1、- 1 - 电子配料秤 摘要 在现代工业生产中，电子配料秤有着非常广泛的应用，它适于用自动化技术控制生产过程 ,采用高精度的传感器，响应速度快、分辨率高。 本次课题我们所涉及到的电子配料秤的设计， 在日常生活中 可用于工厂车间的重物称量，外接一个可控制加料阀门，阀门打开均匀加料，电子配料秤开始称量，达到设定重量后 即可 自动停止加料。称量范围是 10KG 到 500KG 的物体，精度为 0.1KG。 我们将 课程设计 共分六大个的模块：电源 模块 (提供 5V 直流电压 )、称重传感模块、放大模块 、 模数（ A / D）转换及显示 模块、预置数模块、 数字 比较模块。 本电路应用压敏电阻构成
2、秤重电桥来采集电压的微小变化（ mV 级），输入到 A/D 转换芯片 ADC16，将输入的模拟电压信号转换成数字 脉冲 信号再校准为重量用 LED 输出，然后把 LED 的 输入端接到比较模块与预置数（重量）进行比较得到一个高低电平接到继电器控制加料阀门的开关，从而达到自动控制加料的要求。 关键字 ： 电源模块 ； 称重传感器；三运放大电路； AD 转换器；电压比较器；继电器 技术要求： 1. 配料称重范围 10Kg 500Kg； 2. 配料设定重量连续可调，到达设定重量自动停止加料； 3. 配料重量 的自动显示； 4. 配料精度优于 1。 - 2 - 第一章 系统概述 1.1 前期 方案 准
3、备 1.1.1 设计要求分析 根据任务 要求，配料秤 测量范围 是 10kg-500kg，称量范围比较广，要求精度优于 ， 所以我们分析 需要四个 LED 灯分 别输出百位、十位、个位、十分位，外加一个小数点。要求重量连续可调，达到预定重量自动停止加料，为满足这一要求，我们的预置数要可直接输入并显示出来， LED 部分与称量显示对应，还需要一个比较模块，比较结果输出来控制加料阀门开 关。 1.1.2 设计目的及设计方向的明确 根据设计要求，我们设计的电 子秤需要称量精确到 0.1Kg；应现实生产车间环境要求，只有 220V交流电压，而我们许多环节需要 5V 直流电压，于是我们需要取 220V
4、交流电压做一个直流稳压电源输出 5V 直流电压；预置数输入需要直观和人性化，我们要做到输入十进制数然后转换为 8421BCD 码LED 同步输出。比较模块的输出要控制加料阀门，所以还需要一个继电器。 1.2 设计方案论证 此次 的电子秤的课程设计主要关键点在传感器 、 A/D 转换 显示以及二 进制转换后 ， 实测数据和预置数据 之 间的比较， 所以我们开始就这几个关键点 做出了几个方案，并 加以论证，分析筛选。 1.21 方案一： 将传感器传过来 的 电压信号通过运算放大器放大，输入到 ICL7107 再接 LED 显示，将模拟信号直接转换为 数字信号输出 四位十进制 ， 与预置数在比较环节
5、（四片级联的 74LS58）重进行比较，得到一个高电平或者低电平控制继电器从而控制加料阀门的开闭。 1.22 方案二： 将传感器传过来 的 电压信号通过运算放大器放大，输入 ADC16 进行数模转换，受精度要求限制，经计算需要取 ADC16 的 13 位，即输出 13 位 2 进制数，用 ROM 或者 单片机或其他方式转换成 4 位10 进制数，再与预置数在比较环节（四片级联的 74LS58）重进行比较，得到一个高电平或者低电平控制继电器从而控制加料阀门的开闭。称重显示环节是将 ROM 或者单片机转换后的 4 位 10 进制数直接接 LED 输出。 1.2.3 方案三： 在 传感器获取称重数据
6、 时， 将 所选用的传感器满足增加 0.05KG 电压输出改变 0.1MV，输入 ADC16- 3 - 进行数模转换，受精度要求限制，经计算需要取 ADC16 的 13 位，并且通过改变 ADC16 的比较电压VREF 让其满足 VIN 每增加 0.1MV 输出加 0000000000001，这样每增加 0.1kg 电压改变 0.2MV， ADC16输出的最低位 D0，从 0 到 1 再到 0，提供一个下降沿，送去 74LS160N 的 CP 口，这样， 74LS160N 的计多少数就是有多少个 0.1KG。从而省去了 13 位 2 进制数转换成 4 位 10 进制数和校准的复杂环节。将得到的
7、数字信号再与预置数在比较环节（四片级联的 74LS58）重进行比较，得到一个高电平或者低电平控制继电器从而控制加料阀门的开闭 1.3 设计方案的 分析 和 确立 方案一的优点是可控制性好，所用的 ROM,ICL7107，集成度高，用起来也方便，问题是 multisim找不到这些芯片，仿真不了。而且课设要求是用我们所学的数字电路知识，运用简单数字芯片进行设计，单片机需要编写程序进行数据处理，故我们不采用。 方案二设计合理，但是再 2-10 进制转换上有很大问题，在 MULTISIM 里去构建一个我们所需的ROM 型号对我们来说实在很难， 同时使用 单片机也是超出了我们的学习范围 。 所以次方法我
8、们不采用。 方案三相对前两种方案要简单许多，我们对重量 -电压量 -二进制数之间的对应关系做文章，使整个电路简单化，在不影响电子配料秤功能的前提下设计出了一个在我们能力范围内的电路。所以我们决定采用方案三。 1.4 总体设计方案框图及分析 称重加料 传感器 模块 放大模块 A/D转换 LED 显示 输入预置数 数字 比较 模块 - 4 - 第二章 单元电路设计与分析 1.电源模块 要使整个电路能正常工作是离不开直流电源的供电的，在我们的这个电路中称重传感模块、模数（ A / D）转换模块、 13 位 2 进制 -10 进制转换校准模块、预置数模块、比较模块都需要提供直流电压，其中模数（ A /
9、 D）转换模块需要 6.5V 直流电压，其他的模块需要 5.0V 直流电压。获得直流电源的方法很多，如干电池，蓄电池，直流发电机等，在实际中一般采用的是对交流电源经过 变换而得的直流电源 1.1 稳压直流电源的组成及原理 小功率直流稳压电源是由电源变压器、整流、滤波和稳压电路 4 部分组成的，其组成框图如图 2.1.1所示。工作的过程是：先由电源变压器将电网电源提供的 220V 交流电压变换成所需要的电压值，然后通过整流电路将交流电压转变成单方向脉动的直流电压。单方向脉动的直流电压中有较大的波纹，需要经过滤波器加以滤除，才能得到比较平滑的直流电压。但是该直流电压还会随着电网电压的波动（一般为
10、左右的波动）、负载和温度的变化而变化，为此还应有稳压电路来维持输出直流电压恒定。电路 的整流和稳压过程如图 2.1.2 1.2 方案论证 方案一： 单相半波整流电路： 单相半波整流简单，使用器件少，它只对交流电的一半波形整流，只要横轴上面的半波 或者只要下面的半波。但由于只利用了交流电的一半波形，所以整流效率不高，而 且整流电 压的脉动较大，无滤波电路时，整流电压的直流分量较小， Vo=0.45Vi，变压器的利用率 低。 方案二： 单相全波整流电路： 使用的整流器件较半波整流时多一倍，整流电压脉动较小，比半波整流小一半。无滤波 电路时的输出电压 Vo=0.9Vi，变压器的利用率比半波整流时高。
11、变压器二次绕组需中心抽 头。整流器件所承受的反向电压较高。 方案三： 单相桥式整流电路： 使用的整流器件较全波整流时多一倍， 整流电压脉动与全波整流相同， 每个器件所承受 的反向电压为电源电压峰值，变压器利用率较全波整流电 路高。 综合三个方案的优缺点，决定选用方案三 电源电压 整流电路 滤波电路 稳压电路 - 5 - 1.3 工作过程及集成恒流源模块总图 图示是放大器 INA105_CMP 组合的系列集成稳压器输出固定电压的稳压电路。我们设计的该稳压直流恒流电源具有可调节输出电流大小和电压大小的功能，可提供电子配料秤中所有使用电源的器件。 输入端为克服整流电路的的缺点，变压器还只是采用只有一
12、个副边的线圈，来实现全波整流。为此我们的电路中用图中所示的单相桥式整流电路。此电路中用了四个二极管，相互连接成电桥形式，从而输出的电压的直流成分比较高，输出波形的脉动比较小；二 极管承受的最大反向电压较低，即对管子参数的要求降低了；而且电源变压器在正负半周内都有电流供给负载，电源变压器的利用率得到了提高。 在桥式整流电路后面是电感 C2 和 R2 组成的 RC 滤波电路，经过滤波之后，输出直流电压增大了，同时它的脉动成分也得到了降低，并且这些变化与放电常数 RC 有关， RC 越大，电容放电速率越慢，负载上的平均电压越大，负载电压中的纹波成分越少，而且电筒滤波的输出直流电压是随着输出电流的变化
13、的变化而变化的。 三极管 Q1 是以射极输出器形式连接的，在电路中起调节的作用，称为调整管。 Q1 跨接在直流输入电压的和负载之间，整流滤波电路的输出电压（即直流输入电流）作为它的直流电源，其工作点设置在放大区。而放大器的作用是将稳压电源输出电压的变化量先放大，再送到调整管的基极。这样只要输出电压有一微小的变化，就会引起调整管 Q1 的管压降 产生较大的变化，从而提高了稳压效果，而且放大倍数越大，输出电压的稳定性就越高 。 - 6 - 2 传感器 模块 2.1 电阻应变式传感器的组成以及原理 电阻应变式称重传感器是基于这样一个原理： 弹性体 （弹性元件，敏感梁）在外力作用下产生 弹性变形 ，使
14、粘贴在他表面的 电阻应变片 （转换元件）也随同产生变形，电阻应变片引变形后，它的 阻值 将发生变化（增大或减小），再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为 电信号 （ 电压 或 电流 ），从而完成了将 外力 变换为电信号的过程。 此可见，电阻应变片、 弹性体 和检测电路是电阻应变式称重传感器中不可缺少的几个主要部分。传感器框架图如图 2.1 所示： 图 2.1 2.2.1电阻应变片 图 2.32 电阻应变片是把一根 电阻丝 机械的分布在一块有机材料制成的基底上，即成为一片应变片。他的一个重要参数是灵敏系数 K。我们来介绍一下它的意义。 设有一个金属电阻丝，其长度为 L， 横截面 是半径为 r 的
15、圆形，其面积记作 S，其电阻率记作 ，这种材料的 泊松系数 是 。当这根电阻丝未受外力作用时，它的电阻值为 R： R = L/S（ ） （ 21） 当他的两端受 F 力作用时，将会伸长，也就是说产生变形。 设其伸长 L，其横截面积则缩小，即它的截面圆半径减少 r。此外，还可用实验证明，此金属电阻丝在变形后， 电阻率 也会有所改变，记作 。 对式（ 2-1）求全微分，即求出电阻丝伸长后，他的电阻值改变了多少。 - 7 - 我们有： R = L/S + L/S SL/S2 （ 22）用式（ 2-1）去除式（ 2-2）得到 R/R = / + L/L S/S （ 23） 另外，我们知道导线的横截面积
16、 S = r2，则 s = 2r*r，所以 S/S = 2r/r （ 24） 从 材料力学 我们知道 r/r = -L/L （ 25）其中，负号表示伸长时，半径方向是缩 小的。 是表示材料横向效应泊松系数。把式（ 24）（ 25）代入（ 2-3），有 R/R = / + L/L + 2L/L =（ 1 + 2（ /） /（ L/L） *L/L = K *L/L （ 2-6）其中 K = 1 + 2 +（ /） /（ L/L） （ -）式（ 2-6）说明了电阻应变片的电阻变化率（电阻相对变化）和电阻丝伸长率（长度相对变化）之间的关系。 需要说明的是：灵敏度系数 K 值的大小是由制作金属电阻丝材料
17、的性质决定的一个常数，它和应变片的形状、尺寸大小无关 ，不同的材料的 K 值一般在 1.73.6 之间；其次 K 值是一个无因次量，即它没有 量纲 。在材料力学中 L/L称作为应变，记作 ，用它来表示弹性往往显得太大，很不方便，常常把它的百万分之一作为单位，记作 。这样，式（ -）常写作 :R/R = K (28) 2.2.2 弹性体 弹性体是一个有特殊形状的 结构件 。它的功能有两个，首先是它承受称重传感器所受的外力，对外力产生反作用力，达到相对静平衡；其次，它要产生一个高品质的应变场（区），使粘贴在此区的电阻应变片比较理想的完成应变枣电信号的转换任务。 我们选择 悬臂梁式力传感器 如图所示
18、，当力 F 作用在弹性悬臂梁自由端时，悬臂梁产生变形，在梁的上、下表面对称位置上应变大小相等，极性相反，若分别粘贴应变片 R1、 R4 和 R2、 R3 ，并接成差动电桥，则电桥输出电压 Uo 与力 F 成正比。 图2.33 悬臂粱式力传感器 等截面梁 (图 2.33（ a） ) - 8 - EbhFlE xx 26 1 = 4= x ， 2= 3 = x， 则 43214 KUU iO EbhFlKUKU xixi 26 被测力 F 为 oix UUKlEbhF 6 2(2) 等强度梁 (图 2.33（ b） ) Ehb Flx 206 不随应变片粘贴位置变化 。 Ehb FlKUKUU i
19、xio 206 需要说明的是，上面分析的应力状态均是 “局部 ”情况，而应变片实际感受的是 “平均 ”状态。 2.2.3 检测电路 1.直流电桥的主要特性 当 RL时，电桥输出阻抗电压 io URRRRRRU 43 321 1 4321 3241 RRRR RRRRU i 图 2.2/3 直流电桥 当电桥各桥臂均有相应电阻变化 R1， R2， R3， R4 时 oi UKlUEbhF 62- 9 - 4433221133224411 RRRRRRRR RRRRRRRRUU io 432132414321 22 RRRRRR RRRRRRRRRU i RRRRRRRRU i 43214 （当 R
20、1 = R2= R3= R4=R ） 43214 KU i （当 Ri R） 2.差动电桥 半桥差动： R1= R2=R,R3=R4=0， 如图 2.35(a)所示 。 全桥差动： R1= R2= R3=R4=R，如图 2.35(b)所示 。 图 2.35 差动电桥不仅可以提高输出电压，而且还具有温度补偿作用。设温度变化所引起的附加应变为 t或附加电阻变化 Rt ，则半桥差动时 R1 = R+Rt ， R2= R + Rt ； 1 =+ t ， 2= + t ， 则 RRRRUR RRR RRUU ittio 44 KURRU ii 22 或 ttiio KUKUU 121 44 KUi2 检
21、测电路的功能是把电阻应变片的电阻变化转变为电压输出。因为惠斯登电桥具有很多优点，如可以抑制 温度 变化的影响，可以抑制侧向力干扰，可以比较方便的解决 称重传感器的补偿问题等，所- 10 - 以 惠斯登电桥 在称重传感器中得到了广泛的应用。 因为全桥式等臂电桥的灵敏度最高，各臂参数一致，各种干扰的影响容易相互抵销，所以称重传感器均采用全桥式等臂电桥。 下面两个图分别是应变式电阻传感器的外形图和金属丝应变片的结构图： 图 2.36 桥式应变式电阻传感 图 2.37 金属丝式应变片 器外形图 的结构图 2.3 承重传感器总误差 总误差是指输出误差和额定误差的比值。典型电子秤的总误差指标大约是 0.0
22、2%，这一技术指标相当重要，它限制了使用理想信号调节电路所能达到的精确度，决定了 ADC分辨率的选择以及放大电路和滤波器的设计。 称重传感器的电灵敏度为满负荷输出电压与激励电压的比值，位列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。 称重传感器也产生与时间相关的漂移。基于 量程，非线性、蠕变、重复性、滞后灵敏度等技术指标本次设计中采用的事 8703 型测力传感器， K=75mv/v，激励 U=17v，测力范围在 0-5kN时， U0=29.75mv. 2.3.1 应变式电阻传感器的工作原理图如图 2.3 所示 - 11 - 图 2.3 2.3.2 传感器输出电压与重量
23、之间的对应关系 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。 电子配料称的传感器的测量电路通常使用桥式测量电路，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。 我们的重量 -电阻 -电压变化关系如下： 2.4 应变式传感器安装 图 2.5 应变式传感器安装示意图 3. 三运放大电路
24、3.1 三运放差分 放大 电路 的 优点 : 重量 /kg 电阻变化 / 电压变化 /mv 0.05 0.2885 0.1 0.1 0.577 0.2 0.15 0.8655 0.3 0.05k 0.2885k 0.100k - 12 - (1)A1 和 A2 提高了差模信号与共模信号之比 ,即提高了信噪比 ; (2)在保证有关电阻严格对称的条件下 ,各电阻阻值的误差对该电路的共模抑制比 KCMRR 没有影响 ; (3)电路对共模信号几乎没有放大作用 ,共模电压增益接近零。 因为电路中 R1=R2、 R3=R4、 R5=R6 ，故可导出两级差模总增益为： 35P1pi2i1ovd RRR 2R
25、Ruu uA 综上原因，我们选择三运放差动放大电路。 3.2 三运放放大电路器件选择 本电路主 要是对输入信号的放大，主要是采用差动放大器 OPAMP3288RT 来对其输出进行放大，OPAMP3288RT 高精度运算放大器具有极低的输入时态电压，利用电路的对称性来进行温度补偿，从而抑制零点漂移，因而具有极低的失调电压温漂，非常低的输入声电压幅度及长期稳定等特点，可广泛的应用于稳定积分、精密绝对值电路、比较器及微弱号的精确放大，尤其是应用于宇航、军工及要求微型化、高可靠的精密仪 。 图 3.3 三运放大电路 - 13 - 下面是关于参数的选定，由图可以分析出放大器的输出电压与输入电压之间的关系
26、是： inURRRRU )21(98713 out 又因为 A/D 转换器的输入电压范围为 0 2V，而应变式电阻传感器的输出电压范围为 0 20mV，所以三运放大电路的电压放大倍数应为 100 倍。下面我们来确定三运放大电路中各个电阻的阻值，即只要满足 100)21(98713 RRRR 所以我们不妨取 R7=R9=R11=390K， R8=R10=3.63M ,R12=R13=2M。 3.4 三运放放大电路仿真 由于称重传感器在 multisim 里无法仿真，无法产生输出电压，所以对放大电路的仿真我们采用直接加电压的方法，在三运放大电路的输入端直接加 10mV 的电压，在输出端用示波器 测
27、出输出电压，仿真原理图如图 3.41 所示 图 3.41 三运放大电路仿真原理图 仿真结果如图 3.42 所示，输出电压为 1.00V，说明放大电路能正常工作。 - 14 - 3.42 三运放电路仿真结果图 4 A/D 转换 与 数码显示 模块 4.1 设计备选方案： 方案一：经过传感器 的模拟电压量 经过运算放大器放大，输入到 ICL7107 后 变成十进制 ， 直接进行 LED 显示， 方案二： 经过传感器 的模拟电压量 经过运算放大器放大，然后将 数字信号输入 用 ROM 或者单片机转换后的 4 位 10 进制数直接接 LED 输出， 然后直接接 LED 显示 方案三 ： 经过传感器 的
28、模拟电压量 经过运算放大器放大， 输入 ADC16 进行数模转换， 将 ADC16作为 脉冲发生器 ，并且通过改变 ADC16 的比较电压 VREF， 让其满足 VIN 每增加 0.1MV 输出加0000000000001，这样每增加 0.1kg 电压改变 0.2MV， ADC16 输出的最低位 D0，从 0 到 1 再到 0，提供一个下降沿，送去 74LS160N 的 CP 口。把四个 74LS160N 组成加法器， 输出四位 十进制， 直接 接LED 输出。 4.2 方案论证 分析： 方案一的优点是可控制性好，所用的 ROM,ICL7107，集成度高，用起来也方便，问题 是 multisi
29、m- 15 - 找不到这些芯片，仿真不了。而且课设要求是用我们所学的数字电路知识，运用简单数字芯片进行设计，单片机需要编写程序进行数据处理，故我们不采用。 方案二设计合理，但是再 2-10 进制转换上有很大问题，在 MULTISIM 里去构建一个我们所需的ROM 型号对我们来说实在很难，用门电路实现过于复杂， 单片机 的知识过于超前虽然简单但是我们还未涉及 ，所以此 方法我们不采用。 方案三相对前两种方案要简单许多，我们对重量 -电压量 -二进制数之间的对应关系做文章，使整个电路简单化，在不影响电子配料秤功能的前提下设计出 了一个在我们能力范围内的电路。所以我们决定采用方案三 4.3 模拟 演
30、示 该模块把放大器放大的信号转化成数字信号与预置数进行比较，来实现加料口开关的控制。主要应用的芯片可选用 ADC16，其功能主要是把模拟信号转化成 16 进制的数字信号。 4.3.1ADC16 引脚介绍 引脚功能： Vin：信号输入 Vref+， Vref-：参考电压 SOC：时钟脉冲输入 OE： 输出允许 EOC： 转换结束 D0 D15：数字信号输出 图 2.4.3DC16 管脚图与管脚功能 4.3.2 连接图 - 16 - 4.3.3.参数选择与 VIN 电压与输出二进制数的关系 由于精度优于 +-1%，那么需要精确到 0.1KG。 为了简化对输出的处理，我们还找到了关于输出的如下对应关
31、系： 0.05kg-0.2885 欧 -0.100mV-0000000000001 1 0.10kg-0.5770 欧 -0.200mV-0000000000010 2 0.15kg-0.8655 欧 -0.300mV-0000000000011 3 0.05x kg-0.2885x 欧 -0.100x mV-0000000000100 为了在电路中也出现如此对应关系，需要调节一些参数的设定，由上表得到 ADC 精度要求为 0.1mv,则 VREF+=0.1mvX2e13， 经过调试，得到 VREF+加 6.5V 时能到达上述要求 4.4 称重显示模块 由此看出每变化 0.1kg， D0 位出
32、现一次下降沿，我们可以用 D0 当做时间脉冲， 让四个级联的 74LS 计数， 74LS160N 是十进制计数器，计到十， RCO 端口由 0 到 1，接与非门，提供下降沿，级联到高一位的 74LS160CP 口进行计数。 接线图如下 - 17 - 5.比较电路模块 5.1 模块主要功能： 将预先设置的信号与输出信号进行比较，通过比较器的输出来控制物料的添加。 5.2 74LS85D 芯片的管脚分布图如下图： 管脚功能： A0-A3、 B0-B3两个比较输入； AGTB、 AEQB、 ALTB上一级的级联； OAGTB、 OAEQB、 OALTB三个比较结果 5.3 74LS85D 逻辑功能图
33、如下图： - 18 - 此芯片是四位二进制数进行比较，因此需要进行级联。在本设计中，需将五片芯片级联，我们采用并联的级联方式。 5.4 比较部分 具体电 路图 ： U1：百位 U2：十位 U3：个位 U4：十分位 6 预置数设计 为了人们使用方便，此部分我们选择用十进制方式输入。 此模块包含两部分 1.十进制键盘输入 ;2.编码转换。 - 19 - 6.1 十进制键盘输入 管脚图如下： 九个开关从左到右分别代表 9、 8、 7、 6、 5、 4、 3、 2、 1，开关下端全接直流恒压源。百、十、个、十分位的输入均采用这种方式。 6.2 编码转换 采用 74LS147N进行数码转换。将十进制键盘
34、的九个输出端分别接到 74LS147N的九个输入端。 例如：输入 6，将代表 6的开关按下，输出为 111011111， 74LS147为其编码，四个输出再各接一个非门就得到 6的 8421BCD码 0110。 预置数的电路图如下： S1:百位 S2：十位 S3：个位 S4： 小数点后一位 第三章 系统综述、总体电路图 电子配料秤是一种将一定重量的物料通过一定的结构添加给所需要的机构，当达到该重量后能够自动停止加料并且可以显示出所加物料的重量，而这些机构包括能够将重量信号转化为电量信号的称重传感器、能够将很微弱的电压信号进行一定倍数的放大的放大电路，以及能够将输入的电压和基准电压进行比较结果只
35、有高电平和低电平的电压比较器，进而和二极管和继电器配合来实现对执行机构的控制。为了让重量显示出来，还必须得有 AD 转换器，能够再将模拟信号转换为数字信号，从而实现在七段数码管中显示出所加物料的重量。 - 20 - 经过上述多个部分的结合就实现了嗲暗自配料秤的设计要求。电子配料称的总体电路图如图所示。 U1A D C 1 6VinVref+Vref-D0D1D2D3D4D5D6D7D8D9D10D11D12D13D14D15SOC EOCV11 0 k H z 8 V S1键 = A U27 4 L S 1 6 0 NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10
36、LOAD9CLR1CLK2U3D C D _ H E X _ D I G _ G R E E NU 4 A7 4 L S 0 4 NU57 4 L S 1 6 0 NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10LOAD9CLR1CLK2U 6 A7 4 L S 0 4 NU7D C D _ H E X _ D I G _ G R E E NU87 4 L S 1 6 0 NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10LOAD9CLR1CLK2U 9 A7 4 L S 0 4 NU 1 0D C D _ H E X _ D I G
37、_ G R E E NU 1 17 4 L S 1 6 0 NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10LOAD9CLR1CLK2U 1 3D C D _ H E X _ D I G _ G R E E NU 1 47 4 S 8 5 DA213B214A112B111OAGTB5A010B09A315B31OAEQB6OALTB7AEQB3ALTB2AGTB4U 1 57 4 S 8 5 DA213B214A112B111OAGTB5A010B09A315B31OAEQB6OALTB7AEQB3ALTB2AGTB4U 1 67 4 S 8 5 DA213B2
38、14A112B111OAGTB5A010B09A315B31OAEQB6OALTB7AEQB3ALTB2AGTB4U 1 77 4 S 8 5 DA213B214A112B111OAGTB5A010B09A315B31OAEQB6OALTB7AEQB3ALTB2AGTB4U 1 87 4 S 8 5 DA213B214A112B111OAGTB5A010B09A315B31OAEQB6OALTB7AEQB3ALTB2AGTB4V21 2 V KK1E M R 1 2 1 A 0 3S2 S3 S4 S5U 1 97 4 L S 1 4 7 NA9B7C6D1431341522121118574
39、63910U 2 07 4 L S 1 4 7 NA9B7C6D143134152212111857463910U 2 17 4 L S 1 4 7 NA9B7C6D143134152212111857463910U 2 27 4 L S 1 4 7 NA9B7C6D143134152212111857463910U 2 3N O TU 2 4N O TU 2 5N O TU 2 6N O TU 2 7N O TU 2 8N O TU 2 9N O TU 3 0N O TU 3 1N O TU 3 2N O TU 3 3N O TU 3 4N O TU 3 5N O TU 3 6N O TU
40、3 7N O TU 3 8N O TU 3 9D C D _ H E X _ D I G _ G R E E NU 4 0D C D _ H E X _ D I G _ G R E E NU 4 1D C D _ H E X _ D I G _ G R E E NU 4 2D C D _ H E X _ D I G _ G R E E NR12 .0 k R31 .0 k R51 .0 k R21 .0 k R41 .0 k R61 .0 k R7100K e y = A6 0 %U 4 3A D 8 5 4 1 A K S34 251U 4 4A D 8 5 4 1 A K S34 251U
41、 4 5A D 8 5 4 1 A K S34 251V C C5VV C C5VV C C5VR 1 32 M R83 .6 3 M R9390kR 1 0390kR 1 13 .6 3 M R 1 2390k R 1 42 M V32 2 0 V r m s 5 0 H z 0 T11 : 1D11 J 4 B 4 23142C13 . 3 m FR 1 53kD21 N 4 7 2 8 AR 1 61 .0 k R 1 74kR 1 85kR 1 95kU 4 6I N A 1 0 5 _ C M P12345Q1T I S 9 9R 2 020kK e y = A3 9 %V C C5
42、VU 4 8A B C D E F GCAHU 4 9A B C D E F GCAHV C C5V图 z-1 电子配料秤总图 1 4.第四章 结束语 此 次电子系统设计中，我们投入了很 大 的热情和精力，从查找资料，想出基本思路，选择元器件到设计部分电路到连接总电路，到仿真电路的成功，每一个过程都经过了大家的共同探讨，其过程中出现了不少的问题，我们没有气馁，没有退缩，我们积极向同学和老师请教，并且一遍又一遍的重复实践，直到我们期望的结果实现。 事实也 证明我们的努力没有白费，认真严谨的实习态度给我们带来了成功的喜悦！通过这次电子系统设计，我们掌握了设计一个数字电路的基本方法和基本步骤，熟悉
43、了 AD转换的原理和转换方法， 实际解决了设计中出现的问题，增强了寻找问题，解决问题的能力。此次电子设计的成功不仅帮助我们更好地掌握书本知识，更重要的是增强了我们的自信，培养了我们独立思考的能力。通过这次课程设计，我学到了很多，学习知识不只是一个记忆的过程，也是消化吸收的过程，只有通过实验才能检验所学知识的是否扎实牢靠。原本以为已经把课本吃的挺透的了，没想到在实际操作过程中 还是出现了很多问题。 在最开始的时候一直没有头绪，不知道如何下手，不能把所学到的知识应用到实际的电路设计中去。经过认真思考、仔细分析后，完成了电路，较为完整的实现了课程设计的要求。在这个过程中，最感谢的是老师和同学们的帮助
44、，我们得以解决问题，使实验顺利进行下去。唯一美中不足的就是在最后阶段， 将每个 模块 接在一起 没能完整的模拟出来 一个动态测试的电路。 - 21 - 5 参考文库 林涛 楚岩 林薇 数字电子技术基础 清华出版社 李月乔 数字电子技术基础 中国电力出版社 戴伏生 基础电子电路设计与实践指 国防工业出版社 李哲英 电子技术及其应用基础 高等教育出版社 王永军 数字逻辑与数字系统 电子工业出版社 李 金平 电子系统设计 电子工业出版社 6.鸣谢 感谢各位老师的指导和帮助，感谢各位同学在我们设计中给予的帮助，感谢众多参考书编者给我们提供的方便，感谢学院能给我们这个机会来设计电子器件。我们一定再接再励
45、，不断进步。 7 收获与体会 俗话说“好的开始是成功的一半”。说起课程设计，刚开始的时候自己也是一筹莫展 ，不知道从哪里开始 。 但是渐渐地和小组同伴讨论后自己也有了想法，咨询过老师 ， 想法进一步成型 。在经过了一个 多周的努力后，很庆幸最终能把这个课题 成功 设计出来 。 当然，这其中也有很多问题，第一、不够细心比如由于粗心大意，由于对课本理论的不熟悉导致设计出现错误。第二，是在学习态度上，这次课设是对我的学习态度的一次检验。对于这次课程实习，将来有可能是一名工程技术人员的我的第一大心得体会就是，要求具备的首要素质绝对应该是严谨。我们这次实习所遇到的多半问题多数都是由于我们不够严谨。第三，
46、在做人上，我认识到，无论做什么事情，只要你足够坚强，有足够的毅力与决心，有足够的挑战困难的勇气，就没有什么办不到的。还有就是要团结作为一个团体必须要懂得合作。不懂的地方就要问 ，问同学，问老师。 在这次难得的课程设计过程中我锻炼了自己的思考能力和动手能力。通过题目选择和设计电路的过程中，加强了我思考问题的完整性和实际生活联系的可行性。在方案设计选择和芯片的选择上，培养了我们综合应用各种元件的能力，对各种元件的各个管脚的功能也有了进一步的认识。还锻炼我们个人的查阅技术资料的能力，动手能力，发现问题，解决问题的能力。并且我们熟练掌握了有关器件的性能及测试方法。 再次感谢老师的辅导以及同学的帮助，是
47、他们让我有了一个更好的认识，无论是学习还是生活，生活是实在的，要踏实走路。课 程设计时间虽然很短，但我学习了很多的东西，使我眼界打开，感受颇深。 - 22 - 附表一 元器件明细表 序 号 名称 型号参数 数量 备注 1 放大器 OPAMP3288RT 3 构成三运放大 电路 2 比较器 74LS58D 5 数字比较器 3 A/D转换器 ADC16 1 模数转换 4 LED DCD_HEX 10 显示重量 5 称重传感器 1 传感器 6 计数器 74LS160 4 构成加法器 7 6.5V直流电源 DF-1722 1 AD转换 的激励电压 8 继电器 FRX-13F 1 控制 9 稳压管 IN4728A 1 稳压 10 电桥 ICBC42 1 构成传感器 11 非门 74LS04 20 12 继电器 EMR121A03 1 控制 外接电路 13 变压器 TS_IDEAL 1 减小交流电压 14 LM37H LM37H 1 稳压 - 23 - 附表二 所用元器件附图 附表 三 七段数码管功能表 十进制数 输 入 输 出 显示字型 RBI BI /RBO 3A 2A 1A 0A a b
