基于AVR单片机高精度电子秤设计

　　本设计是采用AVR单片机作为微控制器，结合压力传感器、AD7705、LCD1602实现的一种高精度多功能数字电子秤。文章详细介绍了系统的硬件电路组成以及软件的开发流程。本设计具有体积小、成本低、精确度高、可靠性高等特点。

　　0 引言

　　随着电子技术和自动化测量技术的不断发展，传统的称重系统在功能、精度、性价比等方面已难以满足人们的需要，尤其在智能化、便携式、对微小质量的测量方面更显得力不从心。近年来，新型单片机的出现和集成电路技术的发展为更新产品设计，研制高性价比的称重控制器提供了条件。本设计采用AVR单片机为控制核心，结合电阻应变式压力传感器和相应的信号采集电路，设计出一种高精度、多功能、低成本的新型电子秤。

　　1 系统总体设计

　　首先由称重传感器采集因压力变化而产生的电压信号，通过A/D转换器将模拟信号转换为数字信号，把数字信号送入AVR单片机，单片机做相应的处理后，得到当前物体重量的数据，并通过LCD显示出来。系统硬件结构如图1所示。

　　系统硬件电路包括A/D转换模块、4×4矩阵键盘模块、LCD模块和蜂鸣器报警模块;软件模块又可分为主程序模块、矩阵键盘扫描模块、A/D转换模块和LCD1602模块。

　　2 系统硬件设计

　　2.1 AVR单片机

　　本设计是选用AVR系列单片机中的ATmega16作为微控制器。ATmega16是基于增强型AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先进的指令集和单时钟周期指令执行时间，ATmega16L的数据吞吐量高达1MIPS/MHz，在片内集成了16kB的可编程FLASH，512B的E2PROM，1kB的片内SDRAM。在外设方面，具有两个可编程的串行UART，8路10位ADC，四通道PWM，并支持SPI、TWI、JTAG接口，允许ATmega16L和其他外设进行高速的数据传输。

　　2.2 称重传感器

　　电阻应变式称重传感器是把电阻应变计粘贴在弹性敏感元件上，然后以适当方式组成电桥的一种将力(重量)转换成电信号的传感器。在电阻应变式称重传感器中通过桥式电路将电阻的变化转换为电压变化。电阻应变式称重传感器工作原理如图2所示。

　　本设计选用湖南宇航公司的SB-B型悬臂式称重传感器，额定量程5kg，灵敏度3mv/V，非线性误差0.03%ES，重复性误差0.02%ES，蠕变(30分钟)O.03%F.S，零点温度漂移0.03%F.S./10℃，温度补偿范围-10～60℃。该系列传感器采用悬臂单剪切结构，过载能力强，受力后自动调心好，具有精度高、长期稳定性好、抗疲劳、抗偏载能力强的特点。

　　2.3 高精度A/D转换