多功能数字电子秤的设计与实现

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资料介绍

摘  要
本论文是对数字电子秤的设计和制作。电子秤是一种常用的测量器具,与普通器具相比,数字电子秤具有精度高、性能稳定、测量准确、使用方便等优点。
数字电子秤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器电路。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/数转换电路转变成数字量,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。所以,数字电子秤电路主要由传感器电路、放大器电路、模/数变化电路、数字显示和量程切换系统组成。

关键词:传感器 ;放大器 ;模/数转换 ;显示器

ABSTRACT
This thesis is the design and manufacture of the digital electronic scale. The electronic scale is one kind of commonly used measuring instrument. Compares with the ordinary appliance, the digital electronic scale has the precision high, the performances table, the survey is accurate, easy to operate and so on.
The digital electronic scale through the sensor was measured the object the weight transforms the simulated voltage signal. The smaller voltage signal was amplified by the amplifying system accurately, to satisfy the A/D transformation to the input signal level request. Amplifying circuit use four transports puts in integrated circuit LM324. The measuring appliance has the characteristic of enough big enlargement multiple and high input resistance characteristic. After the enlargement simulation voltage signal transforms the digital signal by the A/D transformation. The A/D transformation is the chip 7107. Then transports the digital signal to the display circuit, finally showed the measurement result by the display circuit. The display circuit uses seven section of LED display circuit which four establishes separately to carry on the demonstration.
In this design enlarges the electric circuit through the change the gain, thus achieves the transformation measuring range the goal. Because was measured the object the weight difference is bigger, according to the different stress scope request, must to the measuring range perform handover. Therefore, the digital electronic scale electric circuit mainly composes by the sensor electric circuit, the amplifying system, the A/D transformation, the digital monitor and the measuring range cut system.

Key words: Sensor ; Amplifier ; A/D transformation ; monitor

设计内容和要求
首先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。其次,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。再由模/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,最后由显示电路显示数据。
具体设计内容和要求如下:
•制作一个具有数字显示功能的数字电子秤;
•调试数字电子秤的各单元电路及系统电路;
•掌握数字电路的设计、组装与调试方法;
•熟悉集成电路7107的使用方法;
•采用电阻应变式传感器;
•电路由传感器、放大电路、A/D转换电路、显示电路组成。

总体设计方案
数字电子秤设计通过传感器将被测物体的重量转换成模拟的电压信号,设计中采用摩托罗拉MPX2100型压力传感器,MPX2100半导体压力传感器属于压阻传感器一类,它可以把压力转换为毫伏级的差模电压信号。MPX2100半导体压力传感器可为压力探测提供一种性价比高的可靠方法,因此在诸多领域得到广泛应用。
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器电路。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模/数转换电路转变成数字量,模/数转换电路采用31/2位双积分模/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。
由于电源供电电压为+12V和-12V,而7107A/D转换器需+5V和-5V电压,所以设计中需通过7805、7905稳压管,输出+5V和-5V电压为A/D转换器提供正、负电源。并且需要将数字地和模拟地接线分开接在同一数字地和模拟地上。
综上所述,数字电子秤电路主要由传感器电路、放大器电路、A/D变化电路、数字显示和量程切换系统组成。

 








目    录

第一章  绪论 1
第一节 背景介绍 1
第二节 设计内容和要求 1
第三节 总体设计方案 2
第二章 单元电路具体设计 3
第一节 传感器电路 3
一、传感器概述 3
二、电子秤传感器的测量电路 4
三、采用MPX2100压力传感器电路 4
第二节 放大电路 5
一、集成运算放大器介绍 6
二、仪表用放大电路 9
三、放大电路的干扰抑制措施 12
第三节 模/数转换系统 13
一、7107芯片工作原理 13
二、7107引出端功能 15
三、7107模/数转换器的应用 16
四、7107模/数转换器的外接电路 16
第四节 LED数码管显示部分 18
一、LED数码管的构成和显示原理 18
二、LED数码管的分类 19
三、LED数码管的性能特点和简易检测 20
第五节 7805、7905稳压管部分 20
一、78/79系列一般介绍 20
二、7805、7905稳压电路 21
三、三端固定稳压器应用注意事项 21
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第三章 印制电路版设计部分 23
第一节 PCB设计一般原则 23
一、元器件布局的一般原则 23
二、布线的一般原则 23
第二节 印制板设计注意问题 24
第四章 总体电路与调试 25
第一节 总体工作电路 25
第二节 7107模/数转换器调试 26
第三节 其他部分电路调试 26
结  论 27
致  谢 28
参考文献 29
附录 30
 
参考文献
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