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1. 阻值：120欧±1欧

2. 基层尺寸：108*6mm
3. 丝栏尺寸：100*3mm
4. 引线长度：镀银线4CM
5. 基层材料：酚醛-环氧
6. 丝栏材料：进口康铜
7. 供电电压：3-10v
8. 灵敏系数：2.1士2%
9. 机械滞后：1.2um/m

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1.2.2电阻应变片BF1K-3AA

该应变片基底材料采用改性酚醛基底，用康铜箔制成删丝,采用全封闭结构。可同时实现温度自补偿和蠕变自补偿。其余特性参数如下：

1. 电阻值®：1002±0.1
2. 灵敏系数：0±1%
3. 基底尺寸：7.3*4.1mm
4. 丝栅尺寸：3*3.1mm
5. 室温应变极限：20000 um/m
6. 室温绝缘电阻：10000ＭΩ
7. 室温绝缘电阻：10000ＭΩ

1.2.3电阻应变片BF120-3AA

1. 该应变片的主要参数如下：
2. 阻值：120Ω±3Ω
3. 基层尺寸：6.6*2mm
4. 丝栏尺寸：3*2.3mm
5. 引线长度：3-5CM长漆包线
6. 基层材料：酚醛
7. 适合温度：-30℃-60℃

1.2.4 运放OP07

OP07芯片是一种低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路。由于OP07具有非常低的输入失调电压（对于OP07A最大为25μV），所以OP07在很多应用场合不需要额外的调零措施。OP07同时具有输入偏置电流低（OP07A为±2nA）和开环增益高（对于OP07A为300V/mV）的特点，这种低失调、高开环增益的特性使得OP07特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等方面。

特点：

1. 1. 1. 1. 超低偏移： 150μV最大 。
            2. 低输入偏置电流： 1.8nA 。
            3. 低失调电压漂移： 0.5μV/℃ 。
            4. 超稳定，时间： 2μV/month最大
            5. 高电源电压范围： ±3V至±22V
            6. 共模抑制比：100 db

1.2.5运放LM358

LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与 电源电压无关。[]它的使用范围包括传感放大器、直流增益模组,音频放大器、工业控制、DC增益部件和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。

lm358特性：

1. 1. 1. 1. 内部频率补偿
            2. 直流电压增益高(约80dB)
            3. 单位增益频带宽(约1MHz)
            4. 电源电压范围宽：单电源(3—30V);双电源(±1.5一±15V)
            5. 低功耗电流，适合于电池供电
            6. 低输入偏流
            7. 低输入失调电压和失调电流
            8. 共模输入电压范围宽，包括接地
            9. 差模输入电压范围宽，等于电源电压范围
            10. 输出电压摆幅大(0至Vcc-1.5V)

1.2.6  A/D转换 AD7888

AD7888是8路12位的串行接口ADC，采用4线SPI通信。具有体积小低功耗等特点.使用2.7 V~5.25 V单电源工作;最大转换率为125 kSPS；其输入采样保持电路在500 ns 内取一个信号；采用单端采样方式；包含8个单端模拟输入(AIN 1~AIN 8;·每个通道的模拟输入范围为0~Vref:其片内2.5V基准可用作基准源.用户可通过REF IN/REF OUT 引脚对其进行访问·也可通过此引脚向AD7888 提供外部基准电压

1.2.7  A/D转换 AD571

AD571是逐次比较型、10位,单片集成模/数变换器(ADC)。该芯片将D/A转换电路、参考电压源﹑时钟发生器、比较器、逐次比较寄存器及输出缓冲器集成在一个芯片上.并有三态输出,所以很容易与微控制器接口。

主要性能：

1. 逐次比较型;
2. 三态缓冲输出﹔
3. 易与微控制器接口﹔
4. 片内含有温度补偿的参考电压源;
5. `双电源供电﹔

1.2.7  HX711称重传感器专用A/D芯片

HX711是一款专为高精度称重传感器而设计的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，具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点。

该芯片与后端MCU芯片的接口和编程非常简单，所有控制信号由管脚驱动，无需对芯片内部的寄存器编程。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，用于系统参数检测。

芯片内提供的稳压电源可以直接向外部传感器和芯片内的A/D转换器提供电源，系统板上无需另外的模拟电源。芯片内的时钟振荡器不需要任何外接器件。上电自动复位功能简化了开机的初始化过程。

1.3 方案设计

方案一：

使用BF1K-3AA应变片手工搭建半桥差动测量电路采集数据，OPO7作为放大电路，经过12位的AD转换器AD7888之后送给单片机进行数据处理。

方案二：

使用BF120-3AA应变片手工搭建半桥差动测量电路采集数据，放大电路使用LM358，10位的AD转换器AD571作为ADC，其自带128倍增益，标称非线性度为0.0015%，然后送单片机进行数据处理。

方案三：

使用BF1K-3AA全桥差动电路构成压变传感器采集数据，HX711作为ADC、放大电路，其自带128倍增益，非线性度为0.001%。然后送单片机进行数据处理。

1.4误差分析

1.4.1 半桥测量电路的误差分析

如图为型号为BF1K-3AA的应变片构成的半桥测量电路

其电阻标称值为1002±0.1Ω，其非线性误差为

可见，就测量精度而言，三种方案都满足要求。但是由于A/D转换给电路的精度是0.2%，所以不使用方案二。方案三特点是使用了称重专用带高精度增益的24位AD转换芯片HX711，集成度较高，便于制作。且拥有很高的精度，三者中性价比最高。综上，出于经济和可实现的角度出发，选择方案三作为本次课题的设计方案。

MCU选择51单片机。因为51单片机的功能足以完成本次设计的所有功能。51单片机相对于32单片机而言，价格更为低廉，使用更为方便。显示选择LCD1602。

四、电路设计

1.单片机AT89C51

AT89C51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k Bytes ISP的可反复擦写10000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的ST89C52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。

AT89C51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个 全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。 51单片机有2个定时器中断、2个外部中断。

2.LCD1602

显示采用点阵字符型 LCD 液晶显示，液晶显示模块具有体积小、功耗低、显示内容丰富等特点，现在字符型液晶显示模块已经是单片机应用设计中最常用的信息显示器件。

基本操作时序:

a.读状态:输入:RS=L，RW=H, E=H

b.写指令:输入:RS=L，RW=L, E=H

c.读数据:输入:RS=H, RW=H, E=H

d.写数据:输入:RS=H，RW=L, E=H

3. HX711

本次课题选择HX711实现放大功能和AD转换功能。HX711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，具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点。降低了电子秤的整机成本，提高了整机的性能和可靠性。

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士20mV或±40mV。通道B则为固定的32增益，用于系统参数检测。芯片内提供的稳压电源可以直接向外部传感器和芯片内的A/D 转换器提供电源，系统板上无需另外的模拟电源。

其特点为：

1. 两路可选择差分输入
2. 片内低噪声可编程放大器，可选增益为64 和128
3. 片内稳压电路可直接向外部传感器和芯片内A/D 转换器提供电源
4. 片内时钟振荡器无需任何外接器件，必要时也可使用外接晶振或时钟
5. 上电自动复位电路
6. 简单的数字控制和串口通讯：所有控制由管脚输入，芯片内寄存器无需编程
7. 可选择10Hz 或80Hz 的输出数据速率
8. 同步抑制50Hz 和60Hz 的电源干扰
9. 耗电量（含稳压电源电路）：典型工作电流：<1.7mA, 断电电流：<1μA
10. 工作电压范围：2.6 ~ 5.5V
11. 工作温度范围：-20 ~ +85℃
12. 16 管脚的SOP-16 封装

管脚图如下

数据输出输入通道和增益选择时序如图所示：

当数据输出管脚 DOUT为高电平时，表明A/D转换器还未准备好输出数据，此时串口时钟输入信号PD_SCK应为低电平。当DOUT从高电平变低电平后，PD_SCK应输入25至27个不等的时钟脉冲。其中第一个时钟脉冲的上升沿将读出输出24位数据的最高位（(MSB)，直至第24个时钟脉冲完成，24位输出数据从最高位至最低位逐位输出完成。第25至27个时钟脉冲用来选择下一次A/D转换的输入通道和增益，见下表。

PD_SCK的输入时钟脉冲数不应少于25或多于27，否则会造成串口通讯错误。当A/D转换器的输入通道或增益改变时，A/D转换器需要4个数据输出周期才能稳定。DOUT在4个数据输出周期后才会从高电平变低电平，输出有效数据。

HX711 典型应用电路如下所示：

4.电路图

五、程序设计

称重并显示程序

按键扫描程序

称重程序

HX711****的读程序

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