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Century College, Beiiin^Universrty of Posts and Telecommunications
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 zjt
学 号 06040132
学生姓名 简文宇
实****成绩
指导教师 宫香山
2009年 5 月 1 日
电子秤设计
目录
1、 设计中既述
2、 总体设计
1电源电路
3放大电路
2. 6显示电路
2. 7 VHDL 描述
3、 设计总结
附录
参考文献
ffia
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****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。
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****知道全桥性能最好。
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
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。
CPLD控制电路
控制ADC的转换工作及数码管的输出
显示电路及接口电路
实现数码管输出及相关功能
7) 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
2. 1. 1电源变压器
电源变压器需要把220V市电变为5V交流电，由公式:
~Uo~~n2 ( 2-1 )
可以算出匝数比为44O
2. 1. 2整流电路
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
1 ° py
(2-2)
(2-3)
Uo(AV) = — [^2Uo sin atdg = Uo = 。
脉动系数为
4扼"
Uo
S = — =
141TJ
Uo
71
I. I. 1滤波反珞
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
〃 ― u。'
O — 1 &7‘'+&8
曷 6 + &7 +穴18
""询、
、R16+D
Uo'
(2-4)
可以算出1/。1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1/。1输出为15V
Uo2 = -0+5 Uol ・——全——=3"
"19 + *20 + ”21 *22 + *23 + *24
(2-5)
R
Uo3 = Uol = 5V
R19 + *20 + “21
(2-6)
这样就输出了多个直流电压。
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A=350Q。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：
Uo = ~Ui ( 2-7 )
R
其中，M为应变片发生形变时的电阻变化。W为输入电压值，这里 Ui = 10V o要实现测量范围为0 ~ 500g ,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。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 mV。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30 mVo当负载为500g时要使传感器信号能 够实现1 g的精度，总共需要
500次计数，并显示在LCD显示屏上。
1 g的