简单数字电子称 使用说明书.doc

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目录 1、课程设计目的…………………………………………………………………….2 2、设计内容要求 1、……………………………………………………………………………………….2 2.2、……………………………………………………………………………………….2 3、?设计方案…………………………………………………………………………、设计思路………………………………………………………………………………………2、工作原理及硬件图…………………………………………………………………………3.3、硬件电路图………………………………………………………………………………4、………………………………………………………………………………….7 4、…………………………………………………………………….8 5、参考文献…………………………………………………………………………9 一 课程设计目的 (1)掌握电子电路的一般设计方法和设计流程; (2)学习简单电路系统设计,掌握Protel99的使用方法; (3)掌握放大器、A/D转换器的应用; (4)学习掌握硬件电路设计的全过程 二 课程设计内容和要求 (1)查阅相关资料,了解电子秤的工作原理; (2)电子称称重的过程是把被测物体的重量通过传感器转换成电压信号,由于该电压很微弱,须进行放大,放大的模拟信号经数/模转换变成数字量,再通过译码显示器显示出重量。在接口电路中,放大器可选用AD524,A/D转换器可选用AD1143; (3)熟练掌握应用Protel99设计原理图及制作PCB图的过程; (4)整理设计内容,编写设计说明书。 三 设计方案 设计思路 传感器的选择 电阻应变式传感器是将被测量的力,通过它产生的金属弹性变形转换成电阻变化的元件。由电阻应变片和测量线路两部分组成。常用的电阻应变片有两种:电阻丝应变片和半导体应变片,本设计中采用的是电阻丝应变片,为获得高电阻值,电阻丝排成网状,并贴在绝缘的基片上,电阻丝两端引出导线,线栅上面粘有覆盖层,起保护作用。 常规的电阻应变片K值很小,约为2,机械应变度约为0.000001—0.001,所以,电阻应变片的电阻变化范围为0.0005—0.1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,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。 测量电路是电子秤设计电路中是一个重要的环节,我们在制作的过程中应尽量选择好元件,调整好测量的范围的精确度,以避免减小测量数据的误差。 图1 桥式测量电路图 放大电路的设计 AD524采用双电源供电,供电电压最高可达 18V。它具有低的增益误差和高的共模抑制比,当增益为1时,共模抑制比大于90dB,增益误差最大为 0.05%;当增益为1000时,共模抑制比可达120dB,且增益误差最大为 2%。AD524的非线性误差在 0.01%之内(增益为1000);输入失调电压50 V,输入失调电压漂移 0.5 V/。AD524两个差动输入端的阻抗完全匹配,而且数值很高,典型值为109 ,既可以差动输入也可以单端输入。AD524内置输入电源保护电路,适应上电和掉电时各种恶劣的工作环境。同时,它还提供较宽的增益带宽、高的输出转换速率和低的阶跃响应建立时间等优越的动态待性。AD524可以通过改变外围接线来设置增益,增益倍数分别为1、10、100、1000。当需要1到1000之间其它增益时,可通过外接电阻来设置所需增益。  工作原理及硬件图 图5 3 硬件原理图 图6 传感器和信号放大部分 图7 数模转换与显示部分 4 PCB版图设计 图8 生成PCB图 四 课程设计总结 通过软件的模拟,我们发现该设计电路具有一定的精确度,能够适合我们的生活。虽然没有实际测试,但我们根据模拟测试可以的出结论:此设计可以实现。 目前电子秤正朝着小型化、高精度、智能化方向发展。采用的封装,尺寸很小,所需的外围器件也很少,满足了电子秤小型化的需求;其内置各种控制寄存器和数据寄存器,并且可以通过SPI接口方便地控制和读取这些寄存器,满足了电子秤智能化的需求。因此是电子秤中模数转换器的理想选择。 在设计完各个功能模块之后,我用Protel 99 SE绘图软件进行了各个模块的绘制,并最终绘制成一个总的电路原理图。另外,我还用仿真软件EWB 进行某些功能模块的仿真,收到了很好的效果。但由于缺乏实践经验,电路中还有些功能不够完善,有写参数不够精确,而且抗干扰能

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