完整word版电子秤课程设计试验报告word文档良心出品

1、电子设计实验电子科技大学电子称 设计题目:姓 名：学生姓名任务与要求一、任务使用电阻应变片称重传感器，实现电广秤。用硅码作称重比对。二、要求准确、稳定称重：称重传感器的非线性校正，提高称重精度；实现“去皮”、计价功能：具备“休眠”与“唤醒”功能，以降低功耗。电子秤第一节绪论摘要随着科技的进步，在日常生活以及工业运用上，对电子秤的要求越来越：高。常规的测试仪器仪表和控制装置被更先进的智能仪器所取代，使得传统的电 子测量仪器在远离、功能、精度及自动化水平定方面发生了巨大变化，并相应的 出现了各种各样的智能仪器控制系统，使得科学实验和应用工程的自动化程度得 以显著提高。影响其精度的因素主要有:机械结

2、构、传感器和数显仪表。在机械 结构方面，因材料结构强度和刚度的限制，会使力的传递出现误差,而传感器输出 特性存在非线性，加上信号放大、模数转换等环节存在的非线性，使得整个系统的 非线性误差变得不容忽视。因此,在高精度的称重场合，迫切需要电子秤能自动校 正系统的非线性。此外，为了保证准确、稳定地显示,要求所采用的ADC具有足 够的转换位数，而采用高精度的ADC.自然增加了系统的成本。基于电子秤的现状, 本文提出了一种简单实用并且精度高的智能电子秤设计方案。通过运用很好的集 成电路，使测量精度得到了大大提高，由于采用数字滤波技术，使稳态测量的稳定 性和动态测量的跟随性都相当好。并取得了令人满意的效

3、果。关键词压力传感器，AD620N放大电路，ADC模数转换，STM32单片机，OLED：显示屏，矩阵键盘，电子秤。1.1引言本课程设计的电子秤以单片机为主要部件，利用全桥测量原理，通过对电 路输出电压和标准重量的线性关系，建立具体的数学模型，将电压量纲（V）改 为重量纲（g）即成为一台原始电子秤。其中测量电路中最主要的元器件就是电 阻应变式传感器。电阻应变式传感器是传感器中应用最多的一种，本设计采用全 桥测量电路，是系统产生的误差更小。输出的数据更精确。而AD620N放大电 路的作用就是把传感器输出的微弱的模拟信号进行一定倍数的放大，以满足A/D 转换器对输入信号电平的要求。A/D转换的作用是

4、把模拟信号转变成数字信号, OLED最后由然后把数字信号输送到显示电路中去，进行模拟量转数字量转换, 屏幕显示出测量结果。配置有矩阵键盘可以对电子秤进行一定的操作如去皮，计 价，并可当下手动录入价格，并显示价格。1. 2系统的设计与理论分析2. 2.1系统设计根据设计要求，设计的主要内容如下：1）利用电阻应变式传感器，并采用全桥测量电路2）设计一款电子秤，利用OLED屏幕显示被称物体的重量3）利用矩阵键盘对电子秤进行去皮，计价，录入价格的操作。4）电路分成以下几个部分：a .运放电路b.电路的滤波及电压跟随器电路c.单片机数据处理及控制电路，包括矩阵键盘，OLED屏幕等。d.双电源供电及变压电

5、路。1.2.2基本工作原理及原理框图单电源10V 双电10V 单电 源供电3.3V供电源供电图：基本硬件系统结构图电阻值发生改变，全桥电阻应变式传感然输入电压，当标准重物放 置在传感器之上时，仪表放大10mV到3mV变化范围约为使加载到全桥电路上的输出电压发生变化，运用AD620X单片机中STM32送至搭建的电压跟随器电路滤波。LM358并经过电路将微弱模拟信号放大，进行A/D模数转换，将模拟信号转变成单片机能够识别的数字信号，并且利用单片机控制整个电 路的同时，处理数字信号，并且控制在OLED中显示实时结果。由于其激励电压越高，准确度越高的特性，本次设计使川10V电源供电。2. 2信号放大电

6、路的设计与选择山上文中可知，10V单电源供电的压力传感器输出最大值只有10mV, Stm32的AD 量程为0、3.3V,则可以放大330倍。此处由于信号源仅有10mV,并且放大倍数较大，选用AD620N仪表放大器而非一 般的运算放大器做放大电路，以得到较高的精确度和输出电压的良好的线性性。放大电路为：图3运算放大器电路是一种低功耗，高精度的仪表放大器，它只需要一个外界电阻，即可设AD620 与分离元件组成的仪表放大器相比较具有体AD6201000）。置各种增益（1到5V 均可以。之前曾经使用正积小，功耗低，精度高等优点。电源电压上15V由于 分度值的要3.6V到之间，的单电源供电，但是使用时发

7、现输出电压在L 3V的 双电源供电。10V求，不能满足本题的要求，故选用双电源供电。此处使用49.9kQ，gR由此公式可计算出我们所需要的电阻，放大330倍约需要使用1501-GQ电阻。2. 4电压跟随器电路设计（励电）MU牙之一由于精度要求，为了降低信号的噪声，此处增用一个电压跟随器电路已达成接近 滤波的效果。电压跟随器的显著特点就是，输入阻抗高，而输出阻抗低。一般来说，输入阻抗可以达到几兆欧姆，而输出阻抗低，通常只有儿欧姆，甚至更低。在电路中，电压跟随器一般做缓冲级（buffer）及隔离级。因为，电压放大器的输出阻抗一般比较高，通常在几干欧到几十千欧，如果后级的输入阻抗比较小，那么信号就会

8、有相当的部分损耗在前级的输出电阻中。在这个时候，就需要电压跟随器进行缓冲。起到承上启下的作用。电压跟 随器还可以提高输入阻抗，可以大幅度减小输入电容的大小，为应用高品质的电 容提供保证。此处菜用如图所示的电路。经过电压跟随器处理的信号噪声有明显的减少，使数 据的稳定性提高。电压跟随器）的电路如图所示LM358仪表放大器和AD620X信号部分2. 5单片机数据处理及控制电路3. 5. 1 STM32STM32系列芯片是由ST公司开发并发布系列相关固件库以方便开发人员进行开发的- 款实用性强，功能强大，开发较容易的32位微处理器（单片机）。在工业上适用于高性能、低成 本、低功耗的嵌入式开发。作为款

9、32位单片机芯片，它使用了 ARM公司的Cortex-M3高性 能内核，并集成/12通道的DMA处理器，定时器，3个12位的us级的A/D转换器，2通道 12位D/A转换器,3个SPI接口,2个IIC接口和串行接口 UART,并因其集成度之高及价格低廉 而被广泛使用。在目前的时代发展中，电广产品对于传感器的使用逐渐增多，ADC功能也相应变得重要。而 在这方面，STM32系列芯片上集成的外设ADC也可以算得上非常强大。增强型产品（STM32F103xC.STM32F103xD.STM32F103xE系列为ST推出的增强型产品）内城3个12位的 ADC.每个多达21个外部通道，可以实现单次或多次扫

10、描转换。ADC的结果可以左对齐或右对 齐的方式存储在16位数据寄存器中。对于ADC来说，分辨率，转换时间和ADC类型是最重要的。32的外设ADC有12位的分 辨率，不能直接测量负电压；转换时间是可编程的，采样时间最短为lum： ADC类型则是逐次 比较性的ADCo ADC的参考电压引脚分别为V （模拟参考量正极）V （模DW 拟电源）,V （模 拟参考负极）.V （模拟电源地）和模拟量输入脚（16个）。在过程中，SSARa输入信号经过通道 被送到ADC部件，ADC部件需要收到触发信号才开始进行转换，如EXTI触发，定时器触发或 软件触发。ADC部件接收到触发信号后，在ADCCLK时钟的驱动下对

11、输入通道信号进行采样, 并进行模数转换，其中ADCCLK是来自ADC预分频器的。得到的数据被保存在16位的规则通 道寄存器中，可以通过CPU指令或DMA把它读取到内存（变量）中。在ADC的程序设置上，可以设置多种模式，如同步注入模式，同步规则模式等，并可以进行 多通道的轮流采集等设置，功能强大，简便易用。有STM32在定时器方面，还有同样强大的定时器功能。，ADC系列芯片不仅有强大的32 8个16位的定时器，其中TIM6, TIM7为基本定时器，TIM1, TIM8是高级定时然，其他为通 用定时器。这些定时器有定时，信号频率测量，信号的PWM测量，PWM输出，三相六步电机 控制及编码器接口等功

12、能。ri n c n / 48 4? 4. 4f：rcnrir;nn口W 42 41 4*.l 30 9a 9/AVlCD C 1PC13RTC AF1-WKUP2 匚 23C3 VSSNPC14-OSC32 IN C 3* 3RM3PC15 OSC32 OUT C 433 3RM2PHO-OSC IN C s酸nR11pHi-osc dur ccLOFP483i JB10NRST C 730：)伙9VSSA c 229 3RMVDDA r n28 3PB15PA0-V/KUP1 C 10271PB14C ii2区：PB13阳 2 C122s 1P812也母 费 98d i had0HO2 .

13、工、一 .ic 一 SIISSAL SSA 二忘 。京 京 Sa * 是 mi磐h货磐y落吧?包英巨色,单片机引脚图STM32图单片机的引脚连接关系单片机与矩阵键盘的连接:PC2-PIN2GPIOPC1-PIN1PC3-PIN3PC5-PIN5PC4-PIN4PC6-PIN6PC8-PIN8PA4-RSTPC7-PIN7单片机与OLED屏幕的连接:GPIOPA3-CSPA5-DCPA7-SDIN(D1)PA6-SCLK(D0)3.3V-VDD+(非单片机引脚)GND-GND （非单片机引脚） 单片机与传感电路的连接：VCC-3.3VGND-GNDPA1-电压跟随器的信号口 其中P

14、A1复用ADC1功能软件程序的设计与选择第三节.3.1软件程序计算经过放大，滤波与电压跟随器的信号电压从adc中取值，经过20组测量数 据，我们测量出了电源电压（伏）与重量（千克）的关系（数据没有保存，测试成功之后只留下了变换函数)，经过非线性校准之后的函数为y = 07835k1-1.38D2(:-1010.3x()/1000 o4. 2最终软件程序(部分)RCC.c, OLED.c, ADC.c, TIM.c, keyboard main.co其中adc.c如下:#include ProHead.hinclude ADC.hextern float mass;extern float ma

15、ssO;extern float massaget;extern u8 danjia4;extern u8 danjia_point;float adc_get| 1000;extern float massOO;extern float adc;u8 x;void ADC_Config(void) GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;ADC_InitTypeDef ADCnitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_l ;/l GPIO_Pin_l I GPIO_Pin_2;GPIO_InitStr

16、ucture.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;GPIOnit(GPIOA. &GPIOnilStructure);ADC_InitStructure.ADC_Mode= ADC_Mode_Independent; 独立模式ADCnitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;连续多通道模式ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE; 连续转换ADCnitStructure.ADC_ExtemalTrigConv= ADC_ExternalTrigConv_None: 转换不受外界决定AD

17、CnitSlructure.ADC_DataAlign= ADC_DataAlign_Right; 右对齐ADCnitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;扫描通道数ADCnit(ADC 1, &ADC_InitStincture);ADC_RegularChannelConfig( ADC 1, ADC_Channel_l, 1 , ADC_SampleTime_7 1Cycles5);通道X,采样时间为1.5周期,1代表规则通道第1个这个1是啥意思我不太清楚只有是1的时候 我的ADC才正常。ADC_Cmd(ADCL ENABLE);使能或者失能指定的ADCADC_R

18、esetCalibration(ADCl); ADC1 校准寄存器while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADCl)等待 ADC1 校准重置完成ADC_StartCalibration(ADC 1);/ 开始 ADC 1 校准while(ADC_GetCalibrationStatus(ADCl);/ 等待 ADC 1 校准完成ADC_SoftwareStartConvCmd(ADCl .ENABLE);使能或者失能指定的ADC的软件转换启动功能 void ADC_Read(void) static u!6 i;float he = 0;ul6j;mass =

19、0;for(i=0;il 000;i+)while(ADC_GetFlagStatus(ADCLADC_FLAG_EOC)=RESET);检查制定 ADC 标志位置 1 与 否ADC_FLAG_EOC转换结束标志位mass_get = (float)ADC_GetConversionValue( ADC 1) / 4096 * 3.3;adc_geti = mass_get;for(j=0:jl 000;j+)he = he+adc_getj;mass_get = he/1000:mass_get = mass_get - massOO: adc = mass_get - massO;mass

20、 = (0.7835*adc*adc*adc - 1.3802*adc*adc +1010.3*adc )/1000: void insertsort(float x|.int n) int i, j;float a;for (i=0:in-l:i+)a=x i+1; 尸；j-;Keyboard.c 部分程序如下：void update_key(void) unsigned char i, j;i?.?for(i = 0; i 4; i+)GPIO_ResetBits(key_outputi.GPIO_x, key_outputi.GPIO_pin); for(j = 0： j 4; j+)/

21、)?,?(if(GPIO_ReadInputDataBit(key_inputj.GPIO_x,key_inputj.GPIO_pin) = 0) u!6t = 40000:while (t-);if (GPIO_ReadInputDataBit(keyJnputj.GPIO_x, keyJnputj.GPIO_pin) =0)keyiUJ = 1;key_down(ij);/printf(i=%drn,i);/printf(j=%driLj);/keypoint = 0;/delay_ms(300);else keyi(j = 0;GPIO_SetBits(key_outputi.GPIO_

22、x. key_output(i.GPIO_pin); Oled.c中部分程序如下:void show_mass(void)svvitch(oled_point)case 1 : 正常显示重量show_string_and_mass();break:case 0 :显示系统内存已有单价，可以进行价格选择OLED_ShowCHinese(O.OJ4);OLED_ShowCHinese( 16.0.15);OLED_ShowNum(28.3.danjia0.l)；OLED_ShowNum(36,3,danjia 1 , 1J);OLED_ShowNum(443Janjia2JJ);OLED_Show

23、Num(523Janjia3JJ);break:键入单价界面case 2 :break;/case 3 :计价界面jiage = mass * (danjia0*10 + danjiaj 1J + danjia2*0.1 + danjia3*0.01); get_char(price,jiage);OLED_ShowNum(20,3.price4, 1.1);OLED_ShowNum(28,3,price3, 1,1);OLED_ShowNum(36,3price2, 1,1);OLED_ShowNum(44,3.price 1 J J);OLED_ShovNum(52,3.price0, 1

24、)；OLED_ShowCHinese(60.3.16);/ ?void show_m_by_number(void) get_char( fanhaoyangjnass);OLED_ShowNum(20 J,fanhaoyang4. 1J);OLED_ShowNum(28.3 Janhaoyang3, 1J);OLED_ShowNum(36,3 Janhaoyang2, 1J);OLED_ShowNum(44.3 Janhaoyang 1 J J);OLED_ShowNum(52,3 Janhaoyang0, 1J);void get_char(u8 getJ.float from)u16 i

25、 = (ul6)(from*1000):get4 =(u8)(i/10000);get3 =(u8)(i - get4*10000)/1000);get2 =(u8)(i - get4*I0000 - get3*1000) / 100);getl =(u8)(i - get4* 10000 - get3*1000 - get2* 100)/10);getO =(u8)(i - get4*10000 - get3*1000 - get2*100 - getl*10);get5 = AO;void shov_string_and_mass(void)OLED_ShowString(0,0,weig

26、ht);OLED_ShowString(683,weight2); get_char(fanhaoyang,mass);OLED_ShowNum(20,3 Janhaoyang|4, 1J);OLED_ShowNum(28.3 Janhaoyang3, 1J);OLED_ShowNum(36,3 Janhaoyang2, 1J);OLED_ShowNum(44.3 Janhaoyang 1 J J);OLED_ShowNum(52,3 Janhaoyang0, 1J);if(qupi_point = 0)OLED_ShowCHinese(0,5,17);OLED_ShowCHinese( 16

27、,5.18);OLED_ShowCHinese(32,5.19);如下：Main.c#include Prohead.h#include mp.h float mass_get;float massO;float mass;float massOO = 0;u8 key point:u8 oled_point;u8 get5;u8 stop_point = 1;float adc;extern 118 fanhaoyang5;void ALL_Config(void) RCC_Config();LED_Config();USART_Config();ADC_Config();keyboard_init();oled_point = 1;OLED_Init();OLED_Clear();massO = 0;int main() delay_ms(5000);ALL_Config();ADC_Read();massOO = adc;vvhile(l) TIM4ntnit( 10,719