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基于STM32和HX710A的简易电子秤

本系统设计以24位A/D转换芯片HX710A和STM32F103系列单片机为核

心，由称重传感器模块、A/D采样模块、可控精密稳压源、显示模块等电路模块

组成，设计了一款高精度的简易电子秤。本文介绍了系统的硬件电路组成以及软

件的设计流程。系统通过称重传感器和24位的HX710A转换器实现对重量的高

精度测量，此设计集微处理技术、传感器技术和数字显示技术等于一体，具有稳

定性强、成本低、便捷性好等优点。系统可以实现称重数据显示、在设计要求范

围内达到一定的精确度、设置单价并进行金额累加和去皮等功能。设计一款简易

电子秤，对未来的发展有积极地促进作用。在现实生活中，电子秤可以為人们的

生活带来便利，并具有广泛的应用价值和推广意义。

标签：称重传感器；应变电桥；A/D转换；单片机；电子秤

电子秤是集现代传感器技术、电子技术和计算机技术于一体的电子称量装

置，具有快速、直观、精度高、操作简单、多功能等称量装备，具有快速、直观、

精度高、操作简单、多功能等优点，与传统的机械秤相比更符合计量管理和工业

生产过程控制要求。国内从20世纪60年代中期开始模拟指针式电子秤三个阶段。

总体而言，电子秤的发展呈现出小型化、智能化和模块化的特点。

1.总体方案设计

电子秤的工作原理是将作用在承载器上的质量或力的大小，通过称重传感器

转换为与之成正比的电信号，并且以模拟或数字量的形式在称重仪表上显示出

来。方案一：系统由称重传感器、弱信号放大和滤波、高精度A/D转换器、MCU

和显示器组成，其系统组成框图如图l所示。系统由称重传感器电路、高精度

A/D采样电路、显示电路等电路模块组成。

2.硬件电路设计

2.1电阻应变片组成电桥电路

惠斯顿电桥，如果电阻为电阻应变片，则称为电阻应变电桥，目的是将应变

片电阻值的变化量转换为电压变化量来方便测量。实际工作中，采用同型号的应

变片接人惠斯顿电桥四臂，称为全桥结构，在应变为0的初始状态下，电桥平衡，

没有输出电压；在应变片承受应变时，电桥失去平衡，有输出电压。

2.2高精度A/D转换器采样电路

本系统电子秤内分度为0.5g，最大称重为500g，分度数为1000，A/D转换

芯片采用的是24位的HX710A，由于（224）》100一（1024=210），

因而精度比其他同类型的芯片要高许多，精度要求可以得到保障。

输入低噪声放大器的增益为128，当参考电压为5v时，对应的满额度差分

输入信号幅值为20mV。芯片内的时钟振荡器不需要外接任何器件，芯片内集成

数字温度传感器可直接读出系统温度用于温度补偿，同时具备上电白动复位功

能，简化了初始化过程。

3.程序设计

系统T作时，首先进行系统初始化，对重量数据进行采集并进行按键扫描，

判断是否超重以及按键是否按下。通过判断，选择执行按键的功能，将功能通过

液晶显示，从而显示出测试结果。

4.测试方案与测试结果

4.1测试方案

称重范围的测试：从5g-500g的砝码中选择数据进行测试，并且对所得数据

进行拟合。在称重数据拟合的过程中，设x为砝码重量，y为称重平均值，采用

最小二乘法来求x与y之间的关系，其线性回归方程为y=a+hx，通过拟合求出

和的数值，从而得到线性回归方程表达式。因此可求得x与v的关系式，进而可

以更直观地观察电子秤的精准度。

4.2测试结果

经过实际测量，从标重5g-500g的测量数据中每组随机挑选5个数据，计算

其平均值，并记录在表格中，测量数据中砝码和测重的单位均是g。

根据测量数据可知，当称重重量小于50g时，称重误差小于0.3g；当称重重

量在50g及以上时，称重误差小于0.5g。因而本系统在设计要求的基础上，实现

了更精准的数据测量功能。通过数据拟合结果可以看出，实际值与理论值呈线性

关系，拟合效果良好，因此系统的精准度进一步得以确认。

5.结论

本电子秤的设计在硬件电路方面，采用电子应变片组成应变电桥并贴装在桥

臂上下两侧作为称重传感器，采用24位A/D转换芯片HX710A，采用STM32

最小系统为核心处理器，采用矩阵式键盘方便人机交互。在软件方面，算法合理，