电子秤的设计报告

1、电子秤的设计报告学号： 1605111班级：测控 111姓名：13绪论手提电子秤具有称重精确度高，简单实用，携带方便成 成本低，制作简单，测量准确，分辨率高，不易损坏和价格 便宜等优点。是家庭购物使用的首选。其电路构成主要有测 量电路，差动放大电路， A/D 转换，显示电路。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，广泛应用于电子秤以及各 种新型结构的测量装置。而差动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。 A/D 转换的作用是把模拟信 号转变成数字信号，进行模数转换，

2、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。一、课题任务与要求1. 设计题目：便携式电子秤的设计报告2. 任务与要求：1）设计一个LED数码显示的便携式电子称。2）采用电阻应变式传感器。3）称重范围0。二、系统概述1. 方案比较：1）设计方案一 .系统框图： .系统设计思路、工作原理压力传感器实现压电转换，将压力转换为电信号。经过高精 度差动放大器放大后。输入给模数转换器，转化为数字信号，由该数 字信号控制编码器的编码，从而控制数码管显示。 该设计的优劣：a.优点：每个模块的功能单一，且没有复杂的编程问题。在 整个系统进行调试时，可以比较方便的对每个模块进行测试，能 够迅

3、速找到出现问题的模块。比较容易制作。b.缺点：使用的芯片较多，信号的噪声较大，且数码管与编码器的电路比较繁杂，在实际焊接中容易出现问题。2）设计方案二 .系统框图： .系统设计思路、工作原理：压力传感器实现压电转换，将压力转换为电信号。经过高精度差 动放大器放大后。输入给模数转换器，从而控制数码管显示。 该设计的优劣：a. 优点：每个模块的功能单一，且没有复杂的编程问题。在 整个系统进行调试时，可以比较方便的对每个模块进行测试，能 够迅速找到出现问题的模块。比较容易制作。b. 缺点：功能单一，仅能作为日常生活使用。不可有其他的功能扩展。2. 方案比较在介绍每个方案时已经对每个方案的优劣进行了阐

4、述。以下再对每种方案的突出特点进行比较。优点缺点方案一易于检模块较查多,电路复杂功能单方案二易于检功能单查一模块最少，电路简单综述：对于方案一，它的电路连接与方案二相比较为复杂。 且功能模块也较多，没有方案二易于调试。成本也相对较高。这里也不采用综上所述，这次试验我选择了实验二为最终的设计方案。其流程如下：电阻应变式传数码AICL7107感器输出VV官信号显示三单元电路设计与分析1.元器件清单表元件/集成块型号功能说明ICL7107ICL7107双积分A/D转转换模-数信换号Ri、R2、F3、R4（2kg称重传感器可代）E350 ZAA箔式电阻应变片传感器Ri5K电位器R32 尺3电位器电源+

5、5V -5V直流电源电阻各阻值共13块24k47k100k1k10k1m5k精密金属膜电阻电容各容量共5块J积分电路中不能用瓷片电容110p差动放大器In a114aP数码管Lg5011bsr2、电子称工作原理当被称物体放置在电子秤的称台上时， 起重量便通过称体传递 给称重传感器，传感器随之产生力 - 电效应，将物体的重量转换成与 被称物体重量成一定函数（一般成正比关系）关系的电信号（电压或 电流），此信号经放大电路放大、 滤波后传达给 A/D 转换器进行转换， 数字信号经一定的电路进行输出显示。 由于本次课设我们使用的是硬 件电路，采用芯片ICL7107,这个芯片是3位半的ADC转换芯片，一

6、 般的万用表上使用的芯片，很经典的双积分 AD,带显示驱动，可以 直接把显示数码管与芯片连接进行显示， 电路结构比使用单片机来做 简单得多,原理也清楚明了。3. 测量电路： 电阻应变式传感器就是将被测物理量的变化转换成电阻值的变 化 , 再经相应的测量电路而最后显示或记录被测量值的变化。在这 里,我们用电阻应变式传感器作为测量电路的核心。 并应根据测量对 象的要求,恰当地选择精度和范围度。（1）电阻应变式传感器的组成以及原理：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上时, 则敏感元件将随构件一起变形, 其电阻值 也随之变化, 而电阻的变化与构件的变形保持一

7、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。 通过应变计在构件上 的不同粘贴方式及电路的不同联接,即可测得重力、变形、扭矩等机 械参数(2) 电阻应变式传感器的测量电路:电阻应变片的电阻变化范围为一欧姆。 所以测量电路应当能精确 测量出很小的电阻变化，在电阻应变传感器中做常用的是桥式测量电 路。桥式测量电路有四个电阻，电桥的一个对角线接入工作电压E，另一个对角线为输出电压 Ua其特点是：当四个桥臂电阻达到相应 的关系时，电桥输出为零，否则就有电压输出，可利用灵敏检流计来 测量，所以电桥能够精确地测量微小的电阻变化。测量电桥如图：% R寸Rr1审1! R1它由箔式电阻应变片电

8、阻 R1、R2 R3 R4组成测量电桥，测量 电桥的电源由稳压电源E供给。物体的重量不同，电桥不平衡程度不 同，指针式电表指示的数值也不同。 滑动式线性可变电阻器RP1作为 物体重量弹性应变的传感器，组成零调整电路，当载荷为 0时，调节 RP1使数码显示屏显示零。4. 差动放大电路：(1)原理：本次设计中，要求用一个放大电路，即差动放大电路，主要 的元件就是差动放大器。在许多需要用A/D转换和数字采集的单片机 系统中，多数情况下，传感器输出的模拟信号都很微弱，必须通过一 个模拟放大器对其进行一定倍数的放大，才能满足A/D转换器对输入信号电平的要求，在此情况下，就必须选择一种符合要求的放大器。仪

9、表仪器放大器的选型很多，我们这里使用一种用途非常广泛的放大器，就是典型的差动放大器ina114ap。它只需高精度和几只电阻器，即可构成性能优越的仪表用放大器。 广泛应用于工业自动控制、仪器仪表、电气测量等数字采集的系统中。 本设计中差动放大电路结构图如下:Vi1Vi+ A丄|A +1RI00Vo=(R8+R+R)IR8放大倍数的推导过程A2Vo=(1+2R8)Vi ,R7Vi2则Avf=1+背放大电路与ICL7107的连线示意图如下:5V5. A/D转换:A/D转换的作用是进行模数转换，把接收到的模拟信号转换成数 字信号输出。在选择A/D转换时，先要确定A/D转换的位数，该设计 运用的是双积分

10、式A/D转换器ICL7107, A/D转换误的位数确定与整 个测量控制系统所需测量控制的范围和精度有关，系统精度涉及的环节很多，包括传感器的变换精度，信号预处理电路精度A/D转换器以 及输出电路等。（1）ICL7107双积分型的A/D转换器的特点a.直接输出7段译码信号直接驱动LEDc.二位十进制A/D转换器d.双积分型电路（2）双积分A/D转换器结构与原理常见A/D转换器的转换方式有积分式和非积分式两类（如逐次逼 近比较式A/D转换器），双积分式A/D转换器的基本组成如图，它由 积分器、比较器、逻辑控制电路、闸门电路、计数器及时钟脉冲源等 电路所组成。四、总体工作电路原理图数显电子秤具有准确

11、度咼，易于制作，成本低廉，体积小巧，实 用等特点。其分辨力为1克左右，在2千克的量程范围内经仔细调校， 测量精度可比较高。称重传感器放大电707IBBBI数码管显示电路这个图是前端的测量放大电路 路A/D转换下面的仿真图就是TC7107与硬件的连接，只不过为了简便起见 我们用一个滑动变阻器代替压力传感器，用一个运算放大器代替三运 放。从图上可以看出我们用了五个数码管， 其中上边的那个是作为比 较，如果输入没超过量程，数码管闲事 1，超出量程，数码管显示为 0。本次仿真结果的量程为，不过由于存在误差，数码管最小显示为。五、调试调试过程(1) .首先在秤体自然下垂已无负载时调整FPi,使显示器准确

12、 显示零。(2) .再调整 甩，使秤体承担满量程重量(本电路选满量程为 2 千克)时显示满量程值。(调节Fp2衰减比)(3) .然后在秤钩下悬挂1千克的标准砝码，观察显示器是否 显示，如有偏差，可调整Fh值，使之准确显示1 . 000。(调节反向定2n值积分时间Vef Vi )(4) .重新进行2、3步骤，使之均满足要求为止。（ 5）最后准确测量 RP2、RP3 电阻值，并用固定精密电阻予以代替。FPi可引出表外调整。测量前先调整 Ri,使显示器回零。六、系统方案总结 工作原理数显电子秤电路原理如上图所示, 其主要部分为电阻应 变式传感器R、F2、R、F4及Ic2、Ic3组成的测量放大电路，和lei及外 围元件组成的数显面板表。传感器R1采用E350ZAA育式电阻应变片， 其常态阻值为 350 欧姆。测量电路将产生的电阻应变量转换成电压信 号输出。Ie2、Ie3将经转换后的弱电压信号进行放