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数显电子称设计 2009-12-16 16:46 摘 要: 本设计分五个模块：电源模块、数据采集及放大模块、模数（ A / D ）转换 模块、自动换档模块、显示模块。本电路应用压敏电阻构成秤重电桥来采集电 压的微小变化，经过放大电路放大后送入 A/D 转换芯片 CC7107，对输入电压信 号进行转换成数字量输出；显示模块直接连接数码管构成，显示实际测量值。 同时根据输出，自动判断出所加压力的大小来改变量程，实现自动换挡。外部 电路非常简单，方便制作。 关键字： 模数（ A / D ）转换 秤重电桥 压敏电阻 自动换档 引言： 在我们生活中经常都需要测量物体的重量，于是就用到秤，但是随着社会 的进步、科学的发展，我们对其要求操作方便、易于识别。随着计量技术和电 子技术的发展传统纯机械结构的杆秤、台秤、磅秤等称量装置逐步被淘汰，电 子称量装置电子秤、电子天平等以其准确、快速、方便、显示直观等诸多优点 而受到人们的青睐。电子秤向提高精度和降低成本方向发展的趋势引起了对低 成本、高性能模拟信号处理器件需求的增加。大多数电子秤是以 1:3,000 或 1:10,000 的分辨率输出最终的称重值，使用 12 bit~14 bit 的模数转换器很容 易满足要求。设计中主要考虑峰峰值（ PP）噪声分辨率、 ADC的动态范围、增 益漂移和滤波。 通过分析近年来电子衡器产品的发展情况及国内外市场的需求， 电子衡器总的发展趋势是小型化、模块化、集成化、智能化；其技术性能趋向 是速率高、准确度高、稳定性高、可靠性高；其功能趋向是称重计量的控制信 息和非控制信息并重的“智能化”功能；其应用性能趋向于综合性和组合性。 一 方案设计与论证 1.1 总体设计方案与比较 : 方案一： 通过秤重电桥产生电压信号， 经放大电路把信 号放大后输入 A/D 转换芯片 CC7107进行 A/D 转换， 由于此芯片可直接用于数字显示， 故转 换后的数字量直接用数码显示器进行显示。此方案的优点是外部电路非常简单，但同能实 现较高的精度。缺点是无法对 A/D 转换进行控制。 图 1.1 方案一方框图 方案二：通过秤重电桥产生电压信号，经放大电路把信号放大后输入 A/D 转换芯片 AD7799进行 A/D 转换，转换后的数字量输入单片机，有单片机进行数据处理和对 A/D 转换 的控制， 再有单片机输出显示信号， 通过显示电路进行显示。 此方案的优点是可控制性好， 电路简单， 缺点是数据量大且存储器存储容量有限。 但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。其电路 方框图如图 1.2 所示： 图 1.2 方案二方框图 二 模块电路设计及比较 系统硬件以 CC7107为核心，包括电源模块、数据采集及放大模块、 A/D 转换模块、自 动换档模块、数码管显示模块。 2．1 电源模块 本设计只用到电源一种：即 +5V. 2.1.1 电源原理 稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路组成，如图 2.1 图 2.1 电源方框及波形图 A、 整流和滤波电路：整流作用是将交流电压 U2 变换成脉动电压 U3 。滤波电路一般 3