本设计是采用AVR单片机作为微控制器，结合压力传感器、AD7705、LCD1602实现的一种高精度多功能数字电子秤。文章详细介绍了系统的硬件电路组成以及软件的开发流程。本设计具有体积小、成本低、精确度高、可 靠性卨等特点。
0.引言
随着电子技术和自动化测暈技术的不断发展，传统 的称重系统在功能、精度、性价比等方面己难以满足人们 的耑要，尤其在智能化、便携式、对微小质量的测量方面 更显得力不从心。近年来，新型单片机的出现和集成电路 技术的发展为更新产品设计，研制高性价比的称重控制 器提供了条件。本设计采用AVR单片机为控制核心，结合 电阻应变式压力传感器和相应的信号采集电路，设计出 一种高精度、多功能、低成本的新型电子秤。
1.系统总体设计
首先由称重传感器采集因压力变化而产生的电压 信号，通过A/D转换器将模拟信号转换为数字信号，把 数字信号送入AVR单片机，单片机做相应的处理后，得 到当前物体軍景的数据，并通过LCD显示出来。系统硬 件结构如图1所示。
系统硬件电路包括A/D转换模块、4X4矩阵键盘 模块、LCD模块和蜂鸣器报警模块；软件模块又可分为 主程序模块、矩阵键盘扫描模块、A/D转换模块和 LCD1602模块。
2.系统硬件设计
2.1 AVR单片机
本设计是选用AVR系列单片机中的ATmegal6作为微 控制器。ATmegal6是基于增强型AVR RISC结构的低功 耗8位CMOS微控制器。由于其先进的指令集和单时钟周 期指令执行时间，ATmegal6L的数据吞吐量高达1MIPS/ MHz,在片内集成了 16kB的可编程FLASH, 512B的 E2PROM，lkB的片内SDRAM。在外设方面，具有两个 可编程的串行UART, 8路10位ADC,四通道PWM，并支 持SPI、TWI、JTAG接口，允许ATmegal6L和其他外设进行高速的数据传输。
2. 2称重传感器
电阻应变式称重传感器是把电阻应变计粘贴在弹性 敏感元件上，然后以适当方式组成电桥的一种将力(重量） 转换成电信号的传感器。在电阻应变式称重传感器中通 过桥式电路将电阻的变化转换为电压变化。电阻应变式 称重传感器工作原理如图2所示。
本设计选用SB-B型悬臂式称重传感器，额定量程5kg,灵敏度3mv/V，非线性误差0.03% F.S, 重复性误差0.02% F.S,蠕变(30分钟)0.03% F.S，零点温 度漂移0.03% F.S./KTC,温度补偿范围一 10?60°C。该系 列传感器采用悬臂单剪切结构，过载能力强，受力后自 动调心好，具有精度高、长期稳定性好、抗疲劳、抗偏 载能力强的特点。
2. 3高精度A7D转换
称重传感器输出的是mV级的电压信号，本设计采用 AD7705对信号进行采集。AD7705是AD公司推出的一种 基于E-A转换技术的16位A/D转换芯片，它具有高分辨 率、宽动态范围、自校准、优良的抗噪声性能以及低电 压、低功耗等特点，适合于称重系统中微机信号处理的 需求。其具有可编程增益放大器，增益范围1?128，可 与压力传感器寅接相连，使用同步串行SPI接口，可以与 AVR单片机的硬件SPI接口直接相连，其电路连接图如图 3所示。
当传感器加上满量程重量5kg时，传感器在5V的工 作电压下取得15mV的输出电压。5V工作电压经分压后 为AD7705提供基准电压，因此工作电压的变化不会产生 系统误差。分压电阻为24kQ和15kQ,产生的基准电压 为1.92V。当器件的可编程增益为128时，对应的满量程输入电压即为15mV。
2.4人机通讯
人机通讯包括键盘扫描、LCD、蜂鸣器报瞥三个部 分，键盘采用4X4矩阵扫描键盘，接在单片机的PC口； 显示部分釆用的是LCD1602液晶，能够同时显示16X2 即32个字符。1602液晶模块内部的字符发生存储器 (CGROM)已经存储了 160个不同的点阵字符图形，编程 时可以用ASCII码直接赋值，还可以用字符型常量或变量 赋值；蜂鸣器的作用是当称重物品超出传感器的量程时，以鸣响报警提示用户。
3.系统软件设计
系统软件开发平台为WinAVR，开发语言为C语言。 为了方便程序调试和提高可靠性，程序设计采用自上而 下、模块化、结构化的程序设计方法。本设计按任务模 块划分的程序主要有初始化程序、主程序、A/D转换子程 序、LCD显示子程序、键盘扫描子程序。
系统工作时分为初始界面模式和称重模式，可设一 标志位进行更改以及判断。在初始界面中，液晶屏第一 行显示"Place object! ",提示用户可以在电子# h放置想 要称重的物品；第二行显示"Price: ”，提示用户输入物品 的单价。
随。后系统进入键盘扫描状态，当相应的称重按键被 按下时，单片机控制AD7705进行AD转换，把得到的结 果进行处理后通过LCD显示出来。显示包括物品的重量 和总价，称重精度为lg?以此不断地循环完成对物品的 实时测量。主程序流程图如图5所示。
4.结束语
文章提出了一种基于ATmegal6单片机的数字电子秤 的设计，充分发挥了AVR单片机的强大的控制能力，通 过称重传感器和16位的AD7705转换器实现了对重量的高 精度测量，具有成本低、稳定性强、电路简单等特点。 系统在电子秤的实际应用中得到了满意的效果。
