电子配料秤(数电课设)报告

前言

在现代工业生产中，电子配料秤有着非常广泛的应用，它适于用计算机技术控制生产过程,采用高精度的传感器，响应速度快、分辨率高；电子配料秤结构简单、质量轻、安装调试使用方便；它没有机械磨损，故稳定性好；传感器的密封性良好，适合在恶劣环境下工作；采用电子配料秤还可以提高劳动生产率、减轻劳动强度、保证饲料产品的质量、降低生产成本，以及促进企业管理水平的提高。因此，我国现代企业均采用以电子配料秤为核心的配料计量系统。

电子配料秤原本的定义是一种预先给定质量比例，对被称物中的几种物质进行配料计量的衡器。但由于自身能力的限制和课程设计的要求，我们着重处理其称重显示及自动控制加料功能。

本次设计的主要思路是通过称重传感器将重物的质量信号转换成电信号在电路中进行传递，经过模数转换，数量校准并与预置数比较达到自动控制加料的目的。

我们所设计的电子配料秤可用于工厂车间的重物称量，配有一个可控制加料阀门，阀门打开均匀加料，电子配料秤开始称量，达到设定重量后自动停止加料。称量范围是10KG到500KG的物体，精度为0.1KG

本小组成员在认真分析本次实验设计要求后，初步确定了设计方向以及所需的各元件，再通过图书馆和网络收集到大量相关元件的详细资料，对多种方案进行综合分析选取。确定整体模块后虽由小组成员分工完成，期间也多次交流，请教老师，学长指导，同学帮助，数次修改方案，调试仿真并检验后才汇总得到该篇论文。由于本小组成员能力有限，论文略显稚嫩，但确实我们两周奋斗的结果，若有疏漏或者错误之处请直接指出，我们乐于接受批评和意见！

目录

摘要 (5)

关键字 (5)

技术要求 (5)

正文

第一章系统概述 (6)

1.1 设计前期准备 (6)

1.1.1设计要求分析 (6)

1.1.2 设计目的及方向的明确 (6)

1.2 设计方案论证 (7)

1.2.1 设计方案论证 (7)

1.3 设计方案的确立 (7)

1.4总体设计方案框图及分析 (7)

第二章单元电路设计 (8)

2.1 稳压直流恒流电源模块 (8)

2.1.1集成恒流源模块原理 (8)

2.1.2 方案论证 (8)

2.1.3工作过程及集成恒流源模块总图 (9)

2.2 传感器模块 (11)

2.2.1 传感器基本工作原理 (11)

2.2.2 承重传感器总误差 (12)

2.2.3 传感器电路图 (12)

2.2.4 传感器输出电压与总量的对应关系 (13)

2.3 数模（A/D）转换模块 (13)

2.3.1 A/D转换器原理 (14)

2.3.2 A/D接线图 (14)

2.3.3 对应关系 (14)

2. 4 称重显示模块 (15)

2．5 预置数设计 (16)

2.5.1 十进制输入键盘 (16)

2.5.2输入编码 (16)

2.5.3 LED输出十进制 (16)

2.5.4 预置数模块总图 (17)

2.6 比较控制模块 (17)

2.6.1 比较部分 (17)

2.6.2可控开关设计 (19)

第三章系统综述（附总设计图） (20)

结束语 (22)

参考文献 (23)

鸣谢 (23)

元器件明细表 (24)

收获与体会 (25)

指导教师评语 (26)

电子配料秤

摘要：

在现代工业生产中，电子配料秤有着非常广泛的应用，它适于用计算机技术控制生产过程,采用高精度的传感器，响应速度快、分辨率高。

我们所设计的电子配料秤可用于工厂车间的重物称量，配有一个可控制加料阀门，阀门打开均匀加料，电子配料秤开始称量，达到设定重量后自动停止加料。称量范围是10KG到500KG的物体，精度为0.1KG。

我们的设计共分六大个的模块：集成恒流源模块(两个，分别提供5V和6.5V直流电压)、称重传感模块、模数（A / D）转换模块、13位2进制-10进制转换校准模块、预置数模块、比较模块。本电路应用压敏电阻构成秤重电桥来采集电压的微小变化（mV级），输入到A/D转换芯片ADC16，将输入的模拟电压信号转换成数字信号再校准为重量用LED输出，然后把LED得输入端接到比较模块与预置数（重量）进行比较得到一个高低电平接到继电器控制加料阀门的开关，从而达到自动控制加料的要求。

关键字：集成恒流源称重传感器数模（A/D）转换比较器 2-10进制转换 LED显示

设计要求：

1. 配料称重范围10Kg～500Kg；

2. 配料设定重量连续可调，到达设定重量自动停止加料；

3. 配料重量的自动显示；

4. 配料精度优于±1％。

一、系统综述

1.1设计前期准备

1.11设计要求分析

依任务书要求，配料秤重范围是10kg到500kg，称量范围比较广，要求精度优于±1％，那么LED灯需要四个分别输出百位、十位、个位、十分位，外加一个小数点。要求重量连续可调，达到预定重量自动停止加料，为满足这一要求，我们的预置数要可直接输入并显示出来，LED部分与称量显示对应，还需要一个比较模块，比较结果输出来控制加料阀门开关。

1.12设计目的及设计方向的明确

根据设计要求，我们设计的电子秤需要称量精确到到0.1Kg；应现实生产车间环境要求，只有220V交流电压，而我们许多环节需要5V直流电压，于是我们需要取220V交流电压做一个直流稳压电源输出5V直流电压；预置数输入需要直观和人性化，我们要做

到输入十进制数然后转换为8421BCD码LED同步输出。比较模块的输出要控制加料阀门，所以还需要一个继电器。

1.2设计方案论证

1.21方案一：把力敏电阻串联到全桥的一个桥臂去，重量增加导致全桥出来的电压信号变化，把电压信号通过运算放大器放大，输入到ICL7107再接LED显示，放大输出的电压信号再接去ADC16进行数模转换，受精度要求限制，经计算需要取ADC16的13位，即输出13位2进制数，用ROM或者单片机转换成4位10进制数，再与预置数在比较环节（四片级联的74LS58）重进行比较，得到一个高电平或者低电平控制继电器从而控制加料阀门的开闭。

1.22方案二：把力敏电阻串联到全桥的一个桥臂去，重量增加导致全桥出来的电压信号变化，把电压信号通过运算放大器放大（需不需要运放，计算后再定），输入ADC16进行数模转换，受精度要求限制，经计算需要取ADC16的13位，即输出13位2进制数，用ROM或者单片机或其他方式转换成4位10进制数，再与预置数在比较环节（四片级联的74LS58）重进行比较，得到一个高电平或者低电平控制继电器从而控制加料阀门的开闭。称重显示环节是将ROM或者单片机转换后的4位10进制数直接接LED输出。

1.23方案三：把力敏电阻串联到全桥的一个桥臂去，所选用的力敏电阻和全桥满足增加0.05KG电压输出改变0.1MV，输入ADC16进行数模转换，受精度要求限制，经计算需要取ADC16的13位，并且通过改变ADC16的比较电压VREF让其满足VIN每增加0.1MV输出加0000000000001，这样每增加0.1kg电压改变0.2MV，ADC16输出的最低位D0，从0到1再到0，提供一个下降沿，送去74LS160N 的CP口，这样，74LS160N的计多少数就是有多少个0.1KG。从而省去了13位2进制数转换成4位10进制数和校准的复杂环节。

1.3设计方案的确立

方案一的优点是可控制性好，所用的ROM,ICL7107，集成度高，用起来也方便，问题是multisim找不到这些芯片，仿真不了。而且课设要求是用我们所学的数字电路知识，运用简单数字芯片进行设计，单片机需要编写程序进行数据处理，故我们不采用。

方案二设计合理，但是再2-10进制转换上有很大问题，在MULTISIM里去构建一个我们所需的ROM型号对我们来说实在很难，