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 年 1 月 4 日

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

学生姓名：学号：

学生姓名：学号：

学生姓名：学号：

学生姓名：学号：

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：

下达任务书日期: 2010 年1月 4 日

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.

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：

1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

一、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、PROTEL软件学习：

（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；

（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 后出现网络表设置对话框窗口，设置好后点击OK ，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。 电阻应变

式传感器

输出信号 三运放大电路放大信号 显示电路 A/D 转换电路

数字电子秤的原理框图如下所示:

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。

三．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

图1 加入量程功能的仪表用放大电路

图2 放大电路的调零电路二．模数转换原理图

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