电子秤设计957800677bwzv.docx

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1、XX学院院课 程 设 计计 书专业（年年级、班班）设 计 人 指 导导 教教 师师 辅 导导 教教 师师 20099 年 01 月 01 日（设设计结束束日） 课 程程 设设 计计 任任 务务 书 班级（专专业）设设计人一、 课程设计计题目： 电电子秤 本设计要要求：1.秤重重最大550kgg。2.电子子显示，显显示4位位。3.设计计电源电电压5VV，误差差5%。4.误差差0.11kg。二、要求求课程设设计自 20008 年年 112 月月 29 日 至 220099 年 01 月 001 日专业教研研室主任任年 月 日系、系主主任签章章年 月 日指导教师师评语： 指导导教师： 年 月 日日前

2、 言言电子秤采采用现代代传感器器技术、电电子技术术和计算算机技术术一体化化的电子子称量装装置，才才能满足足并解决决现实生生活中提提出的“快速、准准确、连连续、自自动”称量要要求，同同时有效效地消除除人为误误差，使使之更符符合法制制计量管管理和工工业生产产过程控控制的应应用要求求。本课程设设计的电电子秤是是利用全全桥测量量原理，通通过对电电路输出出电压和和标准重重量的线线性关系系，建立立具体的的数学模模型，将将电压量量纲V改改为重量量纲g即即成为一一台原始始电子秤秤。其中中测量电电路中最最主要的的元器件件就是电电阻应变变式传感感器。电电阻应变变式传感感器是传传感器中中应用最最多的一一种，本本设计

3、采采用全桥桥测量电电路，使使系统产产生的误误差更小小，输出出的数据据更精确确。而三三运放大大电路的的作用就就是把传传感器输输出的微微弱的模模拟信号号进行一一定倍数数的放大大，以满满足A/D转换换器对输输入信号号电平的的要求。AA/D转转换的作作用是把把模拟信信号转变变成数字字信号，进进行模数数转换，然然后把数数字信号号输送到到显示电电路中去去，最后后由显示示电路显显示出测测量结果果。目录1.数字字电子秤秤的基本本原理 (1)2.数字字电子秤秤的构成成(1)2.1传传感器(11)2.2三三运放大大电路(22)2.3间间接比较较型模式式转换器器ADCC(3)2.4 CT774LSS2900计数器器

4、介绍(5)2.5 集成二二进制七段译译码驱动动器介绍绍(6)3.设计计总结(8)4.附录录(99)5.参考考文献(11)21课程设计说明书数字电子子秤简介介电子秤采采用现代代传感器器技术、电电子技术术和计算算机技术术一体化化的电子子称量装装置，才才能满足足并解决决现实生生活中提提出的“快速、准准确、连连续、自自动”称量要要求，同同时有效效地消除除人为误误差，使使之更符符合法制制计量管管理和工工业生产产过程控控制的应应用要求求。1. 数数字电子子秤的基基本原理理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转换电路数字电子子秤一般般由以下下5部分分组成：传感器器、信号号放大系系统、模

5、模数转换换系统、显显示器、和和量程切切换系统统。其原原理图如如图（11）所示示。图（1）电子秤的的测量过过程实际际是通过过传感器器将被测测物体的的重量转转换成电电压信号号输出，放放大系统统把来自自传感器器的微弱弱信号放放大，放放大后的的电压信信号经过过模数转转换把模模拟信号号转换成成数字量量，数字字量通过过显示器器显示重重量。2. 数数字电子子秤的构构成2.1 传感器器电子秤传传感器的的测量电电路通常常使用桥桥式测量量电路，它将应变电阻值的变化转换为电压或电流的变化，这就是传感器输出的电信号。电桥电路有四个电阻，其中任何一个都可以是电阻应变片电阻，电桥的一个对角线接入工作电压U，另一个对角线为

6、输出电压Uo。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，或则就有电压输出，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。测量电路路是电子子秤设计计电路中中是一个个重要的的环节，在制作作的过程程中应尽尽量选择择好元件件，调整整好测量量的范围围的精确确度，以以避免减减小测量量数据的的误差。图（2） 全桥测测量电桥桥图（其其中V00输出为02mv）激励电压压: 99VDCC12VVDC ； 灵敏敏度: 200.1mmV/VV输入阻抗抗: 440510 ； 输输出阻抗抗: 33503极极限过载载范围: 1550% ； 安安全过载载范围: 1220%使用温度度范围: -22

7、0+6002.2 三运放放大电路路本次课程程设计中中，需要要一个放放大电路路，我们们将采用用三运放放大电路路，主要要的元件件就是三三运放大大器。在在许多需需要用A/DD转换和和数字采采集系统统中，多多数情况况下，传传感器输输出的模模拟信号号都很微微弱，必必须通过过一个模模拟放大大器对其其进行一一定倍数数的放大大，才能能满足AA/D转转换器对对输入信信号电平平的要求求，在此此情况下下，就必必须选择择一种符符合要求求的放大大器。图（3）三三运放大大电路结结构图为使系统统产生的的误差更更小，传传统上，设设计秤重重、测力力、转矩矩及压力力测量系系统时，输出的数据更精确广泛采用全桥接电阻传感器的方法。本

8、设计采用全桥测量电路。大多数桥接传感器都要求较高的激励电压（通常为10 V），同时输出较低的满量程差动电压，约为2 mV/V。传感器的输出通常由仪表放大器加以放大。2.3 间接比比较型模模式转换换器ADDC（1）双双积分AADC简简介间接比较较型A/D转换换器是先先将模拟拟信号电电压变换换为相应应的某种种形式的的中间信信号，然然后再将将这个中中间信号号变换为为二进制制代码输输出。双双积分式式ADCC就是一一种首先先将输入入的模拟拟信号变变换成与与其成正正比的时时间间隔隔，然后后再在这这段时间间间隔内内对固定定频率的的时钟脉脉冲信号号进行计计数的AA/D转转换器，所所获得的的计数值值就是正正比于

9、输输入模拟拟信号的的数字量量。双积分AADC电电路由积积分器、比较器器、计数器器、参考电电压源、电子切切换开关关、逻辑控控制及CCP信号号几部分分组成，原原理框图图和积分分波形如如图（44）示。图（4-1）原原理图图（4-2）积积分波形形图图（5）所所示为双双积分AADC原原理图，图图中S00，S1为模拟拟开关，控控制逻辑辑包括一一个n为为计数器器，附加加触发器器Fc，模模拟开关关驱动电电路L00，L1及门GG1，G2等。转换开始始前，令令转换控控制信号号Vs=0计数数器和附附加触发发器均置置0，SS0闭合，电电容器充充分放电电，V001=00。当VVs=11以后,S0断开，AA/D转转换开始

10、始。分下下面两个个阶段：1) 通过2次次积分将将Vi转换成成相应的的时间间间隔。转转换开始始时t=0,SS1与Vi接通，2) Vi通过过R对CC充电，积积分器输输出电压压负向线线性变化化，积分分器对VVi在0t1时间积积分。当t=tt1时,式中，VVi为0t1时的输输入模拟拟电压的的值。3) 量化编码码阶段。利利用计数数器对已已知的时时钟脉冲冲计数至至t2，完成成A/DD转换。从从t=tt1开始，SS1与参考考电压VREFF接通，通通过R对对C反向向充电，VV01逐渐渐上升，经经t2t1时间间间隔，VV0=0。所以因为VRREF和和t1为定值值，所以以T2与Vi成正比比，即将将Vi变换为为与它

11、成成正比的的时间间间隔。在T2阶阶段，将将CP（周周期为TTc）送送入计数数器计数数，则图（5）双双积分AA/D装装换器原原理图由此可见见，计数数器计数数所获得得的数字字量正比比于输入入模拟电电压。双积分AA/D转转换器工工作波形形如图（66）所示示。它具具有工作作性能稳稳定的优优点，输输出数字字量与积积分器时时间常数数无关，对对干扰（如如工频干干扰等）有有很强的的抑制作作用，但但该电路路转换速速度低。图（6）双积分A/D装换器工作波形图2.4 CT774LSS2900计数器器介绍由双积分分A/DD装换器器转换出出的数字字脉冲进进入CTT74LLS2990计数数器中进进行计数数进位计计算其工工

12、作原理理如下当输入第第 1 9 个脉脉冲时，百百分位片片计数；十分位片、个个位片、十十位片的的CP0 未出现现脉冲下下降沿，因因而保持持计数“00”状态态不变；当输入第第 100 个脉脉冲时，百百分位片片返回计计数 “00”状态态，其QQ3输出一一个下降降沿使十十位片计计数 “11”，因因此输出出读数为为Q3Q2Q1Q0Q3Q2Q1Q0 = 00001000000，即计计数 “0.10”。当输入第第 111 199 个脉脉冲时，仍仍由百分分位片计计数，而而十分位片保保持 “11”不变变，即计计数为“111 199”；当当输入第第 200 个脉脉冲时，个个位片返返回计数数“0”状状态，其其Q3输

13、出一一个下降降沿使十十位片计计数“22”，即即计数为为“0.200”。以后以以次类推推。当输入第第10111009个脉脉冲时，十分位片计数；个位片的CP0 未出现脉冲下降沿，因而保持计数“0”状态不变；当第1110个脉脉冲时，十分位片返回计数 “0”状态输出一个下降沿使个位片计数 “1”， 因此输出读数为=0000100000000000，即计数数“1.00”当输入第第11111119个脉脉冲时，仍仍由十分分位片计计数，而而个位片片保持 “1”不变，即计数为“111 119”；当输入第120 个脉冲时，十分片返回计数“0”状态输出出一个下下降沿使使十位片片计数“22”，即即计数为为“2.000

14、”。以以后以次次类推。由个位向向十位进进位时步步骤和上上面一样样。综上所述述，该电电路构成成 1000000进制四位位异步加加法计数数器。图（7）计计数器工工作原理理图2.5集集成二进进制七段译译码驱动动器介绍绍输出的信信号分别别进入集集成二进进制七段译译码驱动动器中，集成二二进制七段译译码驱动动器的使使用端BBI/RRBO、LLT和RRB的功功能如下下所述：消隐（灭灭灯）：输入BBI在低低电平时时有效。当当BI为为低电平平时，不不论其余余输入状状态如何何，所有有输出无无效，数数码管七七段全暗暗，无显显示。可可用来使使显示的的数码闪闪烁，或或与某一一信号同同时显示示。在译译码时，BBI应接接高

15、电平平或悬空空（TTTL）。灯测试（试试灯）：输入LLT在低低电平时时有效。在在BI/RBOO为高电电平的情情况下，只只要LTT为低电电平，无无论其输输入时什什么状态态，所有有输出全全有效，数数码管七七段全亮亮。可用用来检验验数码管管、译码码器和有有关电路路有无故故障。在在译码时时，LTT应接高高电平或或悬空（TTTL）。脉冲消隐隐（动态态灭灯）：输入RRBI高高电平或或悬空（TTTL）时时，对译译码器无无影响。在在BI和和LT全全为高电电平的情情况下，当当RBII为低电电平时，若若输入的的数码是是十进制制的零，即即00000，则则七段全全暗，不不加以显显示；若若输入的的数码不不是十进进制的零

16、零，则照照常显示示。显示数码码时，有有些零可可不显示示。例如如，0003.880中百百位的零零可不显显示，则则十位的零也也可不显显示。小小数点后后第二位位的零，如如不考虑虑有效数数字的零零称为冗冗余零。脉冲消隐隐输入RRBI为为低电平平，就可可使冗余余零消隐隐。脉冲消隐隐（动态态灭灯）：输出RRBO和和消隐输输入BII共用一一个管脚脚，当它它用作输输出端时时，与RRBI配配合，共共同使冗冗余零消消隐。以以3位的的十进制制的零是是否要显显示，取取决于百百位是否否为零，有有否显示示。这就就将要用用图（88）电路路中的RRBO进进行判断断。在RRBI和和A3、AA2、AA1、AA0全为为低电平平时，

17、RRBO输输出低电电平；否否则，输输出高电电平。百百位为零零（及百百位的AA3、AA2、AA1、AA0全为为低电平平），而而且被消消隐（及及百位的的RBII也为低低电平），则则百位的的RBOO和十位位的RBBI全为为低（因因为二者者连在一一起），其其余数码码照常显显示。若若百位不不是零，或或是未使使零消隐隐，则百百位的RRBO和和十位的的RBII全为高高电平，使使十位数数的零不不具备消消隐条件件，而好好其他数数码一起起照常显显示。我们在实实验中采采用的是是用744LS448驱动动共阴极极数码管管见图（88）图（8） 74LLS488驱动共共阴极数数码管原原理图74lss48引引脚功能能表七七段

18、译码码驱动器器功能几几设计总总图见附附录3. 设设计总结结4. 附附录74lss48引引脚功能能表七七段译码码驱动器器功能表表十进数或或功能输入BI/RRBO输出备注/TD LTRBID C B AA abcdefg0HH0 0 0 00H111111011Hx0 0 0 11H01100002Hx0 0 1 00H11011013Hx0 0 1 11H11110014Hx0 1 0 00H01100115Hx0 1 0 11H10110116Hx0 1 1 00H00111117Hx0 1 1 11H11100008Hx1 0 0 00H11111119Hx1 0 0 11H11100111

19、0Hx1 0 1 00H000110111Hx1 0 1 11H001100112Hx1 1 0 00H010001113Hx1 1 0 11H100101114Hx1 1 1 00H000111115Hx1 1 1 11H0000000BIxxx x x xxL00000002RBIHL0 0 0 00L00000003LTLxx x x xxH111111145.参考考文献1. 高高吉祥等等.电电子技术术基础试试验与课课程设计计.北京京.电子子工业出出版社220022.22. 黄黄瑞祥等等.数数字电路路识读.浙江江.浙江江科学技技术出版版社.220055.83. 杨杨帮文.新编编传感器器实用宝宝典.北京京.机械械工业出出版社.20005.444. 余余孟尝.数字字电子技技术基础础简明教教程（第第二版）.北京.高等教育出版社.2006.125. 科科林等.TTTL高速速CMOOS手册册.北京京.电子子工业出出版社.20004.556. 孙孙余凯等等.常常用集成成电路实实用手册册.北京京. 电电子工业业出版社社.20006.17. 孙孙余凯等等.常常用集成成电路实实用手册册（续集集）.北京京. 电电子工业业出版社社.20008.18. 邱邱寄帆等等.数数字电子子技术实实验与综综合实训训.北京京.人们们邮电出出版社.20005.99