基于TM4的简易电子秤设计

该设计实现了基于TM4的简单电子秤。电子秤以TM4为控制核心，单根电桥和由电阻应变仪制成的钛合金悬臂用作称重传感器，同时，INA128差分放大小电压，零位校准，使用ADS1110用于A / D转换，将其发送到TM4进行处理，并在TFT彩色屏幕上显示，以实现称重，定价，去皮等功能。在数据处理中，对AD样本的电压值和实际数据进行MATALB拟合和分析，从而获得变化关系。电子秤是一种现代称重工具。在生产和生活中广泛使用。精度是其设计的核心和难点。该系统设计的简单电子秤通过特殊的称重传感器模块实现压力和电信号的转换。信号处理模块抑制共模信号并放大弱信号，并添加调零电路。后级高精度16位AD数据采集和处理模块有效。保证精度，该系统可在0-500g范围内实现精确称重，误差为0.5g，精度可达1％。此外，该系统使用TM4作为控制核心，用于通过双TFT彩色屏幕进行数据处理和图像数据显示。该系统由称重传感器模块，信号处理模块，数据采集模块，控制模块，显示模块和电源模块组成。系统的整体框图如图1所示。2.系统硬件设计2.1传感器模块的重量（作为机械信号）需要先转换为电信号，然后才能收集。这个过程可以通过电阻应变计来实现，但是电阻应变计的有效应变范围（300±0.2Ω），电阻变化很小，同时使用单个电桥来放大电压信号，同时，附着在应变计上的金属材料也具有很高的灵敏度。冲击很大，该系统使用具有良好弹性和恢复性的钛合金板作为称重杆，从而大大提高了系统的灵敏度。 2.2信号处理模块电桥输出的差分信号仍然很弱，并且存在较大的共模干扰和失调电压，需要对其进行处理，其中包括信号放大和归零电路。信号放大电路：电桥输出的差分信号的共模干扰较大。 TI公司的仪表放大器INA128用于放大电桥输入的差分信号，以有效抑制共模信号。电桥的输出信号微弱，需要放大。多级放大器电路可实现约60dB的增益。从噪声公式可知，第一级放大系数应尽可能大以减小总噪声。综合考虑，第一阶段使用INA128进行50倍放大（Rg = 1k），第二阶段使用低噪声运算放大器OPA227进行反相放大和微调。放大，同时去耦电源，滤除交流干扰。该放大器电路具有低噪声，高共模抑制比，并有效地放大了差模信号。该电路如图2所示。信号调零电路：桥式传感器具有固有的失配，桥式电阻传感器具有固有的电压差。为了更好地检测和计算信号，需要调零电路。信号放大后，连接至减法器进行调零和校准，解决了系统的非线性问题并提高了精度。调零电路如图3所示。2.3数据采集模块AD采样分辨率是高精度测量的关键。为了在0-500g范围内达到0.5g的最大误差，AD分辨率必须大于10位。 TI的16位精度ADC：ADS1110。控制，显示和电源模块控制模块使用TI的32位单片机TM4，显示模块使用两个TFT彩色屏幕，以一种方式作为主显示屏（卖方角度）来显示菜单和详细的设置信息，以及作为辅助显示的另一种方式（买方的角度）显示单价和其他信息人性化设计，省去了电源模块。 3.系统软件设计系统软件设计分为：AD采样数据处理，LCD简易图形界面显示，键盘输入设置。主要流程如图4所示。TM4对AD采样的信息进行数字滤波，并在多次采样和求平均后获得结果，以提高准确性。简单的图形界面由不同的界面窗口和窗口控件（键）组成。主界面和设置界面直观，键盘清晰。功能设置，主界面负责显示：物品名称，单价，重量，总物品价格，设置界面可设置不同物品的单价，剥离功能； 4.测试结果分析，以测试准确性在系统中，每5克1克至500克添加砝码进行称重。稳定后，显示屏将显示ADC收集的实际数据，并且总共获得49个点。这些数据通过MA-TALB软件进行拟合，并且可以通过分析获得拟合结果（图5）：设计的电子秤采样值和实际重量近似线性变化，并且具有较高的准确性。 5.结束语该系统很好地实现了高精度简单电子秤的生产。在材料方面，我们选择了具有出色弹性的钛合金，在电路上使用仪表放大器来抑制共模，降低噪声并添加调零电路，并使用高精度AD采样并使用MATALB进行拟合分析有效地提高了准确性。该系统实现了1-500g的称量，最大误差为0.5g，精度达到1％。