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，進行數(shù)據(jù)處理。電子秤稱重范圍為5.00g~500g，誤差小于 0.5 g，實現(xiàn)了金額累加、查詢、去皮功能。

基于電阻應變片的電子秤設計首要問題是如何通過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%，在稱重傳感器量程范圍內，使用 12 位的模數(shù)轉換器，同時采用 3.3V 線性穩(wěn)壓電源，就可以測得 較為精確的數(shù)據(jù)。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(shù)據(jù)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，再由放大電路把來自傳感器的微弱信號進行放大，傳給單片機進行 A/D 轉換和數(shù)據(jù)處理，最后由紅外鍵盤輸入單價和功能選擇，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電阻，電橋的一個對角線接入工作電壓 E，另一個對角線為輸出電壓 Ug，由公式 1 計算。其特點是，當四個橋臂電阻達到相應的關系時，電橋輸出為零，否則就有電壓輸出，可利用靈敏檢流計來測量，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，金屬絲的長度和橫截面積也隨著應變片一起變化，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中，觀察并記錄液晶屏上顯示的數(shù)據(jù)、計算出稱重誤差，測試數(shù)據(jù)如表 1 所示。

根據(jù)測試數(shù)據(jù)可知，稱重在 5 ～ 500g 之間誤差為 0.4g。

5.2 金額累加測試

計算物品金額并實現(xiàn)金額累加測量數(shù)據(jù)如表 2 所示：

根據(jù)上表 2 數(shù)據(jù)得出，電子秤可以實現(xiàn)物品金額計算并實現(xiàn)金額累加測量。

5.3 去皮功能測量

去皮功能測量數(shù)據(jù)如表 3 所示：

根據(jù)上表 3 數(shù)據(jù)得出，電子秤可以實現(xiàn)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，稱重誤差小于 0.2g；重量在 50g 及以上，稱重誤差小于 0.5g。