随着我国经济的飞速发展，各种新兴商品层出不穷，商品种类增多，度量工具有时是无法实现称量功能的，虽然作为度量工具的各种设备在不断的完善和改进，但是传统的度量工具，如杆秤、盘秤等还是存在着一些弊端和问题，如度量不够精确、效率低，还有一点就是容易被不法商贩作手脚，欺骗消费者，谋取非法的利益，而电子秤的出现就很好的避免了这些问题，本文对单片机的多功能电子秤的设计进行讨论和研究。

电子秤是我们生活中经常要用到的一种方便、称量精准的工具，被广泛应用于商业、超市、集贸市场以及零售业等公共场所。它的原理是通过以单片机来控制中心单元，由传感器进行重量的模数转换单元，再通过键盘输入和显示屏幕输出、软件计算来实现准确称重。它对人们的生活影响越来越大，受到广大商户和普通百姓的欢迎。

一、电子秤工作原理

要进行电子秤设计研究，就要从电子秤的工作原理说起。电子秤中的压力传感器的作用是非常重要的，通常情况下压力传感器常采用电阻应变式，传感器在这里充当媒介的作用，即通过传感器将需要称量物品的重力转变成电压输出，经放大器放大电压过后，再经过A/D 转换电路将电压变化的信息转变成相关的数据信息，之后由单片机完成最后的数据计算处理任务，数据处理之后在经由显示电路显示出称量重物的物重信息。

二、系统综合设计考虑

现实生活中，台式电子秤使用相对较为普遍，但它的局限性也大，成本高，体积大，携带不便等等都是需要改进的方面。鉴于此，我们对电子秤的设计主要思路是：利用压力传感器来采集因为压力变化而产生的电压信号，然后再通过放大电路进行放大，经过模数转换器转化为数字信号，最后再将数字信号送入单片机进行A/D 转换器。单片机经过相应的处理后，则将当前物品的重量和金额显示出来。按照国际法制计量组织的规定，我们的设计精度为Ⅲ级，电源AC220V，称重范围0 到600g，分度值1kg。这种设计精度高，体积小，携带方便，能够满足广大商贸和家庭的使用需求。

按照设计需要，电子秤由五个部分组成：控制器、测量称重、数据显示、键盘和电源组成。系统设计方案如下图所示：

本设计必须使用单片机作为系统的主控制器，因为以单片机为主控制器的设计可以将计算机技术和称量控制技术很好的结合在一起，而且组成新型的只需要改变相应的软件程序即可实现“智能化称量控制”。我们选用的是 STC 公司的 12 系列单片机，STC12C5A60S2，它内部还带有60KB 程序存储器和8 路10 位A/D转换器，基本上满足了我们的需要。（引脚图略）

三、数据采集

在智能电子秤的控制系统中，除了要有基本的控制和执行单元外，还要有反馈部分。在这个环节中，数据采集是最为重要的。

1. 传感器的选择

传感器在设计中是一个非常重要的元件，本设计采用 SP20C-G501 电阻应变式传感器。称量传感器选用S 型梁结构及金属箔式应变计，如此设计具有过载保护装置。惠斯凳电桥可以抑制温度变化的影响，补偿方便，所以该传感器受外界影响小，精度高，工作稳定，使用最为广泛。

2. 放大电路的选取

称量传感器输出的电压振幅在0 到20mV，A/D 转化的输入电压为0～2V，所以放大环节就要有100 倍左右的增益。通常对放大环节的要求是可调的，我们这个设计只需要按照实际情况选择 100 倍即可。零点和增益的温度漂移和时间漂移非常小，这样可

以保证放大环节对零点漂移的要求，对于残余的一点漂移可借用软件的自动零点跟踪来很好的解决。稳定的增益量保证了负反馈电路的稳定性，并且要选用较高阻值的电阻和多圈电位器。

3. 电子秤软件设计分析

C 语言是一种通用的计算机程序设计语言，在国际上非常流行，它既可以用来编写计算机的系统程序，也可以用来编写一般的应用程序。单片机应用系统更是如此，C 语言是当前最流行的程序设计语言，它像其他高级语言一样，面向用户，面向解题的过程，编程者不必熟悉具体得及损及内部结构和指令，C 语言又像汇编语言一样可以对机器硬件进行操作。

4. 系统总体设计规划

该系统使用的STC12C5A60S2 单片机的外围电路很简单，只需要加上晶振电路和电源就可以工作。传感器的放大电路由两级组成，前级可设计两个同样比例的运算电路，后级采用差动比例运算电路，前级的对称性会直接影响到后级的共模抑制比，根据元器件所存在的一些误差，设计的时候要采用多圈精密可调电阻。下面来说一下系统应用程序的组成和设计：

本设计可用C 语言完成，编译环境推荐使用keil UV3。软件系统主要有三个方面，第一初始化系统；第二按键检测；第三进行数据采集和处理，并显示。这三个方面的程序在主程序中完成。采用模块化程序结构，易于编写和调试修改。

四、系统测试及总结

1. 系统测试方案

msp430 采用 TI MSP430 LunchPad 最小系统板，不必进行测试。对ISD1760 语音模块测试，焊接了由STC89C51RC（调试及录音用）与 ISD1760 芯片组成的语音板，利用上位机软件进行了

ISD1760 器件复位，上电，录音，获取录音地址，播放录音等调试，以便将SPI 通信移植到MSP430 上。系统整体硬件连接实物图如

上图6 所示。

2. 项目总结

经过多次 20kg 以下重物称重测试，该系统重复称重精度能达到III 类标准，液晶显示功能正常，语音播报及时准确，较好的达到了预期效果。存在的不足是传感器有时信号传递不稳定，称重误差较大。如果改用高精密度的传感器，效果定会明显改善。

该系统操作简单，性能稳定，硬件选配合理，价格低廉，且易于扩展。软件部分加入了人性化设计，如超重报警，语音播报等特色功能，智能化、自动化程度较高。同时该系统可扩展性较强，通过对软硬件的修改或扩展，如添加键盘等，即能设计出富有特色的计价秤、电子台秤等，因此具备一定的工业应用价值。