簡(jiǎn)易電子秤操作簡(jiǎn)單，價(jià)格低，生活隨處可見(jiàn)。主要有以下功能：該電子秤稱重范圍為5g～1000g，當(dāng)重量小于50g時(shí)，要求稱重誤差小于0.5g；當(dāng)重量在50g及以上，稱重誤差可以放寬到小于1g。電子秤可以設(shè)置單價(jià)（元/克），可計(jì)算物品金額并實(shí)現(xiàn)金額累加；電子秤具有去皮功能，去皮范圍不超過(guò)100g；其他報(bào)警，顯示，設(shè)置，校準(zhǔn)等基本功能。整個(gè)系統(tǒng)功能齊全、使用方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

一、系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)如下：

系統(tǒng)分為三部分，第一部分單片機(jī)控制模塊；第二部分是人機(jī)交互模塊；第三部分是數(shù)據(jù)采集模塊。下面詳細(xì)介紹各個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)。

1.單片機(jī)控制模塊。系統(tǒng)沒(méi)有使用簡(jiǎn)單的 51 單片機(jī)而采用了低功率模式的 430 單片機(jī)。MSP430 系列單片機(jī)目前市場(chǎng)上最常用的、16 位超低功耗、具有精簡(jiǎn)指令集的混合信號(hào)處理器（Mixed Signal Processor）。其超低功耗、片內(nèi)資源豐富、運(yùn)算速度快、方便高效的開(kāi)發(fā)環(huán)境。單片機(jī)負(fù)責(zé)對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，計(jì)算，并顯示。在數(shù)據(jù)采集處理階段，系統(tǒng)對(duì)每一次數(shù)據(jù)采集 30 個(gè)樣本先去除最大 5 個(gè)值，最小 5 個(gè)值，然后對(duì)剩下的 20 個(gè)有效數(shù)據(jù)進(jìn)行均值濾波處理。公式如下：

數(shù)據(jù)采集后，需要挑選最大的 5 個(gè)數(shù)據(jù)，最小的 5 個(gè)數(shù)據(jù)。然后在總數(shù)的基礎(chǔ)上減去這 10 個(gè)數(shù)據(jù)。這樣做為了防止有干擾（機(jī)械干擾和電磁干擾）。在剩余 20 個(gè)有效數(shù)據(jù)在進(jìn)行均值濾波。實(shí)踐證明這樣能極大提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確度。

2.數(shù)據(jù)采集模塊。數(shù)據(jù)采集模塊，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)尤為重要，是這個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。430 本身的 AD 轉(zhuǎn)換器精度不足以達(dá)到系統(tǒng)的精度。430 的內(nèi)部 AD 只有 12 位，那么精度只能到：

這個(gè)在稱重范圍小時(shí)，會(huì)引起很大誤差。目前，市場(chǎng)上用的比較多的是 24 位芯片，我們最終采用了電子稱專業(yè)高精度 24 位 AD 轉(zhuǎn)換芯片 HX711。HX711 與其它同類型芯片相比，該芯片集成了基本所需要的外圍電路，具有抗干擾性強(qiáng)、集成度高、響應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn)。

因?yàn)?HX711 的高集成度，這樣提高了政系統(tǒng)的可靠性以及稱重性能。該芯片外圍電路簡(jiǎn)單，編程也不復(fù)雜。內(nèi)部的穩(wěn)壓電源可以直接向 AD 轉(zhuǎn)換器供電，不需要其它單獨(dú)模擬電源。

3. 人機(jī)交互模塊。由一個(gè) 4×4 的矩陣鍵盤作為輸入， LCD 液晶顯示作為輸出，蜂鳴報(bào)警模塊配合提示使用。LCD主要顯示稱重結(jié)果和一些提示信息。蜂鳴報(bào)警器在稱重超過(guò) 500g 時(shí)，發(fā)出聲音提示，避免使用者長(zhǎng)期把超重物體放在稱上，導(dǎo)致應(yīng)變片的變形損壞。矩陣鍵盤用于用戶輸入和控制。

整個(gè)交互操作簡(jiǎn)單，流程簡(jiǎn)易。

首先，用戶選擇是否去皮功能，如果去皮則將皮重進(jìn)行稱重。此時(shí)系統(tǒng)存儲(chǔ)皮重。然后放入需要稱重的物體，輸入物體單價(jià)。系統(tǒng)給出去皮之后的重量和總價(jià)。如果選擇不去皮，則直接稱重并輸入單價(jià)，系統(tǒng)界面給出物品總重量和總價(jià)格。

4. 電阻應(yīng)變片。電阻應(yīng)變片的安裝很重要，稍微不注意，會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集的靈敏度不夠，引起電子秤的精度達(dá)不到要求。

電阻應(yīng)變片的測(cè)量原理為：簡(jiǎn)單地說(shuō)，金屬受力會(huì)變形，采取特殊金屬可以使得金屬變形時(shí)，電阻產(chǎn)生較大變化。系統(tǒng)根據(jù)電阻變化引起的電壓或者電流變化而可以推出引起變化的外力大小，從而實(shí)現(xiàn)稱重。

從以上基本原理中可以看出，首先要保證應(yīng)變片與被測(cè)物體共同產(chǎn)生足夠大的變形，并且系統(tǒng)要能識(shí)別出足夠小的變形，數(shù)據(jù)采集后對(duì)小變形也能保證足夠的精度，才能保證整個(gè)系統(tǒng)精度。因此應(yīng)變片的承載桿應(yīng)該在貼片處打孔，壁越薄則靈敏度越好；因此，應(yīng)變片粘貼的基本原則是要保證電阻應(yīng)變片本身的電阻值的穩(wěn)定，才能得到準(zhǔn)確的應(yīng)變測(cè)量結(jié)果。所以應(yīng)變片本身的質(zhì)量和人工粘貼質(zhì)量的好壞對(duì)測(cè)量結(jié)果和精度影響很大。

二、測(cè)試結(jié)果

結(jié)束語(yǔ)

該系統(tǒng)經(jīng)過(guò)調(diào)試，測(cè)試，2016 年江蘇省大學(xué)生電子競(jìng)賽榮獲一等獎(jiǎng)。該系統(tǒng)稱重反應(yīng)快，校準(zhǔn)方便簡(jiǎn)單，精度在 0.5g 以內(nèi)，人機(jī)界面友好，操作簡(jiǎn)單。