基于STM32的电子秤设计.doc

1、 本科生毕业论文(设计)基于STM32的电子秤院系名称姓名学号专业指导教师 年4月29日摘要 智能电子秤主要以STM32单片机作为中心控制单元，通过称重传感器进行模数转换单元，显示电路及软件来组成。该电子秤不但计量准确、快速方便，更重要的自动称重、数字显示，受到广大用户欢迎。智能电子秤由于携带方便，使用简单，对人们生活的影响越来越大。本系统是针对是电子秤的自动称重、数据处理进行研究的。为了阐明用STM32单片机是如何对采样数据进行处理，对数据的采集和转换、计算问题进行了研究。讨论了单片机控制系统中关键的中断、计算问题，结果表明通过软件设计实现更完善。本文在给出智能电子秤硬件设计的基础上，详细分

2、析了电子秤的软件控制方法。由于单片机控制的电子秤结构简单，成本低廉，深受人们的喜爱，本文将对此进行详细讨论。关键词：电子秤；STM32单片机；称重传感器Abstract Intelligent Electronic Scale mainly takes the STM32 as center controlling unit, which is composed by the weighing transducer control machine for transporting units, software, The Electronic Scale not only can measur

3、e correctly. The more important automatic weighing transducerdigital display is welcome by worldwide user. The intelligent electronic scale influences peoples life more and more due to its convenience and simplicity. This system is funded for the frequency-field height of the electronic scale automa

4、tic measurement of height data dealer. In order to explain how the STM32deal with the sampling data, data collection and conversion and the issue of calculation, it turns out that the process will be more perfect by using software after the discussion of the key interruption and calculating problem

5、of the STM32 control system. Based on the hardware design of intelligent electronic scale, this article analyses the softaware controlling method of electronic scale in details. The STM32 controlling scale is welcome due to its simple electronic structure and low expenditure and we will discuss it i

6、n details. Key words electronic Scale; STM32; weighing sensor目录1 绪论11.1电子秤系统的概况21.2电子秤的发展史21.3电子秤应用范围21.4电子秤的研究动态22 电子秤的工作原理32.1 电子秤性能及技术要求32.2 工作原理32.3基本结构33 电子秤的硬件设计53.1 信号采集电路53.2 单片机控制系统113.3显示与语音播报电路153.3.1 显示电路153.3.2语音播报电路16 3.4 低压报警电路194 电子秤控制系统的软件设计204.1主程序设计20 4.11主程序设计思路20 4.12 主程序设计原理22

7、4.13主程序流程框图224.2系统初始化22 4.2.1 STM32的初始化254.3A/D转换结果处理程序25 4.3.1A/D转换过程25 4.3.2采样数据处理26 4.3.3主程序29 4.3.4语音播报程序305 结论31参考文献33致 谢341 绪论随着科学技术和经济的发展，需要称量物品的设备也需要更新换代，人们对称重装置的要求也越高，电子秤重装置推广，从而进入到传感器，电子学和微处理机领域、使得称重装置变成为电子仪器。它的特点是：精确、智能、方便、明了、可靠，克服了传统的杆秤、盘秤不精确、速度慢、易作弊等缺点。称重技术的突破是微处理机的应用。称重技术的这种发展是由于不仅要求获得

8、静态称重数据，而且进一步要求称重工作的自动化，实现快速称量，以及测量各种动态参数，提高测量精度和各种数据的及时处理。这些精度、速度、性能和功能方面的要求是传统的机械测量系统无法满足的。也就是说，这种技术发展中的突破是必然的结果。电子秤重装置出现于80年代初，随着电子元器件集成化的迅速发展，随着微处理机，单片机的发展和计算机软件的开发，产品价格的下降、电子秤重装置在技术上的优势；多功能、高精度、操作方便等，使得不仅实验室的传统称量装置已被电子称重装置所取代，这种趋势已经扩展到工业和其他领域。本系统是针对自动称重、测量身高进行了研究的。讲述了用单片机控制A/D转换、数据处理和数据显示，对如何实现数

9、据处理、A/D采样进行研究。着重讨论了数据处理问题，结果表明利用软件实现一系列功能使的性能价格比达最优。设计特别适用于测量精度要求较高的场合, 具有较高的实用价值和推广价值。本课题本着电子秤向高精度、高可靠方向研究, 而且向多种功能的方向发展的思想，主要对电子秤一些简单功能进行了研究。今后, 随着电子高科技的飞速发展, 电子秤技术的发展定将日新月异。同时, 功能更加齐全的高精度的先进电子秤将会不断问世, 其应用范围也会更加拓宽。1.1 电子秤系统的概况随着自动化测量技术的不断发展，传统的称重系统在功能、精度、智能化、性价比等方面越来越难以满足人们的需要。本电子秤设计由传感器、A/D转换、单片机

10、和LED显示器等组成，具有结构简单，成本低，精度高等优点。1.2 电子秤的发展史早在20世纪80年代，美国、德国等工业发达国家，就开始了数字式称重传感器和数字称重系统的预先研究和初期开发工作，经过十余年的努力，推出了多种数字式智能称重传感器及其称重系统，在电子称重领域备受瞩目,有力的推动了电子衡器数字化和数字称重系统的发展。我国数字式智能称重传感器的研究开发始于 20世纪90年代中后期，在短短几年时间里，研制出安装在模拟式称重传感器内部的小型数字化单元，完成了模拟信号与数字信号之间的转换，变模拟式称重传感器为数字化称重传感器，并应用于大型电子汽车衡和电子配料秤等小型称重系统中，取得了较好的测试

11、结果。近年来，又在数字化称重传感器的基础上，研究与实践数字式智能化电路，数字补偿技术与数字补偿工艺，开发整体型数字式智能称重传感器和分离型模块化数字称重传感器系统，已经取得了阶段性成果。1.3 电子秤应用范围随着科学技术和经济的发展，需要称量物品的设备也需要更新换代，人们对称重装置的要求也越来越高。智能电子秤正是利用它精确、智能、方便、明了、可靠的特点，广泛应用在商业、企业、日常生活等各个领域。1.4电子秤的研究动态称重技术的突破是微处理机的应用。称重技术的这种发展是由于不仅要求获得静态称重数据，而且进一步要求称重工作的自动化，实现快速称量，以及测量各种动态参数，提高测量精度和各种数据的及时处

12、理。这些精度、速度、性能和功能方面的要求是传统的机械测量系统无法满足的，这种技术发展中的突破是必然的结果。2 电子秤的工作原理2.1 电子秤性能及技术要求 (1) 能测量体重，误差不大于50克； （2）低电压报警； (3) 低功耗设计。2.2 工作原理根据电子秤的性能及技术要求，选择STM32单片机为核心，组成称量系统。系统主要有STM32单片机、A/D转换器、显示电路、传感器、放大电路、滤波电路、语音播报电路、低压报警电路等组成。 当人站到秤盘上时，秤盘下的重量电阻应变式传感器产生一电信号，信号的强弱随重量的大小而变，该电信号经放大电路放大后，送入A/D转换芯片进行模数转换，转换后的数字量与

13、体重成正比，再进入STM32单片机经过数据处理，STM32单片机产生一组满足显示要求的数据，送至显示电路显示出实际重量。送至显示电路再把数据送到语音播报芯片产生语音，报出体重。当系统的工作电压低于正常工作范围时，低压报警电路产生声光报警。2.3 基本结构该系统采用应变片式传感器进行测量，得出模拟信号；再进行放大和模数转换，然后送入单片机行处理。基本结构（如图2.1）由称重传感器模块、A/D转换模块、信号放大模块、显示模块、语音播报模块组成。该结构共分五大部分，即信号采集部分：利用称重传感器获取外部重量信息以及超声波测距仪的信息；信号放大部分；模数转换部分：利用A/D转换器把输入的模拟信号转换成

14、数字信号以送到单片机进行处理；单片机控制部分：单片机是中央控制系统，它接受外部送进的各种数据和控制信息，通过运算和处理，然后送到外部以实现显示等需要；人机接口部分：人机联系部件有语音播报、显示器等，这些部件同主机电路的连接是由人机接口电路来完成的。人机接口技术是智能仪表和操作者进行联系并得到实际应用的关键之一。称重传感器前置放大器模数转换器单片机接口显示传感器语音播报图2.1 基本结构图3 电子秤的硬件设计3.1信号采集电路要达到设计的性能要求，传感器的精度起着决定性作用。本设计选用应用于称重系统90以上的高精度电阻应变式传感器。电阻应变传感器是将被测量的力通过它所产生的金属弹性变形转换成电阻

15、变化的敏感元件。题目要求能称人的体重，一般人的体重范围是范围 40-100Kg ，重量误差不大于 +0.05Kg ，考虑到秤台自重、振动和冲击分量，还要避免超重损坏传感器，所以传感器量程必须大于额定称重即100Kg。我们选择的是 T-BX-200型传感器，量程200 Kg，综合误差0.02%F.S。 本设计的测量电路采用最常见的桥式测量电路（见图3.1），用到的是电阻应变传感器半桥式测量电路。它的两只应变片和两只电阻贴在弹性梁上，测量电阻随重力变化导致弹性梁应变而产生的变化。电阻的变化使桥式测量电路的输出电压发生变化。即输出电压的变化反映出重力的变化。电桥的输出电压可由公式（3.1）表示：3.1上式说明电桥的输出电压V和四个桥臂的应变片感受的应变量的代数和成正比。图3.1 桥式测量电路 压力传感器输出的电压信号为毫伏级，所以对运算放大器要求很高。我们考虑可以采用专用仪表放大器INA128