基于AVR單片機(jī)高精度電子秤設(shè)計

本設(shè)計選用湖南宇航公司的SB-B型懸臂式稱重傳感器，額定量程5kg，靈敏度3mv／V，非線性誤差0．03％ES，重復(fù)性誤差0．02％ES，蠕變(30分鐘)0．03％F．S，零點溫度漂移0．03％F．S．／10℃，溫度補(bǔ)償范圍-10～60℃。該系列傳感器采用懸臂單剪切結(jié)構(gòu)，過載能力強(qiáng)，受力后自動調(diào)心好，具有精度高、長期穩(wěn)定性好、抗疲勞、抗偏載能力強(qiáng)的特點。

2．3 高精度A／D轉(zhuǎn)換

稱重傳感器輸出的是mV級的電壓信號，本設(shè)計采用AD7705對信號進(jìn)行采集。AD7705是AD公司推出的一種基于∑-△轉(zhuǎn)換技術(shù)的16位A／D轉(zhuǎn)換芯片，它具有高分辨率、寬動態(tài)范圍、自校準(zhǔn)、優(yōu)良的抗噪聲性能以及低電壓、低功耗等特點，適合于稱重系統(tǒng)中微機(jī)信號處理的需求。其具有可編程增益放大器，增益范圍1～128，可與壓力傳感器直接相連，使用同步串行SPI接口，可以與AVR單片機(jī)的硬件SPI接口直接相連，其電路連接圖如圖3所示。

當(dāng)傳感器加上滿量程重量5kg時，傳感器在5V的工作電壓下取得15mV的輸出電壓。5V工作電壓經(jīng)分壓后為AD7705提供基準(zhǔn)電壓，因此工作電壓的變化不會產(chǎn)生系統(tǒng)誤差。分壓電阻為24kΩ和15kΩ，產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓為1．92V。當(dāng)器件的可編程增益為128時，對應(yīng)的滿量程輸入電壓即為15mV。

2．4 人機(jī)通訊

人機(jī)通訊包括鍵盤掃描、LCD、蜂鳴器報警三個部分，鍵盤采用4×4矩陣掃描鍵盤，接在單片機(jī)的PC口；顯示部分采用的是LCD1602液晶，能夠同時顯示16×2即32個字符。1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器(CGROM)已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，編程時可以用AS-CII碼直接賦值，還可以用字符型常量或變量賦值；蜂鳴器的作用是當(dāng)稱重物品超出傳感器的量程時，以鳴響報警提示用戶。

3 軟件設(shè)計

系統(tǒng)軟件開發(fā)平臺為WinAVR，開發(fā)語言為C語言。為了方便程序調(diào)試和提高可靠性，程序設(shè)計采用自上而下、模塊化、結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計方法。本設(shè)計按任務(wù)模塊劃分的程序主要有初始化程序、主程序、A／D轉(zhuǎn)換子程序、LCD顯示子程序、鍵盤掃描子程序。

系統(tǒng)工作時分為初始界面模式和稱重模式，可設(shè)一標(biāo)志位進(jìn)行更改以及判斷。在初始界面中，液晶屏第一行顯示Place object!”，提示用戶可以在電子秤上放置想要稱重的物品；第二行顯示Price：”，提示用戶輸入物品的單價。

隨后系統(tǒng)進(jìn)入鍵盤掃描狀態(tài)，當(dāng)相應(yīng)的稱重按鍵被按下時，單片機(jī)控制AD7705進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，把得到的結(jié)果進(jìn)行處理后通過LCD顯示出來。顯示包括物品的重量和總價，稱重精度為1g。以此不斷地循環(huán)完成對物品的實時測量。

4 結(jié)束語

文章提出了一種基于ATmega16單片機(jī)的數(shù)字電子秤的設(shè)計，充分發(fā)揮了AVR單片機(jī)的強(qiáng)大的控制能力，通過稱重傳感器和16位的AD7705轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)了對重量的高精度測量，具有成本低、穩(wěn)定性強(qiáng)、電路簡單等特點。系統(tǒng)在電子秤的實際應(yīng)用中得到了滿意的效果。