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基于單片機的簡易電子秤
系統(tǒng)主要由單片機、應變片傳感器模塊,、差動放大模塊(由IN333構成的),、A/D轉換模塊(HX711AD采集芯片),、顯示模塊、電源模塊組成,。通過系統(tǒng)軟硬件調試,，可以測量從1g～500g的重量，且誤差較小，可滿足設計要求,。
1 方案論證
處理器模塊：采用STC公司的STC12C60S2,，此單片機*加密、高速,，高可靠,、低功耗，*,、強抗靜電,，強抗干擾，且具有內部A/D轉換接口不需要外接A/D轉換芯片,，具有內部D/A轉換PWM,，操作也較為簡單，性價比較高,。
傳感器模塊：采用臂全橋傳感器電路,，該電路具有零點補償，消除了溫度帶來的誤差,，測試結果誤差大大減小,，靈敏度很高，可以用于微小物體的測量,。
差動放大模塊：采用TI公司的IN333芯片構成差動放大器模塊電路,。IN333為集成運放芯片，只需要給其電,，并接入個相應大小的電阻就可以很好的控制器放大倍數,。優(yōu)點：電路簡單，引入干擾較小且更為,。
本系統(tǒng)先通過四臂全橋電路將應變片的電阻變化量轉化為電壓信號輸出,，但輸出的電壓信號過小單片機無法檢測，因此該信號需經IN333放大電路放大后再接入A/D采集模塊,，后送單片機進行計算,，并顯示當前的重量。
2 理論分析與計算
2.1 應變片的貼法和粘貼位置
應變片的粘貼：應變片只有與試件同伸縮,，才能較好的反映試件的應變,，所以應變片必須粘貼在試件上粘貼要牢固。粘貼的位置對的測量起到至關重要的作用,，位置不對測試的結果也很難準確,。
2.1.1 應變片的粘貼
1)粘合劑的選用：選用粘合劑時，要根據應變片的基片材料,、工作溫度,、潮濕程度、穩(wěn)定性要求,、有無化學腐蝕,、粘貼時間等多個因素合力選擇粘合劑。常用有502,、環(huán)氧樹脂,，703硅膠等。
2)試件處理：為了保證定的粘合強度,，必須將試件表面處理干凈,，清除雜質、油污及表面氧化層等,。粘貼表面保持平整,，表面光滑。
2.1.2應變片的位置
粘貼應變片的位置很重要,，對試件進行分析計算找出試件的應變區(qū)將應變片良好的粘貼在應變區(qū)才會得到較準確的測量數值,。
軸向拉伸試驗，粘貼在應變區(qū)后粘貼角度也會影響的測量,。假設軸向應變?yōu)锳,，橫向變形系數為U，橫向應變?yōu)?UA,，粘貼角度偏差為X,。則實際應變?yōu)椤?/p>
2.2 四臂全橋
四臂全橋在實驗過程中四個橋臂的電阻阻值都會發(fā)生變化，且四臂電橋相比于單臂和雙臂電橋測量準確性大大提高,，也更加靈敏,，具有零點補償，和溫度補償在惡劣環(huán)境中也可以較好工作,。并且在橋式電路中相鄰應變片應該接相反電阻變化的(即拉伸的應變片與壓縮的應變片必須都相鄰),。電橋電路如圖1所示：
2.3 輸入輸出數據擬合方程
通過A/D采集模塊后，單片機會接收到電壓值所對應的數字量,，必須找到該數字量與砝碼重量的對應關系,。因此將1g～500g砝碼依次放入托盤，測量10次加砝碼和減砝碼的數據,，通過excel表格,，找出多次測試數據之間的擬合方程，依據該擬合進行程序設計,。
2.4 懸臂梁選擇
懸臂梁在試驗中起著至關重要的作用,，應變片粘貼在上面，主要的受力體與形變體,。懸臂梁的形狀是實驗結果的準確性決定性因素,，懸臂梁材料選用鋁合金或其他合金其形變性更好，對應變力的測量更為準確，其他材料也可以作為懸臂梁的材料但測量結果與合金相比還是有定差距,。市面上的懸臂梁都是合金材料,，不含鐵，無法滿足設計要求,。經過多次實驗,，本設計確定用兩片鋼條(含鐵，可被磁鐵吸附)來作為懸臂梁,。
3 電路與程序設計
3.1系統(tǒng)組成
系統(tǒng)主要由應變片傳感器模塊,、差動放大模塊，A/D轉換模塊,、顯示模塊,、電源模塊組成。應變片傳感器模塊主要由傳感器橋式電路構成;差動放大模塊主要由IN333構成差動放大電路;A/D采集模塊主要由HX711AD采集芯片來實現(xiàn);顯示模塊采用顯示較為全面直觀的12864作為顯示器件;電源模塊用的是整流橋加三端穩(wěn)壓管構成直流穩(wěn)壓電源,。
3.2硬件電路設計
硬件電路設計部分主要是差動放大電路,，差動放大電路是由TI公司的芯片IN333、基準源構成,。IN333是TI公司生產的款自歸零的儀表放大器,，具有軌到軌輸入輸出特性，同時其內建的射頻干擾濾波器可以有效減少空中電磁波對儀表放大器輸入的影響,，并且芯片的REF引腳可以使輸出含有個固定的直流偏置,，方便后端運放或ADC電路的設計，同樣的需要個低阻抗的電壓進行驅動,。