龍?jiān)雌诳W(wǎng) 基于電阻應(yīng)變片的高精度電子秤設(shè)計(jì) 作者：李翠錦 來源：《科學(xué)與信息化》2016 年第 20 期 摘 要 為了解決現(xiàn)在電子秤精度不高的問題，本文采用 STM32 嵌入式控制芯片作為核心芯 片，結(jié)合電阻應(yīng)變式壓力傳感器和 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 HX711，實(shí)現(xiàn)了一種高精度多功能數(shù)字電子 秤，用 LCD 顯示稱重重量、單價(jià)、總價(jià)等信息，用語音播報(bào)模塊實(shí)時(shí)播報(bào)單價(jià)和金額。該電 子秤具有稱重、鍵盤輸入、自動(dòng)計(jì)價(jià)、信息顯示、語音播報(bào)的功能，具有體積小、成本低、精 確度高、可靠性高等特點(diǎn)。 關(guān)鍵詞 電阻式傳感器 前言 物料計(jì)量是工業(yè)生產(chǎn)與貿(mào)易流通中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。稱重裝置是其中不可或缺的計(jì)量工具 之一。集現(xiàn)代傳感器技術(shù)、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的電子秤，具有稱量快速、顯示直 觀、不易磨損等優(yōu)點(diǎn)，因而正逐漸取代傳統(tǒng)的機(jī)械杠桿測(cè)量秤成為主流產(chǎn)品。本作品采用 STM32 嵌入式控制芯片作為核心芯片，結(jié)合電阻應(yīng)變式壓力傳感器和 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 HX711， 實(shí)現(xiàn)了一種高精度多功能數(shù)字電子秤，用 LCD 顯示稱重重量、單價(jià)、總價(jià)等信息，用語音播 報(bào)模塊實(shí)時(shí)播報(bào)單價(jià)和金額。該電子秤具有稱重、鍵盤輸入、自動(dòng)計(jì)價(jià)、信息顯示、語音播報(bào) 的功能，具有體積小、成本低、精確度高、可靠性高等特點(diǎn)。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 本系統(tǒng)由 4 個(gè)部分組成：控制部分、數(shù)據(jù)采集部分、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部分、人機(jī)交互界面、語音 模塊[1]，系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)如圖 1 所示。 1.1 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)主要由 3 部分組成：控制器、數(shù)據(jù)采集、人機(jī)交互界面，具體測(cè)量過程如下：利用 應(yīng)變片傳感器檢測(cè)被測(cè)物體的重量，將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成與被稱物體重量成一定函數(shù)關(guān)系（線性 關(guān)系）的電壓信號(hào)輸出。放大電路把來自傳感器微弱信號(hào)放大，放大、濾波后的電壓信號(hào)經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換電路把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再送入單片機(jī)處理。數(shù)字信號(hào)經(jīng)過單片機(jī)數(shù)據(jù)處理 轉(zhuǎn)換為實(shí)際重量信號(hào)，送液晶顯示電路顯示并由語音播放。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，功 能齊全，精度高，具有一定的開發(fā)價(jià)值。 圖 1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)框圖 1.2 軟件設(shè)計(jì) 龍?jiān)雌诳W(wǎng) 本設(shè)計(jì)使用 STM32 嵌入式芯片對(duì)電子秤進(jìn)行控制，當(dāng)開始稱重時(shí)，按下復(fù)位鍵對(duì)所秤物 品進(jìn)行去皮，去皮后對(duì)物品再次稱重，此時(shí)為物品本身重量，然后對(duì)物品進(jìn)行計(jì)價(jià)，電子秤還 具有累加功能，得出物品總價(jià)，如果不再稱重，電子秤會(huì)直接給出總價(jià);如果不去皮的重量為 物品加包裝的重量，此時(shí)計(jì)算出來的價(jià)格比物品本身重量的價(jià)格貴。

若不進(jìn)行任何操作，電子 秤將不進(jìn)行計(jì)價(jià)加價(jià)操作，此時(shí)的液晶顯示屏上為零。 2 測(cè)試結(jié)果 測(cè)試類型包括：功能測(cè)試、性能指標(biāo)測(cè)試、數(shù)據(jù)精度測(cè)試、TFT 液晶界面測(cè)試、HX711 數(shù) 據(jù)轉(zhuǎn)換測(cè)試、傳感器數(shù)據(jù)采集測(cè)試。經(jīng)過以上測(cè)試電子秤可以數(shù)字顯示被稱物體的重量電阻應(yīng)變片精度，單位 克（g）;在電子秤稱重范圍 5.00～500g;重量小于 50g，稱重誤差小于 0.5g;重量在 50g 及以上，稱重誤差小于 1g 的要求也已經(jīng)達(dá)到;而且電子秤還可以設(shè)置單價(jià)（元/克）電阻應(yīng)變片精度，可計(jì)算物品金額并 實(shí)現(xiàn)金額累加;本電子秤具有去皮功能，去皮范圍不超過 100g 的功能[2]。 表 1 測(cè)試數(shù)據(jù) 砝碼重量 實(shí)際值 測(cè)量值 誤差值 誤差率 5g 5.0g 5.0g 0.0g 0.0% 60g 60.0g 60.0g 0.0g 0.0% 100g 100.0g 100.0g 0.0g 0.0% 240g 240.0g 239.7g 0.3g 0.3% 500g 500.0g 499.3g 0.7g 0.7% 3 結(jié)論 本系統(tǒng)通過電阻應(yīng)變片采集到被測(cè)物體的重量并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)處理電路 進(jìn)行線性放大，放大后的模擬電壓信號(hào)經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送到主控電路 STM32 位 嵌入式芯片中，在經(jīng)過液晶顯示屏顯示出被測(cè)物體數(shù)據(jù)。

通過測(cè)試結(jié)果表明，本設(shè)計(jì)電子秤精 度較高，功能齊全。 參考文獻(xiàn) [1] 李大朋，曹國華，陳佶言.基于 STM32 單片機(jī)驅(qū)動(dòng)面陣 CCD 實(shí)時(shí)圖像顯示的研究[J].長 春理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2014，（01）：37-40. [2] 袁月峰，劉鋼海，陳典紅.基于 STM32 單片機(jī)的氣動(dòng)比例方向閥控制器[J].儀表技術(shù)與 傳感器，2013，（04）：22-24. 龍?jiān)雌诳W(wǎng)

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