【《基于单片机的多功能电子天平设计》10000字（论文）】

基于单片机的多功能电子天平设计摘要现在这个社会，人们的生活质量以及对待生活的态度都在不断的提升。这样一来我们在对物品的计量方面就会有新的想法，需要对其进行创新以及开拓。为了满足本毕业设计的设计要求，电子天平对平常的商业之间的测量需求进行了一定的分析并加以设计。本文主要在讲述该系统的一种设计思想、方式以及如何实现这个过程，对各个运用到的模块详细的分析并且加以选择，对功能和实现方法也进行了深入的探索。在对各个单元模块进行完设计以及选择之后，我最终决定选择STM32单片机作为控制核心，HX711压力传感器作为传感器。多个模块构成了本毕业设计系统，分别有：控制模块、测量数据模块、数据显示模块、键盘输入模块、电路电源模块。控制模块由STM32单片机控制系统构成，数据模块使用HX711压力传感器，显示模块使用LCD1602显示屏。可以实现物体重量显示、超重报警、蓝牙传输的功能。电子天平采用HX711压力传感器称量物体的重量，压力感应器采集压力变化形成的电压信号，将电压信号在放大电路里面发大之后变成数字信号，最后，传给单片机。单片机经过相应的办，领取当前项目的权重，然后显示出,当被测物体的重量超过设定值时，蜂鸣器报警;连接手机蓝牙，打开对应APP查看手机上的值;按下按钮设置脱皮和最大值。关键词：STM32；称重；LCD；蜂鸣器报警；蓝牙目录TOC\o"1-1"\h\u8580摘要 [9]首先hx711初始化，然后开始读取数据ulongReadCount(void){ulongCount;uchari;ADSK=0;使能AD(PD_SCK置低)Count=0;while(ADDO);AD转换未结束则等待,否则开始读取for(i=0;i<24;i++){ADSK=1;PD_SCK置(发送脉冲)Count=Count<<1;下降沿来时变量Count左移一位,右侧补零ADSK=0;PD_SCK置低if(ADDO)Count++;}ADSK=1;Count=Count^0x800000;第25个脉冲下降沿来时,转换数据ADSK=0;return(Count);}如图4.2所示。图4.2计步算法流程图4.3 液晶显示器程序流程图表4.3LCD工作状态介绍在要执行模块标志位忙信号之前，该液晶显示器必须执行程序命令。当忙信号较低时，这个指令才会开始执行。如果需要显示一个字符的话，我们需要得到这个字符的实际RAM地址才行。其显示程序流程图如下：图4.3 液晶显示器程序流程图4.4按键输入程序流程图按键采用的是单个按键独立组成，没有使用16键的矩阵按键。按下按键相当于输出低电平从而实现按键功能，本设计用三个按键，功能分别是去皮、增加MAX值、减少MAX值。图4.4按键输入程序流程图4.5蜂鸣器报警程序流程图图4.5.1蜂鸣器报警电路该声光报警电路采用蜂鸣器报警电路。蜂鸣器的使用类似于家庭用电子扬声器。TTL电路不可能自动驱动蜂鸣器运行的。为了能够让蜂鸣器功能实现，必须在电路中加一个电阻，其能起到限流的作用，再加一个三极管，三极管的作用是功率放大，能够放大几十倍，这样当电流来的时候，会增加通过蜂鸣器的电流，从而实现蜂鸣器报警的功能。电路如图4.5.2所示流程图如下：图4.5.2蜂鸣器报警程序流程图4.6蓝牙程序流程图我选择使用HC-05蓝牙模块放在本次毕业设计中，因为蓝牙传输的便捷性，像平常打电话的模式一样，说话人就如STM32单片机，听话人就像手机APP，两者进行信息传输从而接收信息。首先利用数据线对该电路以及蓝牙模块进行通电，在有电的情况下led会闪烁。有电之后进行程序初始化，初始化显示内容：ucharcodeInit1[]="WELCOME:";延迟voidHC-05delay(uintz)；写入命令voidRART_com(ucharcom)；写数据voidwrite_data(uchardate)；初始化voidHC-05(void)读取字节for(i=0;i<8;i++){write_data(Init1[i]);}初始化完成后，拿到手机，手机里会有一个查询的功能按键，点击该按键之后，手机系统会出现许多附近的蓝牙设备名称进行选择，本设备的名称是一些十六进制的字符和HC-05组成的，然后双击选择，将蓝牙设备添加，输入默认密码。点击继续下一步，STM32单片机和手机之间就已经建立了通信。图4.6是HC-05蓝牙串口模块流程图：4.6蓝牙程序流程图4.7编程语言选择STM32单片机作为核心的控制模块。该单片机的课程，我在大二的时候作为一门专业基础课学习过，跟C51单片机大同小异，在应用上和使用上都有相同点和不同点。但是该单片机唯一的缺点就是没有自我编译的特性，因此C语言是在开发和设计时，运用到单片机中的一个最佳软件选择。该语言作为一门常见又实用的程序设计语言，在计算机领域非常的流行，应用也非常的广泛。不但可以编译计算机系统的程序，也能编译通用类应用程序。作为现阶段紧跟时代潮流的程序设计语言，C语言与很多高级语言相同，都是面向客户，在解决问题的过程中，编译员可以不太了解电脑的内部结构以及相关的命令。在我们仅学习的知识下，可以知道，汇编其实涉及到的时计算机的硬件，然而这就使C语言犹如一种低级的语言，用来控制计算机的硬件，这样一来，大多数人觉得C语言不仅兼顾高级也兼顾低级，或者说是它们之间的中间语言。因为这个特殊的性能的存在，C语言成为了在硬件编写领域里最佳的一个选择。由于本系统的储存容量很大，所以本毕业设计必须采用C语言来进行编写。5测试过程与分析结果5.1测试方法及过程首先按照电路图焊接好总体电路，并且焊接时候的环境要保持通风，因为松香、焊笔等产生的气体会影响身体。焊接桌面比较干净整洁，不能有其他干扰的物件，焊接的时候，将元器件摆在对应的位置认真细致的用焊笔配合锡丝对着元器件的引脚进行焊接。动作要慢，必须与其他元器件的引脚焊在一块。焊接之后，使用万用表进行电路的检测，观察电路是否有短路或者短路的现象，确认无误后再通电测试。然后进行软件程序的调试，在KeiluVsion5中创建工程，将事先编写好的代码复制到源文件中去并保持。编译生成HEX文件后，观察是否出现错误，若没有错误则说明软件调试成功。最后就是进行硬件测试，观察电路板上是否出现漏焊、虚焊的现象，出现就及时改正。为了避免出现电路不能正常工作，此时我们需要接通电源，观察各功能的显示情况，如果能够正常的实现要求的功能，则说明硬件测试完成，否则反之，要进行修改。硬软件测试都成功完成之后，这时可以确定电子天平能够进行正常的工作了，准备一些知道具体数值的物品，如：砝码、矿泉水等，可使用网上购买的体重秤和电子天平，在寝室进行称重测试。体重秤性价比高及精度也不低的特点可成为对照组的实验装置，只有进行充分的对照才能显示出电子天平的精度怎么样。使电子天平接上电源，LED闪烁说明能够正常使用，放上重物LCD显示器会显示重量以及称重范围。按下按键，重量会进行归零以及最大承重量可以增减。连接蓝牙后，手机APP能够迅速将显示屏上的数值显示在手机屏幕上，并且毫无误差。使用电子天平称重，每次称完务必记录数据后重置电子天平上的数据，在称完一些物品后观察电子天平和体重秤中测量的物体重量并记录好相关的数据，相关数据用表格的形式进行对照比较，最后算出电子天平的精确度。 图5.1.1实物电路图5.1.2蓝牙数据显示图5.2数据统计及对照结果体重秤和电子天平数据统计及对照结果如下表所示：表5.2.1物品重量数据统计表物品50g砝码100g砝码200g砝码怡宝矿泉水250ml纯牛奶胶棒剪刀水杯体重秤50g100g200g503g253g25g46g109g电子天平50g100g200g502g252g25g45g108g精确度100%100%100%99%99%100%99%99%物品50g砝码100g砝码200g砝码怡宝矿泉水250ml纯牛奶胶棒剪刀水杯蓝牙显示数据50g100g200g502g252g25g45g108g表5.2.2蓝牙显示物体重量测量统计表5.3数据分析以上表中的数据的看出，在对照实验的比较下，电子天平称物品和体重秤称物品测得的数据结果几乎没有偏差，并且用电子天平来测量物品，其精确度接近99%。LCD1602液晶显示屏也能显示所测量的数据；按下第一个按键是进行重量的去皮功能，按下第二个按键可以增加该电子天平的MAX值，按下第三个按键可以减小该电子天平的MAX值；通过手机连接蓝牙，打开对应的APP可以在APP上观察到与LCD液晶显示屏上相同的数据，毫无偏差。电子天平的基本功能均能实现，但是，这个设计也有一些缺点，比如整个系统的电路面积还是太大，可以更小一些，内部的算法程序可以进一步优化。尽管存在这些不足，但最终的设计基本符合设计的预期结果。参考文献尹存涛基于IAP单片机电子秤控制系统设计[J].自动化技术与应用,2019,38(12)-145~149.赵易彬,李忠，梁栋.一种新型电子支付秤[J].衡器,2019,48(12)-:30~31.张彦宇.基于MSP430的高精密电子秤设计与研究[J].自动化技术与应用，2019,38(11):26~28+36.杨阳,浦瀚郭晓凤.基于STC89C52单片机压力测试与显示系统研究[J]电子设计工程2018,6(19):157-160.卢丽君.基于电阻应变片传感器的数字电子秤设计[J].工业设计,2016(09);181+183.冯春宝陈文鑫董炎峰,何安东，李登峰.基于单片机的数字电子秤的设计与实现[J]重庆与世界(学术版),2015,32(07):1-3.黎雯霞,赵智锋,张瑞军,等.一种智能称重系统的设计与实现[J].物流技术,2015,34(4):167-169.丁伟,秦怀宇.线扫描运动控制平台设计[J].电子设计工程,2016,24(10)