基于LM3S811的智能电子秤设计

介绍了以单片机LM3S811为控制核心的智能电子秤设计，该电子秤可以实现基本的称重（称重范围为0～2.999 kg，重量误差优于±5%）、顯示购物清单的功能，并能对液态商品具有去皮功能，还具有超量程和欠量程的报警功能。系统设计结构简单、使用方便、功能齐全，精度高，具有一定的开发价值。

    随着时代科技的迅猛发展，微电子学和计算机等现代电子技术的成就给传统的电子测量与仪器带来了巨大的冲击和革命性的影响。常规的测试仪器仪表和控制装置被更先进的智能仪器所取代，使得传统的电子测量仪器在远离、功能、精度及自动化水平等方面发生了巨大变化，并相应的出现了各种各样的智能仪器控制系统，使得科学实验和应用工程的自动化程度得以显著提高。
　　该次设计以LM3S811单片机为控制核心，采用C语言进行软件设计，硬件则以全桥传感器为主，测量3 kg的电子称，随时可调节测量值，还采用INAL122两级运放，在性价比上大大降低，并能把被测值准确地在LED显示器上显示出来。
　　1 硬件电路设计
　　1.1 总体框图设计
　　硬件部分包括最小系统部分、数据采集部分、人机交互界面和系统电源4大部分。最小系统部分主要包括单片机内部的A/D转换器；数据采集部分由压力传感器、信号的前期处理和A/D转换部分组成，包括半桥测量、精密仪表放大器INA122和单片机控制的A/D采样；人机界面部分为键盘输入、LCD，可以直观地显示重量的具体数字以及方便地输入数据，使用方便；系统电源是用2节干电池3 V提供。系统总体框图见图1。

　　1.2 单元电路设计
　　（1）前级放大电路。
　　INA122是一个两级运放的精密仪表放大器，具有单电源供电、功耗低、精度高、噪声低和输入偏置电流低等特点。仅需调整一个电阻Rg，就能方便地调整放大器的增益。由于整个电路对称，调整时不会造成共模抑制比的降低。放大电路原理图见图2。

　　（2）电子秤检测原理图。
　　电子秤硬件电路主要由TL431稳压电路、半桥测量电路、放大电路、外接3个电阻构成，放大电路6脚接单片机的A/D采样。电路图如图3所示。
　　2 系统软件设计
　　系统的主程序流程框图如图4所示。
　　3 测试方法与仪表
　　3.1 测试方法
　　（1）电子称放平，用万用表电压档红表笔接仪表放大器的输出端黑表笔接地，测出秤盘上没有重物到添加重物、依次增加重物的重量所显示的数据，没有放重物时所显示的数据就是该系统的误差。
　　（2）设置单价，当物件重量变化时，读取相应的金额。
　　（3）使用累计功能，读取总金额。

　　（4）使用汇总功能。
　　3.2 测试数据及测试结果分析
　　（1）测试数据。
　　按照操作方法，对 500～3 000 g的盐进行测试，从小到大，然后从大到小，共测量7个来回，共14次。
　　（2）测试结果与及分析。
　　重量测试结果与误差分析见表1。

4 结语
　　该设计电路结构简单、精度较高，实际所测的误差达到1%，能对液态商品进行去皮操作以及超重报警功能，具有一定的研发价值。