这一电阻变换转换为电信号，从而完成将外力变换为电信号的过程。

3-2 芯片TC7107的介绍

芯片TC7107引脚图

图3-2-1（引脚图）

芯片TC7107有四十个管脚

下面是引脚功能说明

1 (40) V+ 正供电电压。

2 (39) D1 激活个位显示的D 部分。

3 (38) C1 激活个位显示的C 部分。

4 (37) B1 激活个位显示的B 部分。

5 (36) A1 激活个位显示的A 部分。

6 (35) F1 激活个位显示的F 部分。

7 (34) G1 激活个位显示的G 部分。 8 (33) E1 激活个位显示的E 部分。

9 (32) D2 激活十位显示的D 部分。 10 (31) C2 激活十位显示的C 部分。

11 (30) B2 激活十位显示的B 部分。 12 (29) A2 激活十位显示。

13 (28) F2 激活十位显示的F 部分。 14 (27) E2 激活十位显示。

15 (26) D3 激活百位显示的D 部分。 16 (25) B3 激活百位显示。

17 (24) F3 激活百位显示的F 部分。 18 (23) E3 激活百位显示。

19 (22) AB4 激活千位显示1。 20 (21) POL 激活负极性显示。

21 (20) BP/GND LCD 背板驱动输出。 22 (19) G3 激活百位显示。 23 (18)

A3 激活百位显示。 24 (17) C3 激活百位显示。 25 (16) G2 激

活十位显示。 26 (15) V- 负供电电压。

27 (14) VINT 积分器输出。 28 (13)VBUFF 连接积分电阻。

29 (12) CAZ 自动调零电容的容量对系统噪声会有影响。

30 (11) VIN- 此引脚连接模拟低电平输入信号。

31 (10) VIN+ 此引脚连接模拟高电平输入信号。

32 (9) ANALOG COMMON此引脚主要用来设置模拟共模电压，用于电池操作或那些输入信

号以电源为基准的系统。

33 (8) CREF- 见引脚34。

34 (7) CREF+ 大部分应用中使用0.1 μF 的电容。 35 (6) VREF- 见引脚36。

36 (5) VREF+ 需要此模拟输入引脚以生成满量程输出（1999 个计数）。

37 (4) TEST 灯测试。拉高（至V+）时，所有段将导通，显示屏读数为-1888。38 (3) OSC3 见引脚40。

39 (2) OSC2 见引脚40。

40 (1) OSC1 引脚38、39 和40 组成振荡器部分。对于48 kHz 时钟（每部分三个读数），引脚40 同时连接100 kΩ电阻和100 pF 电容。100 kΩ电阻的另一端连接到引脚

39，而100 pF 电容的另一端连接到引脚38。

ICL7107性能参数

图3-2-2

双列直插40脚封装，BCB输出积分型模/数转换器，电源电压=5，-5v，电源电流=1.8，

-1.8mA,分辨率=3.5digit，典型模拟输入电压=土0.2，,2v，典型模拟输入电流=10pA，时

钟频率=48kHz，工作温度=0-70摄氏度。

它的内部包括了线性放大、模拟开关、振荡、显示驱动等部件。该芯片可直接驱动共

阳极LED数码显示管（该电路用TOS-5101BR数码管），可显示3位测量电压，电压范围

为0-99.9v.可精确到0.1%。

3-3集成运放LM358的介绍

特性：