前  言

      在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，電子配料秤有著非常廣泛的應(yīng)用，它適于用計(jì)算機(jī)技術(shù)控制生產(chǎn)過程,采用高精度的傳感器，響應(yīng)速度快、分辨率高；電子配料秤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕、安裝調(diào)試使用方便；它沒有機(jī)械磨損，故穩(wěn)定性好；傳感器的密封性良好，適合在惡劣環(huán)境下工作；采用電子配料秤還可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、保證飼料產(chǎn)品的質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本，以及促進(jìn)企業(yè)管理水平的提高。因此，我國(guó)現(xiàn)代企業(yè)均采用以電子配料秤為核心的配料計(jì)量系統(tǒng)。

電子配料秤原本的定義是一種預(yù)先給定質(zhì)量比例，對(duì)被稱物中的幾種物質(zhì)進(jìn)行配料計(jì)量的衡器。但由于自身能力的限制和課程設(shè)計(jì)的要求，我們著重處理其稱重顯示及自動(dòng)控制加料功能。

本次設(shè)計(jì)的主要思路是通過稱重傳感器將重物的質(zhì)量信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)在電路中進(jìn)行傳遞，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換，數(shù)量校準(zhǔn)并與預(yù)置數(shù)比較達(dá)到自動(dòng)控制加料的目的。

我們所設(shè)計(jì)的電子配料秤可用于工廠車間的重物稱量，配有一個(gè)可控制加料閥門，閥門打開均勻加料，電子配料秤開始稱量，達(dá)到設(shè)定重量后自動(dòng)停止加料。稱量范圍是10KG到500KG的物體，精度為0.1KG

本小組成員在認(rèn)真分析本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求后，初步確定了設(shè)計(jì)方向以及所需的各元件，再通過圖書館和網(wǎng)絡(luò)收集到大量相關(guān)元件的詳細(xì)資料，對(duì)多種方案進(jìn)行綜合分析選取。確定整體模塊后雖由小組成員分工完成，期間也多次交流，請(qǐng)教老師，學(xué)長(zhǎng)指導(dǎo)，同學(xué)幫助，數(shù)次修改方案，調(diào)試仿真并檢驗(yàn)后才匯總得到該篇論文。由于本小組成員能力有限，論文略顯稚嫩，但確實(shí)我們兩周奮斗的結(jié)果，若有疏漏或者錯(cuò)誤之處請(qǐng)直接指出，我們樂于接受批評(píng)和意見！

電子配料秤

摘要：

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，電子配料秤有著非常廣泛的應(yīng)用，它適于用計(jì)算機(jī)技術(shù)控制生產(chǎn)過程,采用高精度的傳感器，響應(yīng)速度快、分辨率高。

我們所設(shè)計(jì)的電子配料秤可用于工廠車間的重物稱量，配有一個(gè)可控制加料閥門，閥門打開均勻加料，電子配料秤開始稱量，達(dá)到設(shè)定重量后自動(dòng)停止加料。稱量范圍是10KG到500KG的物體，精度為0.1KG。

我們的設(shè)計(jì)共分六大個(gè)的模塊：集成恒流源模塊(兩個(gè)，分別提供5V和6.5V直流電壓)、稱重傳感模塊、模數(shù)（A / D）轉(zhuǎn)換模塊、13位2進(jìn)制-10進(jìn)制轉(zhuǎn)換校準(zhǔn)模塊、預(yù)置數(shù)模塊、比較模塊。本電路應(yīng)用壓敏電阻構(gòu)成秤重電橋來采集電壓的微小變化（mV級(jí)），輸入到A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC16，將輸入的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)再校準(zhǔn)為重量用LED輸出，然后把LED得輸入端接到比較模塊與預(yù)置數(shù)（重量）進(jìn)行比較得到一個(gè)高低電平接到繼電器控制加料閥門的開關(guān)，從而達(dá)到自動(dòng)控制加料的要求。

關(guān)鍵字：集成恒流源    稱重傳感器    數(shù)模（A/D）轉(zhuǎn)換    比較器   2-10進(jìn)制轉(zhuǎn)換     LED顯示

設(shè)計(jì)要求：

1. 配料稱重范圍10Kg～500Kg；

2. 配料設(shè)定重量連續(xù)可調(diào)，到達(dá)設(shè)定重量自動(dòng)停止加料；

3. 配料重量的自動(dòng)顯示；

4. 配料精度優(yōu)于1％。

    依任務(wù)書要求，配料秤重范圍是10kg到500kg，稱量范圍比較廣，要求精度優(yōu)于1％，那么LED燈需要四個(gè)分別輸出百位、十位、個(gè)位、十分位，外加一個(gè)小數(shù)點(diǎn)。要求重量連續(xù)可調(diào)，達(dá)到預(yù)定重量自動(dòng)停止加料，為滿足這一要求，我們的預(yù)置數(shù)要可直接輸入并顯示出來，LED部分與稱量顯示對(duì)應(yīng)，還需要一個(gè)比較模塊，比較結(jié)果輸出來控制加料閥門開關(guān)。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，我們?cè)O(shè)計(jì)的電子秤需要稱量精確到到0.1Kg；應(yīng)現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)車間環(huán)境要求，只有220V交流電壓，而我們?cè)S多環(huán)節(jié)需要5V直流電壓，于是我們需要取220V交流電壓做一個(gè)直流穩(wěn)壓電源輸出5V直流電壓；預(yù)置數(shù)輸入需要直觀和人性化，我們要做到輸入十進(jìn)制數(shù)然后轉(zhuǎn)換為8421BCD碼LED同步輸出。比較模塊的輸出要控制加料閥門，所以還需要一個(gè)繼電器。

1.21方案一：把力敏電阻串聯(lián)到全橋的一個(gè)橋臂去，重量增加導(dǎo)致全橋出來的電壓信號(hào)變化，把電壓信號(hào)通過運(yùn)算放大器放大，輸入到ICL7107再接LED顯示，放大輸出的電壓信號(hào)再接去ADC16進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，受精度要求限制，經(jīng)計(jì)算需要取ADC16的13位，即輸出13位2進(jìn)制數(shù)，用ROM或者單片機(jī)轉(zhuǎn)換成4位10進(jìn)制數(shù)，再與預(yù)置數(shù)在比較環(huán)節(jié)（四片級(jí)聯(lián)的74LS58）重進(jìn)行比較，得到一個(gè)高電平或者低電平控制繼電器從而控制加料閥門的開閉。

1.22方案二：把力敏電阻串聯(lián)到全橋的一個(gè)橋臂去，重量增加導(dǎo)致全橋出來的電壓信號(hào)變化，把電壓信號(hào)通過運(yùn)算放大器放大（需不需要運(yùn)放，計(jì)算后再定），輸入ADC16進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，受精度要求限制，經(jīng)計(jì)算需要取ADC16的13位，即輸出13位2進(jìn)制數(shù)，用ROM或者單片機(jī)或其他方式轉(zhuǎn)換成4位10進(jìn)制數(shù)，再與預(yù)置數(shù)在比較環(huán)節(jié)（四片級(jí)聯(lián)的74LS58）重進(jìn)行比較，得到一個(gè)高電平或者低電平控制繼電器從而控制加料閥門的開閉。稱重顯示環(huán)節(jié)是將ROM或者單片機(jī)轉(zhuǎn)換后的4位10進(jìn)制數(shù)直接接LED輸出。

1.23方案三：把力敏電阻串聯(lián)到全橋的一個(gè)橋臂去，所選用的力敏電阻和全橋滿足增加0.05KG電壓輸出改變0.1MV，輸入ADC16進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，受精度要求限制，經(jīng)計(jì)算需要取ADC16的13位，并且通過改變ADC16的比較電壓VREF讓其滿足VIN每增加0.1MV輸出加0000000000001，這樣每增加0.1kg電壓改變0.2MV，ADC16輸出的最低位D0，從0到1再到0，提供一個(gè)下降沿，送去74LS160N的CP口，這樣，74LS160N的計(jì)多少數(shù)就是有多少個(gè)0.1KG。從而省去了13位2進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成4位10進(jìn)制數(shù)和校準(zhǔn)的復(fù)雜環(huán)節(jié)。

方案一的優(yōu)點(diǎn)是可控制性好，所用的ROM,ICL7107，集成度高，用起來也方便，問題是multisim找不到這些芯片，仿真不了。而且課設(shè)要求是用我們所學(xué)的數(shù)字電路知識(shí)，運(yùn)用簡(jiǎn)單數(shù)字芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)，單片機(jī)需要編寫程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，故我們不采用。

方案二設(shè)計(jì)合理，但是再2-10進(jìn)制轉(zhuǎn)換上有很大問題，在MULTISIM里去構(gòu)建一個(gè)我們所需的ROM型號(hào)對(duì)我們來說實(shí)在很難，用門電路實(shí)現(xiàn)過于復(fù)雜，若是用加法器和減法器組合實(shí)行轉(zhuǎn)化，電路也不簡(jiǎn)單，所以次方法我們不采用。

方案三相對(duì)前兩種方案要簡(jiǎn)單許多，我們對(duì)重量-電壓量-二進(jìn)制數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系做文章，使整個(gè)電路簡(jiǎn)單化，在不影響電子配料秤功能的前提下設(shè)計(jì)出了一個(gè)在我們能力范圍內(nèi)的電路。所以我們決定采用方案三。

1.4總體設(shè)計(jì)方案框圖及分析

2.1  穩(wěn)壓直流恒流電源設(shè)計(jì)

要使整個(gè)電路能正常工作是離不開直流電源的供電的，在我們的這個(gè)電路中稱重傳感模塊、模數(shù)（A / D）轉(zhuǎn)換模塊、13位2進(jìn)制-10進(jìn)制轉(zhuǎn)換校準(zhǔn)模塊、預(yù)置數(shù)模塊、比較模塊都需要提供直流電壓，其中模數(shù)（A / D）轉(zhuǎn)換模塊需要6.5V直流電壓，其他的模塊需要5.0V直流電壓。獲得直流電源的方法很多，如干電池，蓄電池，直流發(fā)電機(jī)等，在實(shí)際中一般采用的是對(duì)交流電源經(jīng)過變換而得的直流電源。

2.1.1穩(wěn)壓直流電源的組成及原理

小功率直流穩(wěn)壓電源是由電源變壓器、整流、濾波和穩(wěn)壓電路4部分組成的，其組成框圖如圖2.1.1所示。工作的過程是：先由電源變壓器將電網(wǎng)電源提供的220V交流電壓變換成所需要的電壓值，然后通過整流電路將交流電壓轉(zhuǎn)變成單方向脈動(dòng)的直流電壓。單方向脈動(dòng)的直流電壓中有較大的波紋，需要經(jīng)過濾波器加以濾除，才能得到比較平滑的直流電壓。但是該直流電壓還會(huì)隨著電網(wǎng)電壓的波動(dòng)（一般為10%左右的波動(dòng)）、負(fù)載和溫度的變化而變化，為此還應(yīng)有穩(wěn)壓電路來維持輸出直流電壓恒定。電路的整流和穩(wěn)壓過程如圖2.1.2

u?                u?              u?              u?                U?                                                     ○                                                                     負(fù) 載           

  ○○

圖2.1.1   直流穩(wěn)壓電路組成框圖

u1                 u2              u3                          u?                     U0

    2.1.2方案論證

方案一：

單相半波整流電路：

單相半波整流簡(jiǎn)單，使用器件少，它只對(duì)交流電的一半波形整流，只要橫軸上面的半波 或者只要下面的半波。但由于只利用了交流電的一半波形，所以整流效率不高，而且整流電 壓的脈動(dòng)較大，無(wú)濾波電路時(shí)，整流電壓的直流分量較小，Vo=0.45Vi，變壓器的利用率 低。

方案二：

單相全波整流電路：

使用的整流器件較半波整流時(shí)多一倍，整流電壓脈動(dòng)較小，比半波整流小一半。無(wú)濾波 電路時(shí)的輸出電壓Vo=0.9Vi，變壓器的利用率比半波整流時(shí)高。變壓器二次繞組需中心抽 頭。整流器件所承受的反向電壓較高。
方案三：

單相橋式整流電路：

使用的整流器件較全波整流時(shí)多一倍， 整流電壓脈動(dòng)與全波整流相同， 每個(gè)器件所承受 的反向電壓為電源電壓峰值，變壓器利用率較全波整流電路高。

    綜合三個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，決定選用方案三

   2.1.3工作過程及集成恒流源模塊總圖

   圖示圖2.1.3是放大器INA105_CMP組合的系列集成穩(wěn)壓器輸出固定電壓的穩(wěn)壓電路。我們?cè)O(shè)計(jì)的該穩(wěn)壓直流恒流電源具有可調(diào)節(jié)輸出電流大小和電壓大小的功能，可提供電子配料秤中所有使用電源的器件。

輸入端為克服整流電路的的缺點(diǎn)，變壓器還只是采用只有一個(gè)副邊的線圈，來實(shí)現(xiàn)全波整流。為此我們的電路中用圖中所示的單相橋式整流電路。此電路中用了四個(gè)二極管，相互連接成電橋形式，從而輸出的電壓的直流成分比較高，輸出波形的脈動(dòng)比較小；二極管承受的最大反向電壓較低，即對(duì)管子參數(shù)的要求降低了；而且電源變壓器在正負(fù)半周內(nèi)都有電流供給負(fù)載，電源變壓器的利用率得到了提高。

在橋式整流電路后面是電感C2和R2組成的RC濾波電路，經(jīng)過濾波之后，輸出直流電壓增大了，同時(shí)它的脈動(dòng)成分也得到了降低，并且這些變化與放電常數(shù)R?C有關(guān)，R?C越大，電容放電速率越慢，負(fù)載上的平均電壓越大，負(fù)載電壓中的紋波成分越少，而且電筒濾波的輸出直流電壓是隨著輸出電流的變化的變化而變化的。

三極管Q1是以射極輸出器形式連接的，在電路中起調(diào)節(jié)的作用，稱為調(diào)整管。Q1跨接在直流輸入電壓的和負(fù)載之間，整流濾波電路的輸出電壓（即直流輸入電流）作為它的直流電源，其工作點(diǎn)設(shè)置在放大區(qū)。而放大器的作用是將穩(wěn)壓電源輸出電壓的變化量先放大，再送到調(diào)整管的基極。這樣只要輸出電壓有一微小的變化，就會(huì)引起調(diào)整管Q1的管壓降

產(chǎn)生較大的變化，從而提高了穩(wěn)壓效果，而且放大倍數(shù)越大，輸出電壓的穩(wěn)定性就越高。

圖2.1.4為電路中為滿足模數(shù)（A / D）轉(zhuǎn)換模塊

圖2.1.3 穩(wěn)壓直流恒流電源

    2.2 傳感器模塊

電子配料稱的首要環(huán)節(jié)就是將重量信號(hào)或壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電量信號(hào)，這一任務(wù)由稱重傳感器完成，目前的電子稱重裝置大都使用電阻應(yīng)變橋式傳感器,其核心是由電阻應(yīng)變計(jì)(應(yīng)變片)構(gòu)成的電橋電路,這類傳感器具有成本低、精度高且溫度穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，所以本設(shè)計(jì)中用此器件 。

2.2.1  傳感器基本工作原理

傳感器是能感受規(guī)定的被測(cè)量，并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。傳感器種類很多，我們要用到的是電阻傳感器，下面我們重點(diǎn)說說它的原理。

導(dǎo)體或是半導(dǎo)體材料在外力的作用下產(chǎn)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值也會(huì)發(fā)生改變，這種現(xiàn)象稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)，根據(jù)這種效應(yīng)可將應(yīng)變片粘貼于被測(cè)材料上，這樣被側(cè)材料受到外力的作用產(chǎn)生的應(yīng)變就會(huì)傳到應(yīng)變片上，使應(yīng)變片的阻值發(fā)生變化，通過測(cè)量應(yīng)變片的阻值變化就可知道測(cè)量電阻的大小。

     常用稱重傳感器采用金屬電阻應(yīng)變計(jì)組成測(cè)量橋路，

    設(shè)金屬電阻絲的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，橫截面是半徑為r的圓形，其面積記作S，其電阻率記作ρ，這種材料的是μ，揚(yáng)式模量為E,R是電阻應(yīng)變片的初始阻值，當(dāng)這根電阻絲未受外力作用時(shí)，R = ρL/S（Ω）    （1）

在導(dǎo)體的兩端受F力作用時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械形變，電阻的變化量為ΔR，設(shè)其伸長(zhǎng)ΔL，其橫截面積則縮小，即它的截面圓半徑減少Δr，此金屬電阻絲在變形后，電阻率也會(huì)有所改變，記作Δρ。

    對(duì)式（一）求全微分，即求出電阻絲伸長(zhǎng)后，他的電阻值改變了多少。我們有：

　　ΔR = ΔρL/S + ΔLρ/S –ΔSρL/S2     （2）

用式（一）去除式（二）得到

　　ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L – ΔS/S        （3）

    另外，我們知道導(dǎo)線的橫截面積S = πr2，則 Δs = 2πr*Δr，所以

　　ΔS/S = 2Δr/r                     （4）

   從相關(guān)資料我們知道

　　Δr/r = -μΔL/L                     （5）

   其中，負(fù)號(hào)表示伸長(zhǎng)時(shí)，半徑方向是縮小的。μ是表示材料橫向效應(yīng)泊松系數(shù)。把式（四）（2—5）代入（2--3），有

　　ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L + 2μΔL/L

　　=（1 + 2μ（Δρ/ρ）/（ΔL/L））*ΔL/L

　　= K *ΔL/L =Kε                     （6）

    K為靈敏系數(shù)，ε為應(yīng)變，又

       F=EAε/2(1+μ)                      7)

之所以選擇為全橋電路是因?yàn)橄鄬?duì)于單，雙，三應(yīng)變電，他可以消除非線性誤差，同時(shí)具有溫度補(bǔ)償作用。U0=ΔRU/R=KUε    (8)

由(2-7) (2-8)知;

     U0=2UK(1+μ)F/SE                    (9)

    稱重傳感器本身具有單調(diào)性，其主要參數(shù)指標(biāo)是靈敏度、總誤差和溫度漂移。

稱重傳感器的電靈敏度為滿負(fù)荷輸出電壓與激勵(lì)電壓的比值，為了使用稱重傳感器線性度最好的一段稱重范圍，應(yīng)當(dāng)僅使用滿度范圍的三分之二。

2.2.2承重傳感器總誤差

總誤差是指輸出誤差和額定誤差的比值。典型電子秤的總誤差指標(biāo)大約是0.02%，這一技術(shù)指標(biāo)相當(dāng)重要，它限制了使用理想信號(hào)調(diào)節(jié)電路所能達(dá)到的精確度，決定了ADC分辨率 的選擇以及放大電路和濾波器的設(shè)計(jì)。

稱重傳感器也產(chǎn)生與時(shí)間相關(guān)的漂移。

基于量程，非線性、蠕變、重復(fù)性、滯后、靈敏度等技術(shù)指標(biāo)本次設(shè)計(jì)中采用的是8703型測(cè)力傳感器，K=1.75mv/v，激勵(lì)U=17V,測(cè)力范圍在0～5KN,當(dāng)側(cè)力5KN時(shí)，U0=29.75mv

    2.2.3 傳感器電路圖

                         2.2.2傳感器電路圖

     2.2.4 傳感器輸出電壓與總量的對(duì)應(yīng)關(guān)系

我們的重量-電阻變化-電壓變化關(guān)系如下：

2.3 A/D轉(zhuǎn)換模塊

該模塊把放大器放大的信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)與預(yù)置數(shù)進(jìn)行比較，來實(shí)現(xiàn)加料口開關(guān)的控制。主要應(yīng)用的芯片可選用ADC16，其功能主要是把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成16進(jìn)制的數(shù)字信號(hào)。

2.3.1ADC16引腳介紹

引腳功能：

Vin：信號(hào)輸入                             

Vref+，Vref-：參考電壓

Vref+，Vref-：參考電壓

SOC：                                                                           時(shí)鐘脈沖輸入                       

                  O E：  輸出允許

                              EOC：  轉(zhuǎn)換結(jié)束                        

    圖2.4.3DC16管腳圖與管腳功能          D0—D15：數(shù)字信號(hào)輸出

2.3.2連接圖

圖2.34  ADC16連接圖

2.3.3.參數(shù)選擇與VIN電壓與輸出二進(jìn)制數(shù)的關(guān)系

由于精度優(yōu)于+-1%，那么需要精確到0.1KG。

     為了簡(jiǎn)化對(duì)輸出的處理，我們還找到了關(guān)于輸出的如下對(duì)應(yīng)關(guān)系：

0.05kg---0.2885歐---0.100mV---0000000000001---1

0.10kg---0.5770歐---0.200mV---0000000000010---2

0.15kg---0.8655歐---0.300mV---0000000000011---3

……

0.05x kg---0.2885x歐---0.100x mV

為了在電路中也出現(xiàn)如此對(duì)應(yīng)關(guān)系，需要調(diào)節(jié)一些參數(shù)的設(shè)定，由上表得到ADC精度要求為0.1mv,則VREF+=0.1mvX2e13，經(jīng)過調(diào)試，得到VREF+加6.5V時(shí)能到達(dá)上述要求。

調(diào)試過程截圖：

2.6.3  當(dāng)VIN為0.7MV時(shí)輸出為7（其他端口經(jīng)檢查確實(shí)輸出為0）

2.4 稱重顯示模塊

由此看出每變化0.1kg，D0位出現(xiàn)一次下降沿，我們可以用D0當(dāng)做時(shí)間脈沖，讓四個(gè)級(jí)聯(lián)的74LS160N計(jì)數(shù)，74LS160N是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，計(jì)到十，RCO端口由0到1，接與非門，提供下降沿，級(jí)聯(lián)到高一位的74LS160CP口進(jìn)行計(jì)數(shù)。

接線圖如下：

2.4  稱重模塊

2.5 預(yù)置數(shù)模塊                                                

為了方便人們的使用，預(yù)置數(shù)輸入和顯示我們采用十進(jìn)制方案，整個(gè)預(yù)置數(shù)模塊我們分為以下及幾個(gè)部分

2.5.1 十進(jìn)制輸入鍵盤

輸入鍵盤在multisim上我們用Generic/DIPSWPCK9代替，其管腳如下圖。九個(gè)小開關(guān)從左到到右分別代表9、8、7、6、5、4、3、2、1，開關(guān)下端全接直流恒壓源的5V電壓，哪個(gè)開關(guān)按下就接通高電平，例如，就會(huì)輸出；輸入0：   。百位，十位，個(gè)位，十分位的輸入都采用這種方式，在具體生產(chǎn)的時(shí)候，需將此開關(guān)改裝成鍵盤的樣子。

2.5.2 輸入編碼

由2.5.1所述接法可知，按下開關(guān)6代表輸出111011111，我們選用74LS147N為其編碼，把開關(guān)的9個(gè)輸出接到74LS147N的9個(gè)輸入口然后再四個(gè)輸出各接一個(gè)非門就能得到0110。  

2.5.3 LED輸出十進(jìn)制

關(guān)于LED輸出我們有兩種方案，方案一：用我們熟悉的7447七段數(shù)碼顯示譯碼器，再接上SEVEN_SEG_COM_A；方案二：再熟悉MULTISIM的使用后發(fā)現(xiàn)里面的DCD_HEX可以直接接8421BCD碼并將其翻譯成十進(jìn)制數(shù)。由于方案二比一簡(jiǎn)單得多，所以我們毫不猶豫地選擇了方案二。

2.5.4 預(yù)置數(shù)模塊總圖

從左到右分別是百位、十位、個(gè)位、小數(shù)點(diǎn)、十分位。

圖2.5.4預(yù)置數(shù)模塊總圖

    2.6 比較控制模塊

    2.6.1比較部分

2.6.1.1 74LS147N比較器原理

比較器的主要依據(jù)74LS85D進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，其功能A3～A0,B3～B0進(jìn)行比較輸出。

其管腳圖如下：

      管腳功能： A0～A3、B0～B3 兩個(gè)比較輸入

                AGTB、AEQB、ALTB  上一級(jí)的級(jí)聯(lián)

                OAGTB、OAEQB、OALTB  輸出比較

圖2.6.11   74LS85D管腳圖及功能

圖2.6.1 2  74LS85D邏輯功能表

   2.6.1.2比較器級(jí)聯(lián)

       要比較四位十進(jìn)制數(shù)，需要對(duì)74LS58D級(jí)聯(lián)。

對(duì)于74LS85的級(jí)聯(lián)方式有并聯(lián)與串聯(lián)的區(qū)別，為了提高其工作效率及對(duì)測(cè)量的不影響，所以在設(shè)計(jì)的電路中采用并聯(lián)的級(jí)聯(lián)方式。五片芯片AGTB和ALTB接地，AEQB接一，百位十位個(gè)位十分位輸出AGTB、ALTB分別接A3B3…A0B0。

具體電路圖如下圖所示：

圖2.6.1.2      74LS85級(jí)聯(lián)

    2.6.1.3輸入端接法

    依本設(shè)計(jì)圖安排，從左到右分別代表十分，個(gè)，十，百位，將預(yù)置數(shù)與重量計(jì)數(shù)的十分 個(gè) 十 百位分別在上圖相連即可，要主意的是：預(yù)置數(shù)接A，實(shí)際重量計(jì)數(shù)接B

2.6.2可控開關(guān)的設(shè)計(jì)

從2.6.1.3可知，若是重量沒有超過預(yù)置數(shù)，那么上圖U4的OALTB端輸出1，若是超過，輸出0。我們可在輸出上接非門再接一個(gè)繼電器來達(dá)到控制加料閥門的目的。

我們最后選用了voltage_controlled_switch代表繼電器，用下圖中的DC_MOTOR代替加料閥門，V5代表220V交流電源，得到了控制部分的圖形：

圖2.6.1.3  控制部分

我們所設(shè)計(jì)的電子配料秤可用于工廠車間的重物稱量，配有一個(gè)可控制加料閥門，閥門打開加料，電子配料秤開始稱量（實(shí)時(shí)顯示），達(dá)到設(shè)定重量后自動(dòng)停止加料。閥門打開后在一般情況下是均勻加料的，但是若不是均勻加料，此電子秤依然能做到正確計(jì)數(shù)。稱量范圍是10KG到500KG的物體，精度為0.1KG（依技術(shù)要求而定）。

設(shè)計(jì)共分六大個(gè)的模塊：集成恒流源模塊(兩個(gè)，給各芯片提供5V電壓和給ADC16的VREF+端口提供6.5V直流電壓)、稱重傳感模塊（依我們的需求選擇合適的力敏電阻）、模數(shù)（A / D）轉(zhuǎn)換模塊（用ADC16實(shí)現(xiàn)）、13位2進(jìn)制-10進(jìn)制轉(zhuǎn)換校準(zhǔn)模塊（用D0位的變化提供下降沿進(jìn)行加法計(jì)數(shù)）、預(yù)置數(shù)模塊（直觀的十進(jìn)制輸入）、比較模塊（5片74LS58級(jí)聯(lián)而成）。本電路應(yīng)用壓敏電阻構(gòu)成秤重電橋來采集電壓的微小變化（mV級(jí)），輸入到A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC16，將輸入的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)再校準(zhǔn)為重量用LED輸出，然后把LED得輸入端接到比較模塊與預(yù)置數(shù)（重量）進(jìn)行比較得到一個(gè)高低電平接到繼電器控制加料閥門的開關(guān)，從而達(dá)到自動(dòng)控制加料的要求。

在對(duì)六個(gè)模塊分別調(diào)試仿真成功后，我們開始連接總設(shè)計(jì)圖，由于線路比較繁雜，我們花了很長(zhǎng)時(shí)間布線調(diào)整才得到了下頁(yè)的這張總圖，但是由于我們能力有限，總設(shè)計(jì)圖線路還是不夠清晰，請(qǐng)讀者見諒。

3.1電子配料秤總圖

本設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)運(yùn)用了穩(wěn)壓直流恒壓電源、重力傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、比較器、計(jì)數(shù)器、LED數(shù)碼管顯示器等各種元器件和芯片，就我們?cè)谶@方面的知識(shí)水平來說，電路結(jié)構(gòu)是十分復(fù)雜的！從一開始設(shè)計(jì)的摸不著門路，到四處查閱資料，向?qū)W長(zhǎng)老師求助，到找對(duì)大方向，到豁然開朗理清思路，到遇見問題迷茫失措，再到最后改改修修得到總設(shè)計(jì)圖，我們真的付出了很多心血，也收獲頗多！其實(shí)最后的設(shè)計(jì)圖離我最開始的設(shè)計(jì)設(shè)想是有一定的差距的，由于我們對(duì)AD轉(zhuǎn)換這方面知識(shí)比較淺薄，也有受到其他設(shè)計(jì)圖的誤導(dǎo)，資料不足，時(shí)間不夠，中間走了很多彎路，但其中最主要的原因還是知識(shí)水平有限！通過這次課設(shè)，我真的對(duì)數(shù)字電路模擬電路有了濃厚的興趣，覺得這是門復(fù)雜、神奇、有趣的學(xué)科，當(dāng)然也是一門很費(fèi)時(shí)間、費(fèi)腦力、費(fèi)體力、需要細(xì)心的學(xué)科！電子配料秤的設(shè)計(jì)還有其他更好的設(shè)計(jì)方法，我們現(xiàn)在所用的只是最原始的芯片材料，但這是基礎(chǔ)。真正的電子秤設(shè)計(jì)需要用到集成度更高的芯片，或者用到單片機(jī)，繼續(xù)深入學(xué)習(xí)這類知識(shí)肯定能找到更簡(jiǎn)單合理的控制方案。

感謝父母對(duì)我的支持和物資幫助

感謝同組同學(xué)的傾力協(xié)助

感謝老師、學(xué)長(zhǎng)的熱情指導(dǎo)

感謝同學(xué)的建議

感謝同學(xué)的電腦

感謝圖書管提供的資料

感謝強(qiáng)大的互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)

感謝multisim給我的方便和阻礙

衷心謝謝你們！

元器件明細(xì)表

收獲與體會(huì)

在這個(gè)課設(shè)中我主要負(fù)責(zé)的是穩(wěn)壓直流恒流電源模塊，傳感器模塊模塊，但是期間有很多問題存在，遠(yuǎn)沒有當(dāng)初想的那么簡(jiǎn)單，而且因?yàn)樽约旱闹�識(shí)有限，在課設(shè)的過程中，各種拙荊見肘，讓我倍感壓力甚大。讓我認(rèn)識(shí)到知識(shí)和學(xué)習(xí)的重要性，讓我為自己在大學(xué)期間的墮落和不務(wù)正業(yè)深感慚愧。

經(jīng)過這次課設(shè)，我也明白了合作的重要性。在先前的方案確定中，我們?cè)谝黄鹕塘苛撕芫茫�三個(gè)人的想法匯集到一起，讓我對(duì)本來不知所措的課設(shè)頓時(shí)感覺到一絲的輕松。在我們分配了任務(wù)之后，我們就著手開始準(zhǔn)備。我翻閱了一些資料，發(fā)現(xiàn)了很多問題，而這些問題的存在的根本也是因?yàn)樽约寒?dāng)初學(xué)習(xí)課本知識(shí)的時(shí)候沒有用心，所以導(dǎo)致在用的時(shí)候有很多錯(cuò)誤。但是又找不到到底問題出在什么地方，只能向同組同學(xué)求救，最后在同學(xué)的細(xì)心檢查下，才將問題找到并解決。從而順利的完成了我負(fù)責(zé)的這個(gè)模塊。

對(duì)于multisim的認(rèn)識(shí)和接觸中，我漸漸對(duì)“科技是第一生產(chǎn)力”這句話的認(rèn)識(shí)更深刻。這個(gè)軟件強(qiáng)大遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過我的認(rèn)識(shí)，讓我感嘆人類的偉大的同時(shí)，也自愧不如。在使用的過程中，有很多時(shí)候軟件中沒有我要用的元器件，我們就嘗試自己組建一個(gè)，但是都是以失敗告終，讓我更加認(rèn)識(shí)到知識(shí)的重要性。

在后來的工作中，我們陸續(xù)遇到了很多困難。很多都是我們不能解決的，我們當(dāng)時(shí)很苦惱，不過在我們從另一個(gè)角度想的時(shí)候就將問題簡(jiǎn)化了很多，也減少了我們的一些工作量。但是我們的這個(gè)設(shè)計(jì)還有很多問題值得去研究，如果我們?cè)趯W(xué)習(xí)了更多的知識(shí)之后，這個(gè)題目中的問題一定會(huì)有很大的改善的。

這個(gè)題目共用了兩周時(shí)間，期間的辛苦確實(shí)很是讓我難忘。在這里再次感謝一下我的兩個(gè)隊(duì)友，他們真的做了很多，和他們兩個(gè)的合作很愉快，期待以后的合作中我能貢獻(xiàn)更多的力量。

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電子配料秤(數(shù)電課設(shè))報(bào)告.doc (375.5 KB, 下載次數(shù): 11)