工程技术 武汉船舶职业技术学院学报 　 ２０１５ 年第 １ 期 基 于 HX711 数 显 称 重 仪 的 设 计 （无锡商业职业技术学院 物联网学院 ，江苏无锡 　 ２１４１５３） 王小娟 摘 　 要 　 利用应变式传感器 、HX７１１ 、AT８９C５１ 模块来设计数显称重仪 ，介绍了称重仪的设计方案以及实施过程中应注 意的问题 。 关键词 　 电阻应变式称重传感器 ；仪表放大电路 ；电子秤专用芯片 HX７１１ ；单片机 中图分类号 　 TM５４ 　 　 文献标志码 　 A 　 文章编号 　 １６７１ － ８１００（２０１５）０１ － ００３６ － ０３ 　 　 本文设计的数显称重仪是基于电阻应变式传 感器 、以单片机为控制核心的称重控制显示系统 ， 测量范围为 ０ － １０kg ，测量精度 ± ２g ，液晶屏显示 测量数据 ，同时可将多次测量数据通过串口送计 算机显示 。 该系统具有精度高 、性能稳定 、操作简 便等特点 。 称重仪设计框图如下图 １ 所示 ： 广泛的应用 。 图 ２ 　 惠斯登电桥构成的检测电路 图 １ 　 称重仪设计框图 １ 　 硬件电路设计 1 ．1 　 称重传感器 电阻应变式称重传感器由电阻应变片 、弹性 体和检测电路等几个主要部分组成 。 弹性体在外 力作用下产生弹性变形 ，使粘贴在他表面的电阻 应变片也随同产生变形 ，电阻应变片变形后 ，它的 阻值将发生变化（增大或减小） ，再经相应的测量 电路把这一电阻变化转换为电信号 （电压或电 流） ，从而完成了将外力变换为电信号的过程 。 检测电路如图 ２ 所示 ，将电阻应变片的电阻 变化转变为电压输出 。 因为惠斯登电桥具有很多 优点 ，如可以抑制温度变化的影响 ，可以抑制侧向 力干扰 ，可以比较方便地解决称重传感器的补偿 问题等 ，所以惠斯登电桥在称重传感器中得到了 称重传感器一般有输入输出共四根线 ，输出 电阻一般为 ３５０ Ω 、４８０Ω 、７００Ω 、１０００ Ω ，输入端一 般会进行一些温度 、灵敏度的补偿 ，输入端电阻会 比输出端高 ２０ ～ １００ Ω ，因此用万用表量一下电阻 值可以判断出输入输出端子 。 1 ．2 　 放大电路 应变式称重传感器输出信号幅度很小 （mV 甚至 μV 量级） ，且常常伴随有较大的噪声 。 对于 这样的信号 ，电路处理的第一步通常是采用仪表 放大器先将小信号放大 。 仪表放大器电路比简单 的差分放大电路具有更好的共模抑制能力 。 放大 的最主要目的不是增益 ，而是提高电路的信噪比 。 本设计中仪表放大器采用了 OP０７ 三运放的结 构 。 如图 ３ 所示 。 当 R１ ＝ R２ ，R３ ＝ R４ ，Rf ＝ R５ ，电路的增益 为 ：G ＝ （１ ＋ ２R１／RG１）（Rf ／R３） 。 由公式可见 ， 电路增益的调节可以通过改变 RG１ 阻值实现 。 1 ．3 　 A／D 转换电路 A ／D 转换器采用电子秤专用芯片 HX７１１ ，这 收稿日期 ： 作者简介 ：王小娟 ，女 ，副教授 ，主要从事电子与电气应用方面的教学和科研工作 。 ６３ 

基于 HX７１１ 数显称重仪的设计 　 　 王小娟 是一款专为高精度电子秤而设计的 ２４ 位 A ／D 转 换器芯片 。 与同类型其它芯片相比 ，该芯片集成 了包括稳压电源 、片内时钟振荡器等其它同类型 芯片所需要的外围电路 。 程序 、液晶显示子程序以及串口通讯子程序 。 其 中 A ／D 转换子程序尤为重要 ，选择不同的输入通 道和增益 ，对应的程序也不同 ，选择 A 通道 ，增益 为 １２８ 的程序如下 。 图 ３ 　 仪表放大电路 输入选择开关可任意选取通道 A 或通道 B ， 与其内部的低噪声可编程放大器相连 。 通道 A 的可编程增益为 １２８ 或 ６４ ，对应的满额度差分输 入信号幅值分别为 ± ２０mV 或 ± ４０mV 。 通道 B 则为固定的 ３２ 增益 ，所对应的满量程差分输入电 压为 ± ８０mV 。 通道 B 应用于包括电池在内的系 统参数检测 。 本设计将仪表放大器输出接至通道 A 模拟差分输入端 ，如下图 ４ 所示 。 始低电平 hx７１１ 的 ２４ 位输出二进制数字量 unsigned long ReadCount （void） ｛ unsigned long Count ； unsigned char i ； ADSK ＝ ０ ；／／ADSK 是 hx７１１ 时钟引脚 ，起 Count ＝ ０ ； while（ADDO） ； for（i ＝ ０ ；i ＜ ２４ ；i ＋ ＋ ） ／／循环 ２４ 次 ，读取 ｛ADSK ＝ １ ； Count ＝ Count ＜ ＜ １ ； ADSK ＝ ０ ； if（ADDO） Count ＋ ＋ ； ｝ ADSK ＝ １ ； Count ＝ Count＾０x８０００００ ；／／第 ２５ 个脉冲 ，对 ADSK ＝ ０ ； return（Count） ； ／／ReadCount （void）子程序 ｝ 返回值为读取的 Count 的 ２４ 位数据量 Count 进行补码处理 图 ４ 　 HX７１１ 应用电路 1 ．4 　 单片机及接口电路 单片机采用 AT８９C５１ 芯片 ，与按键 、液晶 、 计算机接口电路如图 ５ 所示 。 HX７１１ 串口通讯 线接至单片机 P１ ．０ 、P１ ．１ 口 。 经单片机处理后 ， 将称重数据送液晶显示 。 同时将多次测量数据通 过串口送计算机显示 。 ２ 　 软件设计 称重仪的程序主要包括主程序 、A ／D 转换子 ３ 　 电路实施中应注意的问题 （１）检测传感器的输入输出特性往往只在一 定范围内近似线性 ，而在有些范围内明显呈非线 性 。 因此需要准备大量的测试数据 ，以备软件进 行分段处理 。 （２）本次称重传感器的最大输出信号仅为 ４mV 左右 ，而我们采用的仪表放大电路是由三运 放及电阻 、电位器构成 ，运放选择 、电阻阻值的精 度 、PCB 布线等因素都会比集成仪表放大器产生 更大的失调电压漂移误差 ，因此必须在软件硬件 实施中采取措施减少误差 。 ７３ 

武汉船舶职业技术学院学报 　 ２０１５ 年第 １ 期 图 ５ 　 单片机接口电路 ４ 　 结 　 语 对于电类专业学生来说 ，寻找一个合适的综 合实训项目 ，作为课程教学与今后职业岗位之间 的桥梁 ，数显称重仪不失为一个典型案例 。上述 电路只需更改前面的传感器 ，即可实现测温 、测电 压 、测电流等其它功能 ，适用性强 。 参 　 考 　 文 　 献 １ 　 何立民 ．单片机应用技术选编（８）［M ］ ．北京 ．北京航空航天大 学出版社 ，２０００ ：２４０ － ２５５ ． Designing of a Digital Display Weighing Instrument based on HX７１１ WANG Xiao‐juan （Wuxi Institute of Commerce ，Wuxi ２１４１５３ ，China） Abstract ：The strain sensor ，HX７１１ ，AT８９C５１ module is used in the designing of a digital weighing instrument ．This essay introduces the designing scheme of this weighing instru‐ ment ，and points out the problems in the implementation process ． Key words ：resistance strain weighing sensor ；instrumentation amplifier circuit ；the electronic scale chip HX７１１ ；single chip microcomputer （责任编辑 ：谭银元） ８３ 

基于 HX711数显称重仪的设计 作者： 王小娟， WANG Xiao-juan 作者单位： 刊名： 无锡商业职业技术学院物联网学院,江苏无锡,214153 武汉船舶职业技术学院学报 英文刊名： Journal of Wuhan Institute of Shipbuilding Technology 2015(1) 年，卷(期)： 引用本文格式：王小娟.WANG Xiao-juan 基于 HX711数显称重仪的设计[期刊论文]-武汉船舶职业技术学院学 报 2015(1)