基于ARM单片机的高精度电子秤设计与实现

分享到: 微博; QQ; 微信; LinkedIn

1、系统框图简介

当秤盘上放入被秤物体后，电阻应变片受重力的影响产生形变，电阻值发生变化。应变片搭建的桥式电路会输出微弱的电压信号，微弱电压信号由HX711内部集成放大器放大后经过内部ADC进行采样转换后送到到MCU，接收到的数据信息经过线性拟合处理后送到LCD液晶显示。系统能完成称重、设置单价计算金额及金额累加、去皮及去皮范围限制等基本功能，还能实现时间、温度、报警、二维码支付等扩展功能。系统总体框图如图1所示。

图1：系统总体框图

2、理论分析与计算

2.1、电桥驱动电路分析

基于ARM单片机的高精度电子秤设计与实现

图2：差动全桥测量电路

如图2所示当被测负载作用在弹性臂梁上使其发生弹性形变；通过粘性物质使粘贴在感压装置上的电阻应变片发生形变，从而转化成应变片的阻值大小变化；差动电路将电阻应变片的阻值变化，转化为与负载成正比的电信号输出。其输出的电压为：

基于ARM单片机的高精度电子秤设计与实现

由公式1可知，理论上测量电路采用差动全桥测量，输出电压信号与电阻形变阻值大小成线性关系。国家标准的应变片阻值为60、120、200、350、500、1000Ω。鉴于大电阻小电流，持续运行周期长，信噪比高的情况，因此本系统采用阻值为1KΩ的电阻应变片。

2.2、模数（A/D）转换器分析

HX711为称重传感器提供一个激励电压，有重物加载到称重传感器上时，它输出一个比较小的电压信号；其在接收到这个电压信号后，对信号进行放大，然后进行A/D转换，直接变换成数字信号输出给外部设备。

2.3、数据处理分析

由于温差、冲击力、浮尘等因素的影响，传感器承受载荷与其输出电压之间并非都成线性关系。加上ADC的线性度不够理想，使小称量和大称量区间的线性斜率不一样。这两种情况都会使称量线性度发生变化，造成某些点的称量误差较大。采用分段校准测量值和分段计算测量值，可有效的减小测量值的相对误差。

为了提高精度与稳定性本系统采用了数字滤波。其可以对频率很低的信号进行滤波，这是模拟滤波器做不到的;数字滤波是用软件算法实现的有效降低了成本。数字滤波可通过改变自身滤波参数对其进行滤波。这对于低频、脉冲干扰、随机噪声等别有效。

3、硬件设计

如图3所示为电子秤专用24位模拟/数字（A/D）转换模块电路图。其内部集成低噪声可编程放大器可对电阻应变片产生的微弱信号进行放大后进行模数转换，片内自带稳压电路、时钟振荡器和部分外围电路，具有集成度高、响应快、抗干扰强等优点，减少了外围放大电路的成本和干扰。

基于ARM单片机的高精度电子秤设计与实现

图3：模/数（A/D）转换电路原理图

TM4C123GH6PZ：采用ARMCortex-M4架构，集成了32位可进行FPU运算的浮点单元处理器，内部Flash为256KB的内存，其时钟最高可达到80MHZ，含有丰富的外围接口，如图4所示。

基于ARM单片机的高精度电子秤设计与实现

图4：TM4C123最小系统原理图

4、软件设计

上电后初始化核心控制器及其外围模块，通过按键选择LCD菜单选择；通过确定键进入不同功能的二级菜单，可以实现称重、设置单价计算金额、设置单价及金额累加、去皮、时间及温度等功能。普通称重流程就是读取ADC数据进过数据拟合处理后送到LCD液晶显示。设置单价计算金额功能流程就是在普通称重的基础上再通过按键输入单价，金额=单价×重量，计算后送LCD液晶显示，如需扫码付款，按支付键后扫描码可。设置单价及金额累加就是在设置单价计算金额功能的基础上累加金额即可。去皮功能流程就是先放入需要去掉皮重的物品，判断皮重物品的重量是否超过100g，超过则报警，没超过就保存重量，再放入物品，由最后的重量减去皮重即可系统主程序设计流程图如图5所示。

基于ARM单片机的高精度电子秤设计与实现

图5：主程序流程图

5、实物制作与系统测试

实物制作如图6所示。表1为称重误差测试表，通过表中误差数据可以看出重量《75g，误差在0.2g以内。注：由于电子分析天平是精密仪器，表格中空白处砝码重量过大，无法测量。

基于ARM单片机的高精度电子秤设计与实现

图6：实物制作图

表1：称重误差测试

基于ARM单片机的高精度电子秤设计与实现

6、结论

系统支架选用铁选用铁质悬梁臂，系统硬件设计由大阻值应变片搭成差动桥式测量电路，抗干扰能力及稳定性比较强。选用24位高精度ADC，对测量的精度有很大的提高，由于应变片的安装及整体机械架构的组建比较合理，该电子秤称重范围在0.2g至1000g；被称物质量体低于200g时，误差低于0.2g；称重物体高于200g时，误差低于0.4g。其它设置单价、金额及金额累加、去皮等功能增添了该系统的实用性，切合实际需求。该系统具有体积小、精确度高、性能稳定、成本低等特点。

关键字：ARM单片机高精度电子秤引用地址：基于ARM单片机的高精度电子秤设计与实现

上一篇：arm开发板与树莓派有什么区别
下一篇：详解bootloader的执行流程与ARM Linux启动过程分析

推荐阅读

2018年09月15日 | 小米新自主澎湃处理器曝光最快年底发布

一年多前，小米信心满满的发布了自研处理器澎湃S1，并且号称要模仿华为麒麟，让澎湃系列处理器走中高端路线，不过想法虽然是好的，但是实际效果却并不如意，因为澎湃S1首发机型小米5C销量太一般了。从那之后，我们就很少听到澎湃处理器的消息，而传了许久的澎湃S2也一直没有动静，难倒小米要放弃自研处理器了？显然没有，他们还要继续加大投入这块。...

2020年09月15日 | TiTok为什么舍微软、选甲骨文？内幕与影响大解析

在经过40多天的艰困谈判后，中国大陆影音应用程序（App）TikTok母公司字节跳动放弃出售TikTok美国业务，转而寻求与甲骨文甲骨文（Oracle）「技术合作」。甲骨文于14日证实与字节跳动达成协议，将担任TikTok在美国的「受信赖的科技伙伴」。根据CNBC，甲骨文担任科技供应商，意味该公司将提供云端基础设施给TikTok使用，而这项交易可望提振甲骨文的云端事业...

2021年09月15日 | 物位测量产品生产过程中为何要设置产品生产流程卡

　　正规大中型企业，产品在生产过程中都会设置有产品生产流程卡，用以记录产品在生产过程中的原材料来源和批次、生产日期、经历的加工工序以及测试测得到的一些重要参数等方面的重要信息。深圳计为自动化技术有限公司在生产各种物位测量产品时，也严格设置产品生产流程卡，记录产品生产过程和检测结果。那么，生产过程中为何要设置产品生产流程卡呢？　　...

史海拾趣

Green Power Solutions公司的发展小趣事

可能是由于取样电路、放大电路或磁放大器故障导致。

Fanstel公司的发展小趣事

Fanstel公司深知人才是企业发展的关键因素。因此，公司一直注重人才的培养和引进。公司建立了完善的人才培养机制，为员工提供各种培训和学习机会，帮助他们提升自身素质和能力。同时，Fanstel还积极引进高端人才，打造了一支具有丰富经验和专业技能的研发团队。这些人才的加入为公司的技术创新和产品研发提供了有力支持。

Cotco公司的发展小趣事

为了提升竞争力，Cotco公司高度重视技术创新和产品研发。公司投入大量资金建立了先进的研发中心，吸引了一批顶尖的电子工程师和研发人员。通过不断的技术攻关和市场调研，Cotco成功开发出一系列具有自主知识产权的电子产品，包括高性能的电源适配器、稳定可靠的数据线等。这些产品凭借卓越的性能和合理的价格，迅速在市场上占据了一席之地。

捷嘉电子(Chequers Electronic)公司的发展小趣事

随着市场需求的不断变化，捷嘉电子意识到只有不断创新才能保持竞争力。于是，公司投入大量资源进行技术研发，特别是在智能控制器PCBA制造及智能产品研发方面取得了显著成果。其中，公司研发的一款新型智能家居控制器，以其卓越的稳定性和易用性受到了市场的热烈欢迎。这款产品的成功，不仅提升了捷嘉电子的品牌知名度，也为其后续发展奠定了坚实的基础。

创都(CAX)公司的发展小趣事

除了技术创新外，创都公司还以其精准的市场策略著称。在电子产品更新换代日益加快的背景下，公司市场部门深入分析了消费者的需求和市场趋势，成功预测了未来一段时间内的产品走向。基于这些分析，创都公司提前布局，推出了多款符合市场趋势的新产品。这些产品不仅满足了消费者的需求，还引领了市场潮流，为公司带来了丰厚的利润。此外，创都公司还积极开展品牌推广活动，通过线上线下多种渠道提升品牌知名度，进一步巩固了市场地位。

Bals Elektrotechnik GmbH & Co KG公司的发展小趣事

进入1950年代，随着联邦政府对卡车运输的规范，Günter Bals意识到单一的运输业务已无法满足公司长远发展的需要。于是，他与妻子伊丽莎白共同创立了Bals Elektrotechnik GmbH，开始涉足电气连接器的生产。这一转型对Bals来说既是挑战也是机遇，他们凭借对市场的敏锐洞察和不懈的技术研发，成功推出了第一批铝制连接器，并逐步打开了市场。

问答坊 | AI 解惑

求：毕业设计：无线语音传输系统本帖最后由 paulhyde 于 2014-9-15 09:44 编辑由单片射频收发芯片nRF401、微控制器MSP430F1121、TLV320AIC10是TI公司16位A/D、D/A音频接口（AIC）芯片、EPM7128S等芯片组成。在硬件调试的基础上，采用C语言开发基于MSP430F1121的应用程序，实现语 ...… 查看全部问答∨	可编程逻辑器件设计技巧可编程逻辑器件设计技巧… 查看全部问答∨
嵌入式软件开发要学哪些知识？ RT～～～软件开发，不是硬件方向的，请像单片机、ARM之类的都要学吗？如果是嵌入式软件方向的该学习哪些？ … 查看全部问答∨	如何将应用程序build入OS Image？如题，我查过资料发现有诸多不同说法，我深感困惑，希望有哪位朋友能为我解答。说法1：在config.bib中加入： Subproject.exe $(_FLATRELEASEDIR)\\Subproject.exe &nbs ...… 查看全部问答∨
Openwrt webif 开源路由器控制页面开发（基于shell脚本的CGI）各位大侠好：最近公司新上了项目，却人手，临时把我调去做Openwrt webif 开源路由器控制页面开发，说是基于linux的shell脚本的CGI页面开发。以前我一直做J2EE的开发工作。这个技术我自己找了一些资料看了一周，也感觉没什么头绪， ...… 查看全部问答∨	wince sql server CE开发的问题请问大家有做wince sql ce开发的吗？我遇到了一个问题，就是将应用程序deploy到ebox上，总会说can\'t find P/Invoke DLL:sqlceme30.dll 我把网上说的方法都试过了，还是报相同的错.... 真的是没办法了，大家给支个招吧，谢谢！！！！我试过的 ...… 查看全部问答∨
网络开发笔记13_Udp数据采集一 UDP Socket 前面我们学习了TCP Socket以及TCP数据的采集与存储。现在我们来看下UDP Socket以及UDP数据的采集。 UDP协议在IP协议之上运行。UDP协议用于哪些无可靠性、响应、传输层流控制要求的应用。它很简单 ...… 查看全部问答∨	STMCU Pls contact me if you do ST-MCU. I need them. my qq: 35585568 Thanks!… 查看全部问答∨
求助：PWM信号调不出来芯片：STM8S903S TIMER5的CH1通道输出占空比可调（256档）的PWM信号，程序如下： void out_pwm1(void)//由定时器TIM5的第一通道输出一路PWM信号，控制输出脉宽 { pwm_pot1=0x7f;（设个常值，实际 ...… 查看全部问答∨	DS1302相关，各位大大帮帮忙看看啊··· 以下代码在串口调试助手上显示： ...… 查看全部问答∨

小广播

求：毕业设计：无线语音传输系统本帖最后由 paulhyde 于 2014-9-15 09:44 编辑由单片射频收发芯片nRF401、微控制器MSP430F1121、TLV320AIC10是TI公司16位A/D、D/A音频接口（AIC）芯片、EPM7128S等芯片组成。在硬件调试的基础上，采用C语言开发基于MSP430F1121的应用程序，实现语 ...… 查看全部问答∨	可编程逻辑器件设计技巧可编程逻辑器件设计技巧… 查看全部问答∨
嵌入式软件开发要学哪些知识？ RT～～～软件开发，不是硬件方向的，请像单片机、ARM之类的都要学吗？如果是嵌入式软件方向的该学习哪些？ … 查看全部问答∨	如何将应用程序build入OS Image？如题，我查过资料发现有诸多不同说法，我深感困惑，希望有哪位朋友能为我解答。说法1：在config.bib中加入： Subproject.exe $(_FLATRELEASEDIR)\\Subproject.exe &nbs ...… 查看全部问答∨
Openwrt webif 开源路由器控制页面开发（基于shell脚本的CGI）各位大侠好：最近公司新上了项目，却人手，临时把我调去做Openwrt webif 开源路由器控制页面开发，说是基于linux的shell脚本的CGI页面开发。以前我一直做J2EE的开发工作。这个技术我自己找了一些资料看了一周，也感觉没什么头绪， ...… 查看全部问答∨	wince sql server CE开发的问题请问大家有做wince sql ce开发的吗？我遇到了一个问题，就是将应用程序deploy到ebox上，总会说can\'t find P/Invoke DLL:sqlceme30.dll 我把网上说的方法都试过了，还是报相同的错.... 真的是没办法了，大家给支个招吧，谢谢！！！！我试过的 ...… 查看全部问答∨
网络开发笔记13_Udp数据采集一 UDP Socket 前面我们学习了TCP Socket以及TCP数据的采集与存储。现在我们来看下UDP Socket以及UDP数据的采集。 UDP协议在IP协议之上运行。UDP协议用于哪些无可靠性、响应、传输层流控制要求的应用。它很简单 ...… 查看全部问答∨	STMCU Pls contact me if you do ST-MCU. I need them. my qq: 35585568 Thanks!… 查看全部问答∨
求助：PWM信号调不出来芯片：STM8S903S TIMER5的CH1通道输出占空比可调（256档）的PWM信号，程序如下： void out_pwm1(void)//由定时器TIM5的第一通道输出一路PWM信号，控制输出脉宽 { pwm_pot1=0x7f;（设个常值，实际 ...… 查看全部问答∨	DS1302相关，各位大大帮帮忙看看啊··· 以下代码在串口调试助手上显示： ...… 查看全部问答∨

对于verp机器人仿真平台学习入门，请给一个学习大纲学习VERP（Virtual Electronics Robot Programming）机器人仿真平台是一个很好的选择，尤其对于电子领域的人士。以下是一个学习VERP的基本大纲：1. 了解VERP平台理解VERP是什么，它的作用和功能。深入了解VERP的优势，以及它如何在电子领域中发挥作 ...… 查看全部问答∨	请尽可能详尽地说说国外卷积神经网络入门当你开始学习国外的卷积神经网络（CNN）时，以下步骤可以帮助你入门：1. 深入理解卷积神经网络：了解CNN的基本原理：掌握CNN的基本概念，包括卷积层、池化层、全连接层等，以及它们在图像识别等任务中的应用。学习CNN的结构和工作原理：了解CNN的整 ...… 查看全部问答∨
对于pcb工程入门，请给一个学习大纲学习 PCB 工程是理解和设计电子设备的重要组成部分。以下是一个适合初学者的 PCB 工程入门学习大纲：1. 了解 PCB 工程的基本概念和流程学习 PCB 工程的定义和基本概念，了解其在电子设备设计和制造中的作用。了解 PCB 工程的主要流程，包括需求分析 ...… 查看全部问答∨	对于pcb 底片设计基础入门，请给一个学习大纲以下是 PCB 初学的学习大纲：第一阶段：基础知识PCB 设计基础：了解 PCB 设计的基本概念、流程和原理，包括原理图设计、布局设计、布线设计等。元件和器件：了解 PCB 中常见的元件和器件，如芯片、电阻、电容、连接器等，以及它们的功能和特性。PCB ...… 查看全部问答∨
对于smt电脑操作入门，请给一个学习大纲以下是针对 SMT 电脑操作入门的学习大纲：1. 计算机基础知识熟悉计算机的基本操作系统，如 Windows。学习计算机的基本硬件组成和工作原理，包括 CPU、内存、硬盘等。2. SMT 设备控制软件学习 SMT 设备控制软件的基本功能和操作界面。掌握软件的安装 ...… 查看全部问答∨	对于卷积神经网络cnn入门，请给一个学习大纲以下是卷积神经网络（CNN）入门的学习大纲：1. 机器学习和深度学习基础了解机器学习和深度学习的基本概念和发展历程。理解神经网络的基本原理和工作机制。2. 卷积神经网络概述了解卷积神经网络的基本结构和原理。学习卷积层、池化层、全连接层等组 ...… 查看全部问答∨
单片机如何自学入门作为电子工程师，你有很好的技术基础，自学单片机入门可以通过以下步骤：选择合适的单片机: 首先，选择一款常用的单片机进行学习。常见的选择包括AVR、PIC、STM32等系列。你可以根据个人偏好、项目需求和学习资源的可用性来选择合适的型号。学习基 ...… 查看全部问答∨	我想单片机系统入门，应该怎么做呢？单片机系统是由单片机芯片、外围电路、软件程序和相应的开发工具组成的一个整体系统。要学习单片机系统，您可以按照以下步骤进行：了解单片机基础知识：学习单片机的基本原理、工作方式、内部结构以及常见的单片机类型和品牌。学习单片机编程：掌 ...… 查看全部问答∨
对于pcb 维修入门，请给一个学习大纲以下是一个 PCB 维修入门的学习大纲，适用于初学者：第一阶段：理论基础和准备工作了解 PCB 结构和功能学习 PCB 的基本结构和工作原理，了解不同类型的 PCB 和其在电子设备中的作用。掌握基本工具熟悉常用的 PCB 维修工具，如万用表、示波器、烙铁 ...… 查看全部问答∨	请问能否详细地讲解fpga的编译原理呢？ FPGA（现场可编程门阵列）是一种可以编程的硬件设备，它允许用户根据需要设计和实现自定义的数字电路。FPGA的编译过程是一个复杂的过程，涉及到多个步骤，下面我将简要介绍FPGA编译的基本原理和步骤：设计输入：首先，设计师需要使用硬件描述语言 ...… 查看全部问答∨

2020年09月15日 | 基于ARM单片机的高精度电子秤设计与实现

1、系统框图简介

2、理论分析与计算

2.1、电桥驱动电路分析

2.2、模数（A/D）转换器分析

2.3、数据处理分析

3、硬件设计

4、软件设计

5、实物制作与系统测试

6、结论

设计资源培训开发板精华推荐

2020年09月15日 | 基于ARM单片机的高精度电子秤设计与实现

1、系统框图简介

2、理论分析与计算

2.1、电桥驱动电路分析

2.2、模数（A/D）转换器分析

2.3、数据处理分析

3、硬件设计

4、软件设计

5、实物制作与系统测试

6、结论

设计资源 培训 开发板 精华推荐

设计资源培训开发板精华推荐