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电桥电路上的应变片发生弹性应变可转化为电阻值变化，还需要将电阻的变化值转化为电压或电流的变化值，此电路称为—电阻应变式传感器的信号调节电路[5]。
在理论研究中都是假定应变片的参数变化很小，所以一般是线性特征。在本课题中采用差动电路来克服非线性误差：测量元件的应力状态是不相同的，这两个应变片一个受拉力，一个受压力，应变方向正好相反，工作性质相反，工作时将两个应变片接入电桥的相邻臂，以达到补偿非线性的作用，如图2.2所示半桥差动电路。
R1+?R1UoR2-?R2R3R4U
图2.2 半桥差动
半桥的输出电压如公式（2.1）所示：
UO?U?R1? （2.1） 2R1本课题中采用的是四个应变片全桥差动补偿电路，对桥之间所受的力的方向一致，相邻的两桥臂之间所受到的力的性质相反，当金属应变片发生形变，相邻的桥臂之间形成补偿作用，如图2.3所示为全桥差动电路。
R1+?R1U0R2-?R2R3-?R3R4+?R4U
图2.3 全桥差动电路
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全桥的输出电压如公式（2.2）所示：
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?R1 （2.2） R1本课题设计中所采用的是全桥式差动压力传感。
2.3 模数转换器A/D的选择
本课题设计要求的测量范围5Kg内，测量精度达到0.1%。根据课题精度要求，所以至少需要采用的10位的ADC才能满足需求，但市场上10位的ADC并不多见，而且选择这样独立的ADC需要外接的电路，包括稳压电源、片内的时钟振荡器等，还需要对芯片内部的寄存器编程，具有一定的繁琐性。综合查找的资料，在比较之下选择的24bit的HX711这款芯片，因为它是专门针对于称重设备开发的一款ADC。由所需要达到的精度可以算出所需要的ADC需要的位数如公式（2.3）所示：
1?0.001 （2.3） n2可以得到n=10时满足0.001精度的要求，则使用10位的ADC它的分辨力如公式（2.4）所示：
5000g?5g （2.4） 210但是这样的只是理论中计算出来的值，在实际应用中还是有很大的误差，其中会有环境因素，焊接工艺等带来的误差，所以为了适应现实生活中的需要，选择高精度的AD才能够更好的满足生产生活中的需要，使用HX711模数转换AD,其所达到的精度如式（2.5）所示：
1?0.00000006 （2.5） 242则其分辨力可以达到0.0003g如公式（2.6）所示：
5000g?0.0003g （2.6） 224这是理论上可达到的最小灵敏度，但是在实际应用中并不能测得如此的精确。高精度的HX711，对于传感器输入的的小信号可以直接采用，更多的好处是HX711芯片本身也集成了可编程反相程控放大器，为了适应不同环境，提高分辨力和测量精度，所以选择带有可变增益的放大器，智能仪器含有处理器芯片，内置的程序被用来选择控制放大器的增益，这就是智能仪器中的程控放大器 [6]。程控放大器又可分为程控反相放大器、程控同相放大器，程控反相放大器如图2.4所示，HX711无需编程选择放
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路选择器，比如OP07与CD4066。
反相程控放大器的增益公式如公式（2.7）所示：
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大增益，具有自动选择的功能。如果是采用了低精度的AD，则必需增加放大电路和多
RfUO （2.7） K???UIR1RfR1R2
图2.4 程控反相放大器
在本课题中已经采用了HX711模数转换AD，这个芯片是一个集成芯片，包括了稳压电源和可编程放大器等外围电路。
2.4 键盘的选择
独立式按键：单片机的I/O口既可以作为输出也可作为输入使用，一个按键占用了单独的一个I/O口，所以这样会浪费I/O的资源。
矩阵式按键：在超过一定数量的按键之后起到节省I/O口的作用，按键被排列成行列形式，每条水平线和垂直线在交叉处通过一个按键加以连接，实现按键接线之间的导通，在后期的制作中如果按键只是用来清零、复位等简单操作可选择独立式键盘，在后期制作中满足不了功能需求所以实物中采用了薄膜式矩阵键盘。
2.5 液晶显示器的选择
LCD1602：显示的内容是32个字符，分上下两行显示，每行可显示16个字符，虽然只能显示两行字符，但包含了本课题的显示需求，但不能显示汉字字符，还具有微功耗，体积小，显示内容丰富，超薄轻巧的特点。
LCD12864：显示的内容是128*64，可现实64行，每行128个字符。对于显示内容丰富的仪器还可以显示中文字符，更适用于生产生活需要。
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2.6 本章小结
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综上所述在本课题中所采用的液晶显示器是LCD1602满足本课题需求。
在本章中主要介绍了电阻应变式传感器中的桥式测量电路，根据精度确定模数转换芯片以及采用的是矩阵式的薄膜键盘的原因，LCD1602与LCD12864的比较，确定了器件是做实物基础。
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3 基于单片机电子称设计的硬件系统设计
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数据处理和控制核心是STC89C52RC单片机，为实现电子称系统的基本控制功能的提供硬件和软件支持。最小系统包含了晶振电路和复位电路，数据采集模块扩展了压力传感器、前级放大电路和模拟-数字转换电路。人机界面部分为4*4矩阵式键盘输入和1602点阵式液晶显示，以及报警电路。可以直观的看到单价，重量，总价，使用方便经济。
3.1 全桥式压力传感器
当压力传感器的应变片受到外界力时，就将力转换成弹性敏感元件电阻的变化。桥式传感器由电阻应变片和测量线路两部分组成，而电阻应变片产生的误差，主要来源于温度的影响，相对两臂上电阻受到温度的变化产生的变化值是相同的，对桥之间起到误差补偿作用，所以采用了全桥压力传感器，电阻应变式压力传感器如图3.1所示。
托盘应变片应变片图3.1 电阻应变式传感器
传感器的精度对电子称最后的测量精度有着至关重要的影响，所以本课题选择了专门用于称重的高精度电阻应变式传感器。通过金属的弹性敏感元件产生的形变将被测量的压力转换成电阻值的变化，电阻值变化导致输出电压值发生改变，5Kg是本课题的测量要求范围，精度需要达到0.1%，托盘的自重也要考虑在内，为了避免超重损坏传感器，因此，选择的传感器量程应当超过5Kg。电桥平衡状态为R1＝R2＝R3＝R4，托盘上被放入砝码ΔR1＝ΔR2＝ΔR3＝ΔR4=ΔR，4个桥臂上的电阻发生相同的变化时，其桥路输出电压U与ΔR成正比，其原理图如图3.2所示。