為保持電子秤的精度，提出一種針對使用電阻式應變傳感器的電子秤校準方法.使用C8051F350單片機和HAC-up 系列無(wú)線(xiàn)模塊實(shí)現數據傳輸與數據處理，用AD8555芯片代替放大電路，且在不燒斷AD8555多晶硅熔絲的情況下實(shí)現校 準，整個(gè)系統集成度高且安裝簡(jiǎn)單.實(shí)驗表明，整個(gè)系統校準后可恢復為初始精度.

電子秤上的重量傳感器因存在漂移，故需要 定期校準.目前用于電子秤的重量傳感器主要有電 阻式與電容式2種.電阻式傳感器精度高，價(jià)格低， 應用廣泛.文中主要對采用電阻式傳感器的電子秤校準方法進(jìn)行研究.

現階段，有些電子秤采用軟件校準的方法，往 往只能實(shí)現簡(jiǎn)單的調零;有些電子秤可以對傳感器 實(shí)現硬件校準.電阻式傳感器的硬件校準需要模擬 相應電阻的阻值，采取的主要方法有1)通過(guò)繼 電器或電子開(kāi)關(guān)的組合得到可變電阻;2)用數字電 位器得到可變電阻;3)使用伺服電機驅動(dòng)電位器得 到可變電阻;4)使用放大器、D/A轉換器和標準電阻 構成電子合成電阻的方式.方法1)因串接了繼電器 而使準確度下降，且電路部分體積較大;方法2)由 于串入較大的開(kāi)關(guān)導通電阻，使得準確度降低;方 法3)由于使用伺服電機，使得體積增大，采用高分 辨率的編碼器和模數轉換器，導致成本過(guò)高;方法

4)使用多種復雜的元器件，降低了電路集成度.

文中主要對電阻式傳感器的大中型電子秤采 用單片機進(jìn)行改進(jìn).使用價(jià)格低、體積小的AD8555 芯片^替代采用電子元器件實(shí)現的運放電路來(lái)實(shí)現 硬件校準，這樣可有效減少元器件數量，降低體積， 以節省成本.有些電子秤需要將秤和控制臺分離，這 樣增加了控制臺與各個(gè)傳感器節點(diǎn)的連線(xiàn)，文中采 用無(wú)線(xiàn)數據傳輸來(lái)替代硬連線(xiàn)，這樣可大量減少傳 感器與中心系統的連線(xiàn)，提高系統的穩定性，減少 因連接問(wèn)題帶來(lái)的故障。

1.硬件實(shí)現

針對電阻式應變傳感器，采用AD8555放大器 替代放大電路，選用集成24bitA/D轉換器的 C8051F350單片機進(jìn)行數據采集;使用微功率HAC- up系列無(wú)線(xiàn)模塊進(jìn)行數據傳輸;應用C8051F060[8] 單片機接收并顯示數據.系統的總體設計如圖1所 示，共有8個(gè)節點(diǎn)，節點(diǎn)向主機發(fā)送數據，主機對這8 個(gè)節點(diǎn)的數據進(jìn)行處理，顯示質(zhì)量，同時(shí)主機可以對 每個(gè)節點(diǎn)實(shí)現校準功能.

1.1主機與節點(diǎn)組成

節點(diǎn)組成如圖2所示，傳感器輸出信號經(jīng)過(guò)AD8555放大后，傳輸給單片機C8051F350進(jìn)行A/ D轉換，將數據進(jìn)行采集、處理;處理后的數據經(jīng)過(guò) 無(wú)線(xiàn)模塊發(fā)送給主機；主機接收到數據后，將數據寫(xiě)入AD8555，然后將數據進(jìn)行保存.

主機總體設計如圖3所示，將運算得到的相應 數據顯示在液晶屏上.可以操作鍵盤(pán)，將數據保存到 U盤(pán)或EEPROM，而且可通過(guò)串口與電腦進(jìn)行通信。

1.2 AD8555與單片機接口

AD8555與單片機的接口如圖4所示.單片機在 信號采集過(guò)程中，傳感器產(chǎn)生的信號送入AD8555， 放大后的信號送入C8051F350單片機中的A/D轉 換器轉換和處理.在校準過(guò)程中，C8051F350將 AD8555參數通過(guò)P0.0修改AD8555內部參數.本 設計中，在Klt/Digout和Vss之間連接一個(gè)10 nF夕卜部電容，可實(shí)現1 kHz的低通濾波器.

1.3無(wú)線(xiàn)模塊與單片機接口

無(wú)線(xiàn)模塊與單片機之間的接口如圖5所示，左 側框為與節點(diǎn)的接口方式，右側框為主機的接口方 式.TXD與RXD為數據通訊的端口 ； SLEEP端口是 讓HAC -up無(wú)線(xiàn)模塊進(jìn)入休眠狀態(tài);RESET端口是0 接口電路

重新啟動(dòng)HAC-up無(wú)線(xiàn)模塊..

2.校準實(shí)現

應用AD8555芯片實(shí)現對電子秤上的傳感器進(jìn) 行校準.AD8555的放大倍數可調，一旦調整好 AD8555參數就燒斷多晶硅熔絲，實(shí)現增益永久設 定.在此用C8051F350的內部flash保存AD8555的 參數，不燒斷多晶硅熔絲，需要校準時(shí)，通過(guò)多次調 整AD8555的放大倍數，實(shí)現對傳感器的校準，并在 校準后刷新C8051F350的內部flash保存AD8555 的參數

2.1AD8555的放大倍數調整

AD8555的內部結構如圖6所示.AD8555提供了從傳感器到ADC的完整信號路徑它包括1個(gè)由 3個(gè)自動(dòng)調零放大器（A1、A2、A)構成的儀表放大 器、用于調節2級增益的數字電位器、1個(gè)用于調節 失調的DAC、開(kāi)路和短路檢測電路、1個(gè)保護控制 系統的輸出箝位電路和一個(gè)后備的低通濾波器.

2.2校準的具體方法

校準時(shí)，將測量的關(guān)鍵節點(diǎn)的A/D轉換內碼統 一成規定的校準規范碼在介紹校準方法之前，首先 要規范化電子秤傳感器的碼制，例如，電子秤的最大 量程為100kg，規定在電子秤上有100kg重物時(shí)， 校準規范碼為200 000，這樣50 kg的校準規范碼為 100 000，0 kg的校準規范碼為0如果傳感器發(fā)生變 化，在100 kg的時(shí)候標準規范碼不是200 000，而是 205 000調整AD8555，使其重新回到200 000，這樣 就實(shí)現對數據校準.

傳感器的電壓輸出變化曲線(xiàn)如圖7所示，其不是線(xiàn)性變化，而是呈曲線(xiàn)變化.這里采用分段的方法 對壓力傳感器的曲線(xiàn)進(jìn)行校準，如圖8所示.校準時(shí)，分別在傳感器的0點(diǎn)、滿(mǎn)量程的25%、滿(mǎn)量程的 50%、滿(mǎn)量程的75%和滿(mǎn)量程取點(diǎn).以零點(diǎn)為例，硬 件校準順序為：

AD8555由DIWN引腳接收來(lái)自C8051F060

的1級增益校準參數，并帶入式(2)得到1級增益；

接收2級增益校準參數，得到2級增益放大 倍數;接收失調電壓參數，帶入式(3)得到輸出失調 電壓；

根據式(1)、(4)得到輸出電壓.

檢查A/D轉換后的輸出電壓是否滿(mǎn)足0點(diǎn)的 校準規范碼，如果滿(mǎn)足，則在C8051F350的flash中 保存0點(diǎn)的1級增益、2級增益與失調電壓的參數； 否則修改參數重新執行，直至滿(mǎn)足要求為止.

由以上步驟可以分別得到在傳感器的0點(diǎn)、滿(mǎn) 量程的25%、滿(mǎn)量程的50%、滿(mǎn)量程的75%和滿(mǎn)量程 的AD8555相關(guān)參數.通過(guò)AD8555對傳感器輸出分 段放大，重新擬合出傳感器的曲線(xiàn)，實(shí)現硬件校準.

每個(gè)節點(diǎn)的校準規范碼通過(guò)無(wú)線(xiàn)模塊傳輸給 C8051F060單片機，C8051F060單片機不需要復雜 的運算，就可以得到質(zhì)量.例如滿(mǎn)量程T，滿(mǎn)量程對 應的標準規范碼為S，稱(chēng)重重物G，對應的A/D轉換 內碼為N那么重物G的質(zhì)量為 G=T/SxN.

2.3校準過(guò)程

電子秤的校準要嚴格遵守校準過(guò)程，否則電子 秤的測量可能會(huì )出現混亂.

1）校準時(shí)，開(kāi)機預熱20 min (使用時(shí)不需要預熱);

2）主機選擇待校準節點(diǎn)；

3）輸入滿(mǎn)量程，和滿(mǎn)量程的校準標準碼，選擇 去皮；

4）在這個(gè)節點(diǎn)放上滿(mǎn)量程25%的砝碼，穩定 后，主機選擇設置功能，一段時(shí)間后主機顯示砝碼 的質(zhì)量；

5）去掉這個(gè)砝碼，主機選擇設置功能，一段時(shí) 間后主機顯示0，表示25%點(diǎn)的AD8555參數設置 成功，并保存；

6）滿(mǎn)量程的50%、75%、100%各點(diǎn)的AD8555參 數設置重復步驟3)、4)，校準完成.

2.4軟件設計

C8051F060通過(guò)無(wú)線(xiàn)模塊實(shí)現與各個(gè)節點(diǎn)的通訊，其軟件結構如圖9所示.系統軟件的模塊主要包 括系統控制、采樣數據的動(dòng)態(tài)顯示和數據庫.通過(guò)該軟件，可以顯示數據、節點(diǎn)校準，設定采集端ADC 的采樣頻率和串行通訊的波特率，控制采集的開(kāi)始 和停止，決定何時(shí)開(kāi)始存儲數據.

3.系統驗證與誤差

將無(wú)線(xiàn)傳感器校準技術(shù)應用于量程為100 kg 的電子秤，對每個(gè)傳感器校準后，取11個(gè)參考點(diǎn)， 測得的數據如表2所示。

經(jīng)過(guò)半年的使用后，對電子秤進(jìn)行校準后，測 得的數據如表3所示.

4.結束語(yǔ)

實(shí)驗表明，電子秤經(jīng)過(guò)半年使用后，測量結果 會(huì )產(chǎn)生較大的偏差.經(jīng)過(guò)校準后，精度恢復到和初始狀態(tài)一致，保持了電子秤的原有精度.采用AD8555實(shí)現校準。這種方式不僅可以應用在電子秤系統

中，還可以應用于溫度系統、力測量系統等，只要是使用電阻類(lèi)應變傳感器的系統都可以采用這種方式，在有些無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )中也可以應用這種校準方式.這種方法可以有效地減少電子秤的連線(xiàn)，同時(shí)實(shí)現電子秤的校準.