介紹了在四片應變電阻片組成的全橋電阻橋電路的基礎上實現較高精度簡易電子稱的過程。 四片常用120Ω 精密鉑金應變電阻片組成全橋電阻橋電路，通過調零電路、前級放大、低通濾波、后級精密放大、AD 采樣，實現簡易電子稱的基本功能。論述了實現對懸梁臂的形變檢測，對微小信號實現放大。 系統通過低通濾波器以及零漂移，自調零放大器實現對噪聲的抑制，以及對有用信號的放大與檢測。

本文介紹了一個以電阻應變片為稱重傳感器的簡易電子秤。 稱重范圍 5．00g～500g；重量小于 50g，稱重誤差小于 0．5g；重量在 50g 及以上，稱重誤差小于 1g，且可以數字顯示，具有去皮，設置單價（元／ 克），可計算物品金額并實現金額累加的功能。

1.硬件設計方案

系統以 STC89C52 為主控制器，通過程控功率放大電路和嘯叫檢測與抑制電路實現帶嘯叫抑制的音頻功率放大系統。 硬件電路主要包括電阻應變式稱重傳感器、單片機、前級低噪聲放大、低通濾波器、后級精密放大，AD 采樣模塊。 用 Altium De-signer 設計 PCB，具體系統框圖如圖 1 所示。

擴展的內容主要有機械調零電路、 顯示屏接口、ADC 采樣基準電壓產生模塊。

1．1 傳感器電路電路設計

設計采用四片阻值同為 120Ω 的精密鉑金電阻應變片組成全橋差動電阻橋。 該電路輸出的是差分有用信號，因此后一級電路需要用差分放大電路實現對有用信號的放大。

1．2 前級放大電路模塊設計

如圖 4 所示為前級放大電路原理圖。

設計采用 AD620 是一款低成本、高精度儀表放大器，具有功耗低，噪聲小及供電范圍廣的特點，僅需要一個接在引腳 1 和 8 上的外部電阻 RG 來設置增益 ，增益范圍為 1 至 10000，并且該電路產生的噪聲和漂移也很低。

RG ＝ 49．4kΩ

G－1

AD620 的參考電壓為 2．5V，實現差分輸入 ，輸出時在差分放大信號上疊加直流參考電壓 2．5V。

1．3 低通濾波電路模塊設計

設計采用 OPA333 是一款理想的具有自調零和零漂移功能的軌至軌輸出的精密放大器， 使用 OPA333 芯片搭建有源濾波器對電路進行低通濾波。 因為經過前級放大電路，信號疊加有一個基準電壓的直流分量， 低通濾波器并不會對直流信號進行衰減，可以有效地對電路中的高頻噪聲信號進行衰減。

OPA333 的輸入電壓范圍為 1．8V～5．5V， 因此需要將其參考地設為 2．5V，實現以 2．5V 為基準，對交流信號進行濾波。

1．4 后級放大電路模塊設計

設計采用 OPA333 是一款理想的具有自調零和零漂移功能的精密放大器，使 OPA333 具有十分好的失調電壓，基本不會引入多余的噪聲。

OPA333 的輸入電壓范圍為 1．8V～5．5V，，因此需要將其參考地設為 2．5V，以滿足電路的需求，對交流小信號進行放大。 使最終輸出電壓范圍在 2．5V～5V 之間變化。

OPA333 放大的要求是在滿足 AD 采樣輸入電平的情況， 盡量放大信號， 但是輸出的信號的范圍要在 2．5V 到 5V 之間，保證信號不會削頂失真。 要保留一定的裕量，保證放大器的正常工作，以及保證電子秤去皮功能的正常。

2.程序設計

本題主控芯片選用 STC89C52。 該款芯片具有操作簡單，性能良好，性價比高的優點。 由于 89C52 芯片未集成 AD 芯片，所以選用了一款 12 位 AD 采樣芯片 TLC2543。

程序主體思路是單片機通過輪詢方式， 查詢 AD 芯片數據采集情況及 4*4 矩陣鍵盤輸入情況。 通過計算將結果通過1602 液晶屏幕顯示出來。

功能一：通過 AD 采樣電壓， 換算出重量； 功能二： 鍵入單價；功能三：去皮；功能四：累加；仿真截圖如圖 7。

3.簡易電子稱數據測量

 時間：2016 年 7 月 26 日～2016 年 7 月 28 日 室內溫度：28℃。

測試儀器為：UNI－T UT805A 萬用表；MOTECH LPS305直流穩壓電源；Tektronix TDS 1012 數字示波器。

3．1 測試方案與測試數據

首先為了得出系統輸出電壓與物體重量之間的關系， 假設輸出與放置的物體質量之間存在線性關系， 對簡易電子稱從空重開始測量，驗證它們之間是否滿足線性關系，通過測得的多組數據進行分析數據。

使用隨機測量法對得出的輸出電壓與物體重量之間的關系進行檢驗，先對 20g 之前的物體進行全部抽樣測量，對之后的物體進行隨機選擇質量進行測量，看顯示是否符合標準。

3．2 誤差分析

由于采用 12 位 ADC 采樣輸出， 雖然 ADC 的精度已經達到設計要求，但是 ADC 直接采樣會有略微的誤差。 電路的噪聲、環境的噪聲，經過放大電路會對最后的輸出造成較大的干擾。 由于輸入信號的電壓只有 μV 級別， 和運放的輸入失調電壓和溫漂都在同一個數量級，以及使用的運放的電阻的熱噪聲，都會對輸出造成影響。