電子秤與我們?nèi)粘Ｉ罹o密結(jié)合成為一種方便、快捷的稱重工具被廣泛應(yīng)用于商業(yè)、工廠生廠、超市等公共場(chǎng)所的信息顯示和重量計(jì)算。但當(dāng)前市場(chǎng)上的電子秤仍存在稱重精度不高，操作復(fù)雜，功能單一且性價(jià)比不高等缺點(diǎn)。

　　針對(duì)市面上電子秤的設(shè)計(jì)的不足，設(shè)計(jì)了一款高精度電子秤。電子秤以TM4C123FH6PM微控制器為控制核心，利用電阻應(yīng)變式稱重傳感器采集物體質(zhì)量，使用24位A/DHX711轉(zhuǎn)換器芯片，提高測(cè)量精度。該芯片集成了包括穩(wěn)壓電源、片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器等其它同類型芯片所需要的外圍電路，具有集成度高、響應(yīng)速度快、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。降低了電子秤的整機(jī)成本，提高了整機(jī)的性能和可靠性。該芯片與后端MCU芯片的接口和編程非常簡(jiǎn)單，所有控制信號(hào)由管腳驅(qū)動(dòng)，無需對(duì)芯片內(nèi)部的寄存器編程。芯片內(nèi)提供的穩(wěn)壓電源可以直接向外部傳感器和芯片內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換器提供電源，系統(tǒng)板上無需另外的模擬電源。芯片內(nèi)的時(shí)鐘振蕩器不需要任何外接器件。上電自動(dòng)復(fù)位功能簡(jiǎn)化了開機(jī)的初始化過程。整體系統(tǒng)具有成本低，功耗小，運(yùn)算效率高，技術(shù)成熟，實(shí)現(xiàn)起來較為簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。

　　電子秤通過傳感器檢測(cè)到被測(cè)物的質(zhì)量，并將采集到的物體質(zhì)量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，經(jīng)過HX711中的放大電路將電壓信號(hào)進(jìn)行放大，并將放大的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并通過IO口送至單片機(jī)，處理后的結(jié)果經(jīng)液晶顯示器顯示，通過鍵盤輸入單價(jià)，顯示出被測(cè)物體的金額，并具有去皮，金額累加功能。當(dāng)被測(cè)物體質(zhì)量超出測(cè)試電子秤的量程范圍時(shí)，報(bào)警模塊報(bào)警提示。

　　系統(tǒng)整體框圖如所示：

2.電子秤系統(tǒng)框系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1主控制芯片心實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制，該控制器混合了16位/32位的Thumb-2指令集，提供32位ARM內(nèi)核所期望的高性能而采用了更緊湊的內(nèi)存大小，運(yùn)行速度可達(dá)80MHz，還提供了出色的計(jì)算性能和卓越的系統(tǒng)中斷響應(yīng)能力。

　　電阻應(yīng)變式傳感器模塊電路圖如所示，有R1、R2、R3、R4為4個(gè)應(yīng)變片電阻，組成了橋式測(cè)量電路，Rm為溫度補(bǔ)償電阻，e為激勵(lì)電壓，V為輸出電壓。其輸出電壓表達(dá)式為電橋的輸出電壓和4個(gè)橋臂的應(yīng)變片所感受的應(yīng)變量的代數(shù)和成正比。在電阻應(yīng)變式稱重傳感器中，4個(gè)應(yīng)變片分別貼在彈性梁的最敏感部位的正反兩面，即懸臂梁正面貼Rl，R3，反面貼R2，R4，當(dāng)傳感器受力作用后應(yīng)變片發(fā)生變形。在力的作用下，正面Rl、R3被拉伸，阻值增大，AR1、AR3為正值，反面R2、R4被壓縮，阻值減小，AR2、AR4為負(fù)值，再加之應(yīng)變片阻值變化的絕對(duì)值相同，即tAR.電橋的一個(gè)對(duì)角線接入工作電壓心，另一個(gè)對(duì)角線位輸出電壓F無壓力時(shí)，電橋平衡，輸出電壓為零；有壓力時(shí)，電橋的電阻值發(fā)生變化，電橋失去平衡。當(dāng)應(yīng)變片初始阻值AR1=AR2=AR3=AR4，其變化值時(shí)，其橋路輸出電壓V=KVCC.位A/D轉(zhuǎn)換芯片HX711，該芯片集成了包括穩(wěn)壓電源、片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器等其他同類型芯片所需要的外圍電路。輸入選擇開關(guān)可任意選取通道A或通道B，與其內(nèi)部低噪聲可編程放大器相連。系統(tǒng)輸入選擇輸入通道A，其可編程增益為128或64對(duì)應(yīng)的滿額度差分輸入信號(hào)幅值分別為±20mV或10mV.芯片內(nèi)提供的穩(wěn)壓電源可以直接向外部傳感器和芯片內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換器提供電源。芯片HX711接口電路如所示。

　　電子秤稱重范圍為5克至500克，當(dāng)重量超過500克即過載時(shí)，通過程序使單片機(jī)的控制I/O口置高電平，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲，并點(diǎn)亮相應(yīng)的指示燈，報(bào)警電路如所示：系統(tǒng)軟件主要完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、去皮子程序、置零子程序、液晶顯示子程序、鍵盤掃描子程序等組成。程序主要完成芯片的初始化及按需要調(diào)用各子程序，如所示。顯示子程序框圖如圖主程序流程圖顯示子程序流程圖對(duì)電子秤的各個(gè)組成部分分別進(jìn)行測(cè)試，然后電子秤的各個(gè)組成部分進(jìn)行總裝進(jìn)行結(jié)果測(cè)試。所用測(cè)試儀器有砝碼、五位半數(shù)字萬用表（UNI-T）、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器（EE1641C）、100MHZ雙通道數(shù)字示波器（GDS-1072A）等。測(cè)試結(jié)果如表1一表3所示。

表1電子秤稱重測(cè)試結(jié)果表3單價(jià)設(shè)置及金額累加測(cè)試結(jié)果（參見下頁(yè)）通過分析表1一表3，可以看出，電子秤的測(cè)重范圍為0.5g，當(dāng)重量在50g及以上時(shí)，稱重誤差小于1g.表2去皮功能測(cè)試結(jié)果物品組別皮重（克）物重（克）凈重（克）表3單價(jià)設(shè)置及金額累加測(cè)試結(jié)果組別輸入單價(jià)（元/克）凈重（克）金額（元）總價(jià)（元）可以完成單價(jià)（元/克）設(shè)置，物品金額并實(shí)現(xiàn)金額累加計(jì)算等功能4小結(jié)采用電阻應(yīng)變片組成全橋電路采集被測(cè)物體的質(zhì)量，選用TM4C123FH6PM微控制器為控制核心設(shè)計(jì)了一款高精度電子秤，對(duì)電子秤的各個(gè)組成部分進(jìn)行焊接、測(cè)試，電子秤在5.00g-500g范圍內(nèi)具有較高的測(cè)量精度，測(cè)量誤差小于1%.在滿足測(cè)量精度的條件下實(shí)現(xiàn)了通過外部按鍵設(shè)計(jì)物品單價(jià)與計(jì)價(jià)，去皮等基本功能以及超量程報(bào)警和自動(dòng)保護(hù)功能。

　　但是在測(cè)量范圍上及誤差處理等方面還存在不足，還需要繼續(xù)研究及改善。