本设计实现了基于TM4的简易电子秤。电子秤以TM4为控制核心；运用电阻应变片搭成的单电桥和钛合金悬梁臂作为称重传感器；同时以INA128来对微小电压进行差分放大；后级以OPA227作为减法器对电子秤进行调零校准；并使用ADS1110进行A/D转化，送入TM4进行处理后在TFT彩屏进行显示，实现称重，计价，去皮等功能。数据处理上对AD采样的电压值与实际数据进行MATALB拟合、分析，得出其变化关系。

1.系统总体设计

电子称是进行称重的现代化工具，在生产生活中广泛使用，精度是其设计的核心与难点。本系统设计的简易电子秤通过特制称重传感器模块实现压力与电信号的转换，信号处理模块抑制共模信号放大微弱信号，并加入调零电路，后级高精度16位AD数据采集处理模块有效保证精度，本系统可实现0-500g范围内的精确称重，误差0.5g，精度可达1%。另外系统采用TM4作为控制核心进行数据处理并通过双TFT彩屏进行图像数据显示。

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，显示模块及电源模块组成。系统总体框图如图1所示。

2.系统硬件设计

2.1 传感器模块

重量作为力学信号需要变为电信号才可以进行采集。通过电阻应变片可实现这一过程，但电阻应变片有效应变范围（300±0.2Ω），阻值变化非常微弱，使用单电桥放大电压信号；同时粘贴应变片的金属材质也对灵敏度有很大影响，本系统使用弹性好、恢复性佳的钛合金板作为称重杆，使系统灵敏度得到很大提高。

2.2 信号处理模块

电桥输出的差分信号仍然很微弱另外存在较大共模干扰及失调电压，需要加以处理，其包含信号放大及调零电路。

信号放大电路：电桥输出的差分信号共模干扰较大，采用TI公司的仪表放大器INA128对电桥输入的差分信号进行放大，有效抑制共模信号；电桥输出信号微弱，需要进行放大，采用多级放大电路实现约60dB增益。由噪声公式知第一级放大倍数应尽量大以减小总噪声，综合考虑，第一级用INA128实现50倍放大（Rg=1k），第二级使用低噪声运放OPA227反相放大，微调放大倍数，同时对电源进行去耦处理，滤除交流干扰。该放大电路噪声低，共模抑制比高，有效放大差模信号。电路如图2所示。

信号调零电路：电桥传感器具有固有失配，桥式电阻传感器有固有电压差，为了对信号进行更好检测计算，需要调零电路。信号放大后接减法器进行调零校准，很好的解决了系统的非线性问题，从而提高精度。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，实现0-500g范围0.5g的最大误差则AD分辨率需在10位以上。采用TI公司的16位精密ADC：ADS1110。

2.4控制、显示及电源模块

控制模块选用TI公司32位单片机TM4；显示模块选用两块TFT彩屏，一路作为总显示器（销售者视角）显示菜单及详细设置信息，一路作为副显示器（购买者视角）仅显示单价重量等信息，具有人性化设计；电源模块略。

3.系统软件设计

系统软件设计分为：AD采样数据处理；LCD简单图形界面显示；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经多次采样取均值处理得到结果，以提高精度；

简单图形界面由不同界面窗口及窗口控件（按键）组成；主界面和设置界面通过键盘直观明了的进行数据功能设置；主界面负责显示：物品名称，单价，重量，物品总价；设置界面能够设置不同物品的单价，去皮功能；

4.测试结果分析

为了检测系统精度，对1g-500g中每隔5g增加砝码进行称重，稳定后显示屏显示ADC采集到的实际数据，共取得49个点，通过MA-TALB软件对这些数据进行拟合，由拟合的结果（图5）分析可得：设计的电子秤采样值和实际重量大约成线性变化，且具有较高的精度。

5.结语

本系统很好地实现了高精度简易电子称的制作。在材质方面，我们选择了弹性极佳的钛合金；电路上使用仪表放大器抑制共模、降低噪声，添加调零电路；使用高精度AD采样并使用MATALB进行拟合分析都有效提升了精度。系统实现1-500g称重，最大误差0.5g，精度达1%。