电子秤课程设计报告

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1、电子秤设计2009课程设计课程名称传感器与自动检测技术设计题目电子秤专业电子科学与技术班级一班学号06040132学生姓名简文宇实习成绩指导教师宫香山2009年5月1日第15/48页电子秤设计报告电子秤设计2009电子秤设计目录1、设计概述2、总体设计1.2.2.1电源电路2.2金属箔式变片全桥电路2.3放大电路2.4模数转换电路2.5控制电路2.6显示电路2.7VHDL描述3、设计总结附录参考文献第15/48页电子秤设计报告电子秤设计20091.概述1)课程设计要求基本要求：利用金属电阻应变片工作原理设计电子称，测量范围在0～200g，有放大

2、级，AD转换电路，显示电路，AD转换部分可以用单片机、CPLD、或基本数模电路。提高：可以外加电源电路，对于用单片机、CPLD等实现AD转换的还可以附加程序代码，可扩大测量范围等。2)课程设计目的理论联系实际，学习金属箔式应变片的简单应用，学会查芯片手册，巩固模拟电路、数字电路基础知识，了解设计过程，增强动手能力。2.总体设计1)电源本次设计用的是220V交流市电，而本次设计用到的是0～20V之间的直流电压，需要设计一个直流电源。2)核心原理部分应变片直流电桥。根据金属式应变片的工作原理设计一个性能最优的电桥。根据理论课程的学习知道全桥性能最好

3、。3)放大电路分为两级放大，第一级放大为差分放大电路，第二级放大为反比例放大电路，主要实现电压的放大作用。4)AD转换电路第15/48页电子秤设计报告电子秤设计2009是放大电路输出信号（模拟量）转化成数码管可以显示的数字量。1)CPLD控制电路控制ADC的转换工作及数码管的输出2)显示电路及接口电路实现数码管输出及相关功能3)VHDL描述用VHDL语言用状态机对AD转换过程进行描述，对数码显示功能进行描述1.2.2.1电源电路直流电源的组成：电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路。2.1.1电源变压器电源变压器需要把220V市电变为5V交流

4、电，由公式：（2-1）可以算出匝数比为44。2.1.2整流电路第15/48页电子秤设计报告电子秤设计2009此次设计采用单相桥式整流电路，电路中采用了四个二极管，接成电桥，故称为桥式整流电路。桥式输出电压为（2-2）脉动系数为（2-3）1.1.1滤波电路采用电容滤波电路。1.1.2稳压电路采用三端集成稳压器。理由：电路内部包括了串联型的直流稳压电路的各个部分，另外加上了保护电路和启动电路。用滑动变阻器使得输出电压可调。输出电压（2-4）可以算出的变化范围为5.5到60V。其中为W7805的输出电压如上图，有关资料见附录。调节滑动变阻器使输出为1

5、5V（2-5）（2-6）这样就输出了多个直流电压。第15/48页电子秤设计报告电子秤设计20091.1金属箔式变片全桥电路R1为保护电阻，R15为差分输入调零端，理论上当R15在中点时，由于接的两个正负电源两边压降相同，使得R1上没有电流流过。但实际上由于干扰等缘故，需要调节R15使R1上的电流为零。电桥工作原理当被测量无变化时，电桥输出为零，即电桥平衡,据此选择全桥上的四个电阻相等都为。当电桥电阻发生变化，即称重物使应变片发生形变时，则相应的输出电压为：（2-7）其中，为应变片发生形变时的电阻变化。为输入电压值，这里。要实现测量范围为,称重传

6、感器的电灵敏度为满负荷输出电压与激励电压的比值。使用5mV/V灵敏度和10V激励电压的传感器时，其满度输出电压为50第15/48页电子秤设计报告电子秤设计2009mV。通常，为了使用称重传感器线性度最好的一段称重范围，应当仅使用满度范围的三分之二。因此满度输出电压应当大约为30mV。当负载为500g时要使传感器信号能够实现1g的精度，总共需要500次计数，并显示在LCD显示屏上。1g的重量转换为电压形式可等效为：30mV/500gx1g=0.06mV。为了实现1g的测量精度，ADC的LSB电压应取0.06mV/0.4=0.15mV。即当放上1g

7、砝码时数码管显示为1g,ADC转换的输入电压为0.02V时转换得到00000001，当放上500g砝码时数码显示为500g,ADC的输入电压为4.88V时转换得到11110100。所以需要放大的倍数为。1.1放大电路差分放大电路由于电路结构对称，他们的漂移和失调都有相互抵消的作用。由于对称性，先算出U3的输出电压，同理可以算的U2的输出电压，有下式：（2-8）第15/48页电子秤设计报告电子秤设计2009则（2-9）（2-10）则差动放大倍数为（2-11）U4为差分输入比例放大电路，其放大倍数为（2-12）所以总的放大倍数经过放大之后Uo的变化

8、范围为。反比例放大电路（2-13）当滑动变阻器滑到最左端时，Au=1，当滑动变阻器滑到最右端时Au=20。第15/48页电子秤设计报告电子秤设计200