基于FPGA的电子称重仪设计.pdf

在工业和商业领域，称重仪是一种用于重量计量的重要设备，广泛应用于生产、贸易等场景。随着电子技术的发展，电子称重仪因其高精度和快速响应的特性而逐渐取代了传统的机械式称重仪。本文将介绍一款基于现场可编程门阵列（FPGA）的多路采集电子称重仪的设计思路、硬件架构、以及如何通过FPGA实现对称重数据的采集、处理、显示和通讯。 FPGA是数字电路设计领域的一种常用技术，它具有高集成性、低功耗、以及可编程的特性，特别适合进行高速数据处理和控制任务。由于FPGA内部的硬件结构可以被用户根据需要进行设计和优化，这使得它在高速数据采集应用中具有突出的优势。 为了实现高精度和低成本的称重测量，本设计采用FPGA作为核心控制器，通过控制12位A/D转换芯片MAX1312采集8路称重数据。MAX1312是一种高性能的模数转换器，它能够将模拟信号转换成数字信号，以便于数字处理器进行进一步的处理。 电子称重仪主要由信号调理电路、A/D采集电路、核心控制器FPGA、显示和通讯电路等部分组成。在称重传感器方面，本系统采用LHD001型号的电压型压力传感器，其灵敏度为2mV/V，最大输出电压不超过12mV。这种传感器通过弹性元件将力传递给应变片，产生形变后的电信号输出。由于传感器的输出信号非常微弱，所以需要经过信号调理电路进行放大、滤波和绝对值转换等处理，以适应A/D转换芯片的输入要求。 信号调理电路主要负责提高A/D采集精度，包括放大电路、滤波电路等部分。放大电路需要将传感器输出的微弱信号放大到A/D转换器能够接受的电平范围内。滤波电路则负责滤除信号中的噪声，确保信号的纯净度，以便于后续的模数转换。信号经过调理后，就能够接入12位的A/D转换芯片MAX1312进行模数转换。 FPGA作为核心控制器，负责整个称重仪的运行。它根据MAX1312的工作时序控制8路称重数据的采集，并对采集到的数据进行存储、处理。同时，FPGA还控制着液晶屏显示功能，将采集到的数据以人眼可读的形式展现出来。此外，FPGA还支持串行通讯功能，通过RS232串口通信模块将数据发送至上位机，实现数据的远程传输。 本设计的系统结构简单，工作可靠，且具有良好的功能扩展性。它不仅能够满足市场的测量精度和速度要求，而且还具有液晶屏显示和串行通讯等多种功能，具有较高的实用价值和工程应用前景。 作者简介中提到的曾飞是一名硕士学历的讲师，其研究方向为模式识别与智能控制技术，这可能意味着在称重仪的设计中融入了一定的智能算法和模式识别技术，以提高称重数据处理的智能化程度。 通过对本篇文档内容的解析，我们可以了解基于FPGA技术的电子称重仪设计的关键技术和实现方式。这不仅对相关领域的工程师在设计电子称重设备时有所启发，也为我们理解FPGA在数据采集和处理方面的应用提供了实践案例。