基于HX710A的高精度电子秤设计

18 | 电子制作 2017年6月
1�系统设计及原理
当被测物体放在秤盘上时，在重力作用下将压力传送给称重传感器，该传感器的桥式电阻因受力而发生形变，其阻值随之发生变化，导致电桥失衡输出信号，经过信号调理电路形成稳定的、与质量成比例的差分电压信号，通过A/D 转换器HX710A 将模拟电压信号转换为高精度的数字信号，经过单片机相应处理后在LED 上显示当前物体的重量。

根据实际需求系统配置了键盘、串口转换及声光报警等模块，系统结构如图1所示。

图1 系统框图
本文设计的电子秤内分度为1g，最大称重为15kg，分度数为15000，因此A/D 转换芯片的位数至少为14（214=16384>15000）。

考虑到设计精度要求及噪声等因素的影响，一般要求A/D 转换精度为设计要求的10倍以上[5]，所以A/D 转换器至少为18位（218=262144>15000×10）。

本设计采用了一款具有海芯科技集成电路专利技术，专为高精度电子秤设计的24位A/D 转换芯片HX710A。

由于采用串行设计，只需2个I/O 口即可实现所有控制功能。

与同类型的芯片相比，该芯片具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强、成本低等优点，保障系统的可靠性。

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。

芯片内集成时钟振荡器和温度传感器，系统温度可直接读出用于温度补偿。

同时具备上电自动复位功能，简化了初始化过程。

在传感器输出信号与A/D 转换之间增加滤波电路，提高系统抗干扰能力。

单片机P2�2管脚为A/D 发送数据提供时钟信号，转换后的串行数据通过P1�5管脚传输到单片机，电路如图2所示。

图2 HX710A 转换电路
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电子电路设计与方案
■2�2 称重传感器
为满足设计要求及电子秤行业标准，称重传感器选用深圳尔达盛传感科技公司专为电子秤或工业过程测力控制而设计的CL611，该传感器额定载荷为2～15kg，灵敏
度1�0±10%(mV/V)，非线性、滞后及重复度均为0�05%F�S，零点温度影响0�2%F�S/10℃，灵敏度温度影响0�3%F�S/10℃，安全过载范围150%F�S [1]，同时具备零位及满度温度补偿、长期稳定性好，符合设计要求。

该传感器的激励电压为5～10VDC，为满足A/D 转换精度的要求，传感器电源使用系统统一电压VCC，输出信号直接接到信号调理电路，如图2中LOAD CELL 处。

■2�3 单片机
为提高电子秤的便携性，同时降低生产成本，本设计采用了中颖SH79F165作为主控MCU，它是一款高速高效率8051兼容单片机[2]，28针贴片封装，占用空间小，在同样振荡频率下，比传统8051系列芯片具有更快的运行速
度，性能更优越。

内建资源丰富：16KB Flash ROM，256B RAM，20位A/D（可用于电压检测），无需额外扩展即可满足复杂程序设计，512B EEPROM 则可用于保存设置、标定参数等。

具备两种低功耗工作模式，可有效提高电子秤的待机时间，增强便携性。

根据实际需求设计了电压检测、按键、程序下载接口、充电控制等功能，主控电路如图3所示。

■2�4 LED 显示
为简化电路设计，数据显示采用深圳天微的串行LED 驱动芯片TM1628。

该芯片支持多种显示模式（10段×7位～13段×4位），8级亮度调节，串行接口控制，只需4个管脚即可控制2片TM1628实现主界面、客户界面的显示及报警提示功能。

该芯片具有很强的可编程性，控
制灵活，电路设计简单，主界面控制电路如图4所示，图中SEG1~8用于七段数码管显示，GRID1~6用于6位数字显示，GRID7及SEG2~7用于电压强度显示，SEG9/10及GRID5~7用于报警提示。

图4 LED 控制电路
3�软件设计
软件开发平台为Keil uVision4，采用C 语言模块化、结构化设计，便于程序阅读与调试，同时增强系统可靠性。

根据设计要求，程序分为初始化、A/D 转换、LED 显示、按键中断处理（标定/清零/参数设置）、报警处理、电压检测等模块。

程序流程如图5所示。

主程序如下：
#include “allHeaderFile�h”void main(void)
{ initSystem(); //初始化系统 while(1) {
readADC(); //读AD 数据
ledDisplay(); //数据显示
图3 主控电路
图5 程序流程图
4�系统测试
根据国家标准JJG555-1996《非自动秤通用检定规程》和JJG-97《数字指示秤检定规程》要求，使用M1级砝码对本系统进行测试。

15kg电子秤III级要求，检定分度值e=5g时，称重0～2500g内许可偏差±2�5g，参考文献
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＊ [3]TM1628 LED驱动控制专用电路�深圳市天微电子有限公司�＊ [4]郭天祥�新概念51单片机C语言教程�电子工业出版社�2009�1�＊ [5]罗及红�一种高精度的电子秤设计�计算机测量与控制�2010�18(8)�1955-1958�
（上接第53页）
至此，得到十字形中心点center的坐标(),X Y。

绘制出四个直线交点及中心点center，如图12所示。

3�结语
本文研究利用OpenCV计算机视觉库提取导弹目标图像的十字形标记点中心位置，仿真实验证明该方法能快速准确的提取出导弹目标图像的十字形标记点中心位置。

导弹电视成像导引系统根据众多标记点的中心位置确定出目标的姿态和方位，引导导弹精确命中目标，提高制导精度和准确率。

同时，这种十字形标记点定位方法也可以应用于FOG 贴合、COG封装、贴片机、丝网印刷、晶圆定位以及其他有关十字形标记点提取定位的场合。

参考文献
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