本設計以24位A/D轉換芯片HX710A和單片機SH79F165為核心，結合壓力傳感器、串行LED控制模塊TM1628等設計了一款高精度電子秤，具備電路簡(jiǎn)單、成本低、穩定性好、操作方便的特點(diǎn)。

電子秤是集現代傳感器技術(shù)、電子技術(shù)和計算機技術(shù)于 一體的電子稱(chēng)量裝置，具有稱(chēng)量快速、顯示直觀(guān)、精度高、 操作簡(jiǎn)單、多功能等優(yōu)點(diǎn)，比傳統的機械秤更符合法制計量 管理和工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制的要求。本文以24位A/D轉換芯 片HX710A和中穎單片機SH79F165為核心，結合電阻應變 式壓力傳感器設計了一款高精度、低成本的便攜式電子秤。

1.系統設計及原理

當被測物體放在秤盤(pán)上時(shí)，在重力作用下將壓力傳送給 稱(chēng)重傳感器，該傳感器的橋式電阻因受力而發(fā)生形變，其阻 值隨之發(fā)生變化，導致電橋失衡輸出信號，經(jīng)過(guò)信號調理 電路形成穩定的、與質(zhì)量成比例的差分電壓信號，通過(guò)A/D 轉換器HX710A將模擬電壓信號轉換為高精度的數字信號， 經(jīng)過(guò)單片機相應處理后在LED上顯示當前物體的重量。根 據實(shí)際需求系統配置了鍵盤(pán)、串口轉換及聲光報警等模塊， 系統結構如圖1所示。

2.硬件電路設計

器件選擇上必須滿(mǎn)足系統對精度的要求，本設計選用了 高靈敏度的稱(chēng)重傳感器CL611和專(zhuān)為高精度電子秤設計的 A/D轉換芯片HX710A,同時(shí)在信號調理電路中增強抗干擾 功能，保障系統的穩定性。

2.1高精度A/D轉換

本文設計的電子秤內分度為1g,最大稱(chēng)重為15kg, 分度數為15000,因此A/D轉換芯片的位數至少為14 (214=16384>15000)?？紤]到設計精度要求及噪聲等因素 的影響，一般要求A/D轉換精度為設計要求的10倍以上, 所以A/D轉換器至少為18位（218=262144>15000X10)。

本設計采用了一款具有海芯科技集成電路專(zhuān)利技術(shù)，專(zhuān) 為高精度電子秤設計的24位A/D轉換芯片HX710A。由于 采用串行設計，只需2個(gè)I/O 口即可實(shí)現所有控制功能。與 同類(lèi)型的芯片相比，該芯片具有集成度高、響應速度快、抗 干擾性強、成本低等優(yōu)點(diǎn)，保障系統的可靠性。

輸入低噪聲放大器的增益為128,當參考電壓為5V時(shí)， 對應的滿(mǎn)額度差分輸入信號幅值為±20mV。芯片內集成時(shí) 鐘振蕩器和溫度傳感器，系統溫度可直接讀出用于溫度補 償。同時(shí)具備上電自動(dòng)復位功能，簡(jiǎn)化了初始化過(guò)程。

在傳感器輸出信號與A/D轉換之間增加濾波電路，提 高系統抗干擾能力。單片機P2.2管腳為A/D發(fā)送數據提供 時(shí)鐘信號，轉換后的串行數據通過(guò)P1.5管腳傳輸到單片機， 電路如圖2所示。

2.2稱(chēng)重傳感器

為滿(mǎn)足設計要求及電子秤行業(yè)標準，稱(chēng)重傳感器選用 深圳爾達盛傳感科技公司專(zhuān)為電子秤或工業(yè)過(guò)程測力控制 而設計的CL611，該傳感器額定載荷為2?15kg,靈敏 度1.0±10%(mV/V),非線(xiàn)性、滯后及重復度均為0.05%F. S,零點(diǎn)溫度影響0.2%F.S/10°C,靈敏度溫度影響0.3%F. S/10°C,安全過(guò)載范圍150%F.Sn],同時(shí)具備零位及滿(mǎn)度溫 度補償、長(cháng)期穩定性好，符合設計要求。

該傳感器的激勵電壓為5?10VDC,為滿(mǎn)足A/D轉換 精度的要求，傳感器電源使用系統統一電壓VCC,輸出信 號直接接到信號調理電路，如圖2中LOAD CELL處。

2.3單片機

為提高電子秤的便攜性，同時(shí)降低生產(chǎn)成本，本設計 采用了中穎SH79F165作為主控IMCU,它是一款高速高效 率8051兼容單片機' 28針貼片封裝，占用空間小，在 同樣振蕩頻率下，比傳統8051系列芯片具有更快的運行速 度,性能更優(yōu)越。內建資源豐富：16KB Flash ROM,256B RAM, 20位A/D (可用于電壓檢測），無(wú)需額外擴展即可 滿(mǎn)足復雜程序設計，512B EEPR0M則可用于保存設置、標 定參數等。具備兩種低功耗工作模式，可有效提高電子秤的 待機時(shí)間，增強便攜性。

根據實(shí)際需求設計了電壓檢測、按鍵、程序下載接口、 充電控制等功能，主控電路如圖3所示。

2.4 LED 顯示為簡(jiǎn)化電路設計，數據顯示采用深圳天微的串行LED 驅動(dòng)芯片TM1628。該芯片支持多種顯示模式（10段X7 位?13段X4位），8級亮度調節，串行接口控制，只 需4個(gè)管腳即可控制2片TM1628實(shí)現主界面、客戶(hù)界面 的顯示及報警提示功能。該芯片具有很強的可編程性，控制靈活，電路設計簡(jiǎn)單，主界面控制電路如圖4所示，圖 中SEG1~8用于七段數碼管顯示，GRID1~6用于6位數字 顯示，GRID7及SEG2~7用于電壓強度顯示，SEG9/10及 GRID5?7用于報警提示。

3.軟件設計

軟件開(kāi)發(fā)平臺為KeiluVision4,采用C語(yǔ)言模塊化、結構化設計，便于程序閱讀與調試，同時(shí)增強系統可靠性。 根據設計要求，程序分為初始化、A/D轉換、LED顯示、按 鍵中斷處理（標定/清零/參數設置）、報警處理、電壓檢 測等模塊。程序流程如圖5所示。

主程序如下：

#include “allHeaderFi丨e.h” void main(void)

initSystem(); //初始化系統 while(1)

{

readADC(); // 讀 AD 數據 ledDisp丨ay(); //數據顯示

alertProcessO; // 報警處理 voltageCheckO; //電壓檢測及處理

}

4.系統測試

根據國家標準JJG555-1996《非自動(dòng)秤通用檢定規 程》和JJG-97《數字指示秤檢定規程》要求，使用M1級 砝碼對本系統進(jìn)行測試。15kg電子秤III級要求，檢定 分度值e=5g時(shí)，稱(chēng)重0?2500g內許可偏差±2.5g,測試結果見(jiàn)表1,表明該電子秤的各項性能指標均優(yōu)于 國家標準規定的三級秤要求，滿(mǎn)足設計要求。

5.結束語(yǔ)

本文以24位A/D轉換芯片HX710A和單片機 SH79H65為核心，設計了一種高精度電子秤，完成了軟/ 硬件設計，具備成本低、穩定性強、電路簡(jiǎn)單、便攜性好等 優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際應用中得到用戶(hù)的一致認可。