【《基于单片机的电子体重秤的设计与实现》7600字】

.1.2显示程序当电路连接上电源开始正常工作时，LCD液晶屏会先进行初始化，当有数据输入时，LCD1602将会读出输入的体重数据，并将此数据显示在液晶屏上，LCD1602显示程序流程图如图4-2所示[6]。开始开始LCD初始化LCD初始化有数据输入有数据输入NY读出数据读出数据结束结束图4-2LCD1602显示程序流程图4.1.3数据处理程序从HX711中传进单片机的AD值需要反向转换为体重值，在数据处理程序中获取采样的AD值，存放在long型变量HX711_Read中，因为long型变量计算速度和存放空间占用资源比较多，所以将此值除以100，缩放为int型，便于后续计算[5,7]。假设被测人体重为Xkg，转换的AD值为Y。传感器的量程为200kg，当被测人站上体重秤，传感器输出电压为Xkg*5mv/200kg=0.025mv*X，经过128倍放大之后为128*0.025mv*X=3.2*Xmv，转化成24位数字信号为3.2mv*X*224/5v≈107374X，Y=107374X/100=1073X。那么可得X=Y/1073kg=Y/1073(斤）[5,8]。4.1.4蓝牙模块蓝牙模块的作用是让单片机系统与Android设备进行信息传输等[9]。需要先判断串口的发送标志位能否发送数据，如果可以，那么可以将称量数据传输至Android端，把要传输的数据发送至串口缓存区，通过蓝牙模块把信息传输到Android设备端[10,11]。蓝牙模块流程图如图4-3所示。开始开始从单片机读取数据从单片机读取数据标志位能否发送数据 N标志位能否发送数据 Y向手机端发送数据向手机端发送数据结束结束图4-3蓝牙模块流程图4.1.5语音播报模块在本设计中，为了实现语音播报体重的功能，语音芯片中需要含有0~9十个数字的语音、百、十单位量以及质量单位斤的语音。设定语音播报形式为：“您的体重是：XXX斤”。语音模块的设计流程如图4-4所示。图4-4语音模块的设计流程4.2Android端软件部分Android端的APP是由登录界面、主页、蓝牙服务和连接提示四个部分组成。其中，登录界面是给用户登录个人信息，主页是用来查看和记录数据的页面，蓝牙连接以及信息的接收等工作是由蓝牙服务模块完成，而连接提示在设备界面上短暂、快速显示的消息[12,13]。Android端软件总体设计结构图如图4-5所示。手机手机APP连接提示主页登录界面蓝牙服务连接提示主页登录界面蓝牙服务图4-5蓝牙体重计总体设计结构图4.2.1登录界面打开手机端的APP是一个登录界面如图4-6所示。图4-6登录界面在姓名后面的可编辑文本框输入用户姓名，若用户不存在，弹出消息：“错误：姓名不匹配”，用户存在则继续在手机后面的文本框输入手机号码，若手机号码不正确，弹出消息：“错误：手机号不匹配”，手机号正确，则可以登录成功，页面跳转至主页面。登录流程图如图4-7所示。图4-7登录流程图4.2.2主页登录账号进入APP，再连接蓝牙之后，即可进入主界面查看体重数据，主页如图4-8所示。点击“查看记录”按钮，可查看自己先前的体重记录。记录界面如图4-9所示。图4-8主页图4-9记录界面4.2.3蓝牙服务蓝牙服务主要负责Android设备与单片机系统之间的蓝牙通信。蓝牙服务程序流程图如图4-10所示。图4-10蓝牙服务程序流程图4.2.4蓝牙连接查看Android手机的蓝牙功能是否开启，如果未启用，点击连接设备按钮，查找设备，选择系统的蓝牙JDY-31-SPP连接设备，本设计中使用的spp服务UUID为“00001101-0000-1000-8000-00805F9B34FB”[14,15]。5系统的测试5.1称重测试我的实际测试步骤如图5-1，把单片机与压力传感器用导线连接起来，当人站上体重秤的秤台时，LCD显示屏会自动显示人的体重，语音系统会自动播放：您的体重是XXX斤。加上外接电源即充电宝开始工作时，打开电路开关，初始状态下，LCD显示屏会显示“weight:000”如图5-2所示，当我站上去时，屏幕显示“weight:099”如图5-3所示，语音播报“您的体重是99斤”，并且在手机上看到实时监测的体重数据如图5-4所示。液晶显示体重数据接上电源打开电路开关连接好电路的导线语音播报体重数据手机显示体重数据液晶显示体重数据接上电源打开电路开关连接好电路的导线语音播报体重数据手机显示体重数据图5-1实物测试步骤图5-2初始状态下的LCD1602显示图5-3测试时的LCD1602显示图5-4手机实时监测显示5.2调试问题与解决过程在一开始连接电路时，语音模块的Rx和Tx端口分别连到了单片机端的Txd和Rxd口，尝试了很多次，语音模块还是无法播报语音，在查看芯片手册和翻阅相关资料之后才知道，芯片的Rx端应该接单片机的Txd口，在重新连接电路后，反复调试语音模块可以正常运行。蓝牙模块也是一样，串口接反时，是无法连接蓝牙传输数据的。将显示屏LCD1602焊接完毕后，发现连接电源之后显示屏不亮，仔细查阅LCD1602相关资料之后，才发现将其背光源正负极接反了，将其顺序调换好后LCD1602就可以正常工作了。5.3实测数据记录与分析为了确认设计的电子体重秤的精度，我把舍友在标准体重秤上的数据与本次设计的体重秤称量的数据进行对比如表5-1所示[16]。表5-1本设计体重秤与标准体重秤数据对比被测人标准体重秤（斤）本设计体重秤（斤）绝对误差相对误差小覃9998.90.10.10小罗85.8860.20.23小陈838300小张100100.20.20.2小周85.1850.10.12由上表的数据比对可知，此次设计的电子体重秤称量的数据与标准体重秤称量的数据存在一些误差，绝对误差0-0.2左右，相对误差在0-0.23左右。通过我的研究分析，因为踩在秤台上位置变化导致压力传感器的受力不同，造成了称量数据的些许误差[17,18]。6总结6.1系统实现功能（1）该系统由STC12C5A60S2单片机作为主控芯片，集称重、液晶屏显示体重、语音播报、蓝牙传输于一体；（2）LCD1602液晶显示屏可以显示称重的数据；（3）通过YX6100-24SS语音芯片，将加工处理好的数据语音播报；（4）蓝牙模块JDY-31可以将单片机端与Android端进行连接，接收信息；（5）当Android设备端连接上体重秤的蓝牙时，可以在Android端查看、记录体重信息。6.2总结与展望本次设计的系统选用了C语言、Java、Android等编程语言设计了一个基于单片机的具有蓝牙传输功能、液晶显示功能、语音播报功能的体重秤，系统的元器件除了芯片和蓝牙模块之外，都是自己用电烙铁一点一点焊接的，Android对于我来说是一个较为陌生的领域，但也能够成功编写出一个可以成功运行的安卓APP[19]。从选题到设计完成，历时大约三个月，自己上网翻阅了大量资料，参考并学习前人的研究，了解STC12C5A60S2和Android的相关基础知识，在自己的努力和老师的指导下顺利完成了该系统的设计，系统能实现各项功能的要求。我从中也收获许多课堂以外的东西，同时也看到了自己在专业知识方面还有很多不足的地方，虽然也遇到许多的问题，但是这些苦难在同学和老师的帮助下得以克服，这也更加可以鼓舞我在今后的学习生活中更加努力，最大程度的去提升自己的能力[20]。参考文献马雅盼,刘忠富,李美仪,等.多功能电子秤系统设计[J].智能计算机与应用,2018,8(01):177-180.段新燕.单片机液晶显示系统的设计[J].电子科技,2012,25(8):13.李勃旭.基于ARIMA模型的地铁车门传动系统故障预测[D].兰州理工大学,2019.吴田.船用智能测厚装置及其控制系统研究[D].集美大学,2016.刘西平,刘锦辉.基于单片机的简易电子秤设计与实现[J].电脑知识与技术,2016,12(10):255-256+259.张青春,郁岚.智能人体电子秤的系统设计[J].仪表技术,2008(07):11-12+14.陶照明,梁连仲,秦佩,等.ZSM-6高精度数字重力仪原理与应用试验[J].地质装备,2021,22(02):23-28.李发宁.8位电流模模数转换器设计研究[D].西安电子科技大学,2005.符史山.单片机技术的应用及发展研究[J].轻工科技,2021,37(04):93-94+126.殷金元.基于单片机设计的多功能电子秤[J].无线互联科技,2017(19):68-69.程丽霞,吴璞.家用智能电子秤设计[J].机械工业标准化与质量,2020(10):46-48.张海霞.新型便携式电子秤研究[D].湖南大学,2005.施昌彦.称重技术的现状、动向及展望[J].衡器,1996(06):1-4+8.郑伯明.基于Android手机显示的“三高”检测系统的设计与实现[D].长春理工大学,2020.王强.浅谈单片机的基本结构、主要类型和相关应用领域[J].科技致富向导,2013(36):69.刘建宁.称重传感器的选择和故障排除