本設計以 MSP430F5529 單片機為控制核心，由電阻應變片檢測電路、儀表放大電路等組成。以電阻應變片為傳感器裝置，將壓力轉換為電壓信號，經(jīng)過(guò)儀表放大器 INA333 放大后，輸入含有 16 位 AD 轉換精度的 MSP430 單片機，進(jìn)行數據處理。電子秤稱(chēng)重范圍為5.00g~500g，誤差小于 0.5 g，實(shí)現了金額累加、查詢(xún)、去皮功能。

基于電阻應變片的電子秤設計首要問(wèn)題是如何通過(guò)電橋電路將電阻應變片產(chǎn)生的微小變化轉換為電壓的變化 ，并且在放大差模信號的同時(shí)又能有效的抑制共模信號。為此，選擇共模抑制比較高的器件 INA333，為了達到精度控制在 1%，在稱(chēng)重傳感器量程范圍內，使用 12 位的模數轉換器，同時(shí)采用 3.3V 線(xiàn)性穩壓電源，就可以測得 較為精確的數據。為防止電沖擊，白噪聲，工頻干擾或者射頻干擾對測量的電壓值產(chǎn)生干擾，適當添加濾波電路，確保測試數據的準確性。

1. 總體設計框圖

本設計利用電阻應變片傳感器檢測被測物體的重量，再由放大電路把來(lái)自傳感器的微弱信號進(jìn)行放大，傳給單片機進(jìn)行 A/D 轉換和數據處理，最后由紅外鍵盤(pán)輸入單價(jià)和功能選擇，12864 液晶屏顯示重量和金額?？傮w設計框圖如下圖 1 所示。

2.應變片的理論分析與計算

電阻應變片傳感器是將被測物體的重量變化轉換成電阻值的變化，其電阻變化范圍為 0.0005 ～ 0.1 歐姆。所以測量電路應當能精確測量出很小的電阻變化，在電阻應變傳感器中最常用的是橋式測量電路。橋式測量電路有四個(gè)電阻，電橋的一個(gè)對角線(xiàn)接入工作電壓 E，另一個(gè)對角線(xiàn)為輸出電壓 Ug，由公式 1 計算。其特點(diǎn)是，當四個(gè)橋臂電阻達到相應的關(guān)系時(shí)，電橋輸出為零，否則就有電壓輸出，可利用靈敏檢流計來(lái)測量，所以電橋能夠精確地測量微小的電阻變化。

公式 2 是全橋式電路的輸出，也就是由壓力轉換而來(lái)的電信號 ,計算驗證， 全橋電路的靈敏度是單臂電橋的四倍。

3.電路分析與設計

3.1 電阻應變片檢測電路

當應變片受力變形時(shí)，金屬絲的長(cháng)度和橫截面積也隨著(zhù)應變片一起變化，從而發(fā)生電阻變化， 全橋電路靈敏度高，其電路連接如下圖 2 所示。

3.2 放大電路

采用的集成運放 INA333，輸出端加入 C1、C2 是為了進(jìn)一步去掉紋波，R1 為反饋電阻，其電路設計如下圖 3 所示。

4.軟件設計

本設計的主流程圖如圖 4 所示，稱(chēng)重子程序流程圖如圖 5 所示。

5.測試結果

5.1 5g ～ 500g 范圍測試

將電子秤保持水平，依次將重量為 5g ～ 500g 范圍內的標準砝碼放入托盤(pán)中，觀(guān)察并記錄液晶屏上顯示的數據、計算出稱(chēng)重誤差，測試數據如表 1 所示。

根據測試數據可知，稱(chēng)重在 5 ～ 500g 之間誤差為 0.4g。

5.2 金額累加測試

計算物品金額并實(shí)現金額累加測量數據如表 2 所示：

根據上表 2 數據得出，電子秤可以實(shí)現物品金額計算并實(shí)現金額累加測量。

5.3 去皮功能測量

去皮功能測量數據如表 3 所示：

根據上表 3 數據得出，電子秤可以實(shí)現去皮功能。去皮重量小于100 克。

6.總結

測試結果表明，電子秤具有顯示、測量、計算金額以及金額累加等功能。重量小于 50g，稱(chēng)重誤差小于 0.2g；重量在 50g 及以上，稱(chēng)重誤差小于 0.5g。