随着电子技术的进步,传统的家用杆式秤和弹簧秤己被琳瑰满目的电子秤所取代,但是,市面上的电子秤普遍存在精度不够 高、不够实用（没有考虑到有视力障碍人士或者听力障碍人士需求）等缺点。针对上述情况,基于ADI公司生产的自带双24位 ADC的控制器芯片ADuC7061设计了一种带有语音功能和LED数码管显示功能的家用小量程(0 -20kg)电子秤。

0.引言

在日常生活中，家家户户都离不开秤，过去我们 用的是杆秤、弹簧秤称。但是,这些称大都笨重、操作 繁琐，而且也不太精确。现在，随着电子技术的发展, 过去很稀奇的电子秤现在逐渐走人了寻常百姓家，而 且越来越普及。针对这种潮流，开发设计出了一款能 满足日常应用的精度较高、使用方便的电子秤，而且由 于该电子秤使用了亮度较高的LED数码管和语音报重 芯片，特别适合家里有视力或听力障碍人士使用。

1.系统组成及原理

本电子秤系统如图1所示，是由供电模块、称重 传感器、主控芯片、键盘模块、数码显示模块和语音模 块组成。其基本工作过程如下:称重传感器将物体重 量转换为电信号，输人主控芯片的ADC模块,经主控 芯片处理后进行显示和语音报重，通过四个按键进行 系统的开/关、复位、去皮和语音开/关控制。

2.各模块选择及使用

2.1 主控芯片ADuC7061

由ADI公司近期推出的处理器芯片ADuC7061 是一款完全集成的8 kSPS、24位数据采集系统，在单 芯片内集成高性能多信道2 - A模数转换器(ADC)、 32位ARM7TDMI MCU和Flash/EE存储器，它由内 置两个差分对或四个单端通道的主ADC和内置七个 通道的辅助ADC组成，可以工作在单端模式或差分 输入。主ADC是一个24位4通道ADC。辅助ADC 是一个24位S - A ADC,最髙可支持7个单端输人 通道。主ADC输人级有一个多路复用器和一个可编 程增益放大器。位于主通道上的多路复用器可配置 成两个全差分输入通道或者四个单端输人通道。辅 助ADC输人级内置了一个缓冲器。这两个ADC都 具备数字滤波功能，可以在相当宽的动态范围内测量 低频信号，例如那些在压力传感器、温度传感器、电子 秤或者应变计应用中产生的信号。ADuC7061的辅 助ADC可配置成四个全差分输入通道或者七个单端 输人通道。由于具有内部缓冲器，内部通道可以直接 转换从传感器传来的信号，而无需外接信号调理模 块。在本设计中’称重传感器信号从主ADC输入 级输入，并且将主ADC配置为差分输人模式。如图 2所示。

2.2称重传感器

称重传感器按转换方法分为光电式、液压式、电 磁力式、电容式、磁极变形式、振动式、陀螺仪式、电阻 应变式等8类，以电阻应变式使用最广。本设计所 采用的就是国产四线HL-8型电阻应变片式传感 器，其物理结构为悬臂梁式,量程为0 - 20kg，精确度 等级为C3级，即该传感器分度为3000，完全达到了 国际法制计量组织关于中准确度的标准——商业衡 器标准。该传感器激励电压为5-12V,称重传感器 电路如上图2所示。两个电源端接5V电源，两个信 号端接主控芯片ADC的两个差分输入端。

ADuC7061内置ADC的参考电压采用芯片默认 1.2V电压,不再外接电源。

2.3显示模块

由于ADuC7061芯片1/0(输人输出接口）口较少， 所以本设计使用主控芯片的SPI接口对I/O U进行扩 展，进行主控芯片与显示模块之间的数据和控制信号 通信。

ADuC7061片内集成了一个完整的硬件串行外 设接口（ SPI)。SPI是一个工业标准同步串行接n， 允许同时双向传输8位数据（即全双工），最大比特 率可达5. 12 Mbpsw。该SPI端口可配置为主机或从 机操作，一般由4个引脚组成:MIS0、M0SI、SCLK和SS。

该显示模块是由ADuC7061的GPI0模块、 74HC595芯片和四个LED共阳数码管组成。本设计 将ADuC7061配置为主机，通过SPI接口输出八位段 选码，通过8位串转并移位寄存器芯片74HC595,控 制四个数码管的段选，GPI0模块的四个I/O 口提供 位选W ,该模块电路如图3所示。

2.4语音模块

本设计所用语音模块是由国产电子秤语音芯片 SC1010、三极管和喇叭组成。ADUC7061的三个I/O 口分别接芯片的RST端、CNT端和BUSY端，用来控 制语音芯片的复位、报重和检测芯片是否正常工作。 SC1010有两种输出方式,一种是PWM(脉宽调制）输 出，一种是DAC (数模转换)输出，本设计采用的是第 一种PWM输出方式，输出经三极管放大驱动喇叭发 声。该语音模块电路连接图如图4所示。

2.5 .电源模块

由于本设计中所涉及到的电源电压不统一,其中 传感器要求5 -12V,主控芯片电源电压需要2.5V, 显示模块中74HC595需要2.0 -5. 5V，语音模块中 SC1010芯片要求2.4 - 3. 6V,所以经综合考虑，决定 使用5V开关电源为称重传感器和电源芯片 ADP3333ARM-2. 5供电，电源芯片为主控芯片、显 示模块和语音模块供电。电源模块如图6所示。

电源芯片ADP3333ARM -2. 5是ADI公司推出 的一款LDO(低压差线性稳压器）电源芯片,该电源 芯片可以接受2. 6 -12V的输入电压，输出电流为 300mA,输出电压为2. 5VW，正好可以满足设计 需求。

2.6键盘模块

由于本设计所用所需按键较少，只有电源开关、 静音、去皮和复位四个按键，而且电源开关和静音可 以直接硬件控制，只需占用两个主控芯片的i/o 口， 所以可以不用外扩I/O 口，直接使用主控芯片I/o 口 来实现。

3.系统软件设计

根据所设计系统硬件电路图，本系统软件采用C 语言编程，按模块化进行设计，本设计软件主要由主 程序、模数转化子程序、SPI通信子程序、语音报价子 程序、去皮子程序、按键处理子程序等子程序组成。 程序设计有如下特点:

1）定义变量尽量使用符号型的变量，并使用大 量的嵌套和调用,最大限度减少程序代码；

2）采用模块化编程，主程序和功能模块程序分 开放置；

3）大量采用宏定义和位变量声明，修改方妃 本系统程序由主程序和若干子程序组成.隈于篇幅,子程序在此从略，主程序流程图如图7所示。

4.结束语

本设计由于采用了具有内部集成ADC的主控芯 片ADuC7061，省去了外部AD转换电路和调理电路， 所以具有较高的抗干扰性和稳定性。另外，由于采用 了专用的电子秤语音芯片SC1010,大大简化了电路, 提高了稳定性,而且降低了成本。经论证,本设计基 本能满足预期要求，具有精度较高、读数直观和使用 方便等优点。