基于嵌入式STM32模塊的多功能電子秤設(shè)計摘要：在如農(nóng)貿(mào)今市場行業(yè)中，多功能電子秤高速發(fā)展，現(xiàn)在能見到的一些杠桿稱已經(jīng)算是古董了，在科技高速發(fā)展的社會模式下，嵌入式模塊的飛速發(fā)展首當其沖。本設(shè)計是將當下比較流行的多功能電子秤與嵌入式模塊融合。此設(shè)計囊括了主控制核心板、壓力傳感器、用于動態(tài)液晶顯示的TFT-LCD屏幕及其它很多不同功能的模塊。讀取解析壓力傳感器傳輸數(shù)據(jù)，實現(xiàn)通過嵌入式微處器在LCD顯示屏上顯示兩個數(shù)據(jù)，第一是重量單位千克，第二是價格單位元，每次在稱重物時先通過按鈕復位多功能電子秤顯示重量為0,在輸入單位價格以后在放重物到多功能電子秤托盤上。關(guān)鍵詞：多功能電子秤；嵌入式STM32模塊；壓力傳感器 11.1課題研究背景 11.2課題研究目的 11.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 21.3.1國內(nèi)研究 21.3.2國外研究 21.4多功能電子秤設(shè)計方案及功能 2第2章系統(tǒng)方案設(shè)計 32.1設(shè)計思路 32.2系統(tǒng)整體方案 32.3相關(guān)技術(shù)介紹 32.3.1多功能電子秤分類介紹 32.3.2多功能電子秤稱量原理 42.4課題研究發(fā)展方向 42.5章節(jié)小結(jié) 5第3章系統(tǒng)總體硬件設(shè)計 63.1多功能電子秤設(shè)計要求 63.2主控模塊選擇 63.2壓力傳感器介紹及選擇(hx711) 73.2.1壓力傳感器介紹 73.3.2壓力傳感器使用 83.4定時器模塊 83.5顯示模塊 93.6復位按鍵模塊 93.6章節(jié)小結(jié) 第4章硬件設(shè)計 4.1主控模塊介紹 4.1.1STM32最小系統(tǒng) 4.1.2STM32F103RCT6引腳及功能介紹 4.2LCD1602顯示模塊 4.3HX711傳感器模塊 4.3.1HX711串口通訊 4.3.2HX711引腳功能 4.4章節(jié)小結(jié) 第5章系統(tǒng)電路設(shè)計 5.2時鐘電路設(shè)計 5.3.2輸出LCD顯示 5.3輸入/輸出模塊 5.3輸入/輸出模塊 5.4.1壓力傳感器部分 20 22 第6章軟件設(shè)計 6.1操作軟件設(shè)計介紹 26 第七章測試結(jié)果與分析 28 287.2示值檢測 297.3重復性檢測 297.4章節(jié)小結(jié) 第8章總結(jié)致謝 附頁1 附頁2 附頁3 1第1章緒論如今的社會，我們都普遍接觸到了電子秤，電子秤一般是由應(yīng)變片構(gòu)成惠更A/D轉(zhuǎn)換器、微控制器、顯示模塊等，根據(jù)維基百科中查到的資料，應(yīng)變片最早出現(xiàn)于1938年，由EdwardE.Simmons和ArthurC.Ruge各自獨立地發(fā)明出來。A/D,單片機，液晶顯示等構(gòu)成的測控系統(tǒng)大規(guī)模應(yīng)用應(yīng)該是在20實際70年代之后。所以，現(xiàn)在常見的電子秤應(yīng)該是上世紀七八十年代的時候出現(xiàn)的吧。多功能電子秤的飛速發(fā)展離不開其中最重要的組成部分——嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)在當前IT行業(yè)中的重要性首當其沖，因為隨著時代的發(fā)展，各種電子產(chǎn)品，高科技都在趨于便攜、小巧，而嵌入式系統(tǒng)剛好能彌補縮小儀器體積導致的一些問題。數(shù)碼電子產(chǎn)品主板、芯片的縮小導致的體積縮小，嵌入式系統(tǒng)就變得越發(fā)重要。小到移動手機、家庭座機、臺式電視、掛式電視、臺式電腦、筆記本、各種家電的智能系統(tǒng)、汽車的智能系統(tǒng)、寬帶發(fā)射器、信號接收機、攝像機、數(shù)碼相機等等，大到強國航天產(chǎn)業(yè)、生物醫(yī)學工程、軍工都離不開嵌入式系統(tǒng)。電子類產(chǎn)品的發(fā)展迅速，導致了各類電子產(chǎn)品的異軍突起，其中較為引人注目的就屬數(shù)生活中必備的多功能電子秤了。因為從九十年代開始，杠桿陳已經(jīng)慢慢被電子圓盤陳，手提便攜式稱所替代。這樣的情況就引發(fā)了多功能電子秤的飛速發(fā)展，方便現(xiàn)代人生活的習慣、處事方式，多功能電子秤通過嵌入式系統(tǒng)、壓力傳感器、液晶顯示屏等等實現(xiàn)了物品的稱重，計價。自2006年起，多功能電子秤在國內(nèi)外生活重激增，到了2019年，多功能電子秤正在用騰飛的姿態(tài)進入大街小巷家家戶戶。本產(chǎn)品屬于電子生活用品設(shè)備，必須具備物體稱重精確，綜合對成本、功能強度、接口型號匹配能力、功耗大小、外接能力的考慮，故STM32應(yīng)當為最佳選擇。所以，實施基于STM32平臺的開發(fā)與設(shè)計擁有很大的學識理論考驗和動手操作能力的鍛煉價值。5(1)在芯片上又重新加入了信息的補償處置的機制，希望在實際運行的過程中可以最終進行自行的檢測，包括很多其他的計算和處理等。(2)在凈重顯示方面具有許多不用功能，某些電子秤在動態(tài)化稱量功能方面已經(jīng)具備，也就是在一定情況下，其可以通過自動調(diào)零，消除在某方面引起的一(3)一些電子秤，在對數(shù)據(jù)處理上，具備一定的功能，就目前情況來看，電子秤包含很多不同的數(shù)據(jù)分析處理的功能，可以在很大的程度里對消費者的需求進行滿足。在這之后，隨著技術(shù)不斷進步的情況中，技術(shù)在實際發(fā)展的過程中必然還有很多需要改進的地方，也相應(yīng)的會有很大的進步的空間。同時，功能也會相應(yīng)的更加整齊化，會逐步產(chǎn)生更加高標準的電子秤，同時在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用度上也會得到增加，范圍也會隨之增加。這樣多功能電子秤在日后發(fā)展中就會朝著科技化發(fā)展方向前進著。本章對多功能電子秤設(shè)計提出總體設(shè)計，明確課題設(shè)計的是一般家用普通精度的多功能電子秤，并且也介紹了在現(xiàn)階段不同類型的多功能電子秤是使用場合。在后面部分，文章具體會寫到硬件，軟件部分。7超前的體系結(jié)構(gòu)、高性能、低電壓、低功耗創(chuàng)新的內(nèi)核及外設(shè)。本設(shè)計系統(tǒng)需要專門進行圖像解析、轉(zhuǎn)換，從成本、性能上考慮我們選取STM32作為本系統(tǒng)的主控制器。3.2.1壓力傳感器介紹簡單的來說，壓力傳感器就是一個把力轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式的一個東西，這樣我們更加直觀的可以看到力的“大小”。壓力傳感器內(nèi)部是由壓力敏感元件和信號處理單元組成。根據(jù)使用的場合和壓力的不同類型我們可以把壓力傳感器分為表壓傳感器、差壓傳感器和絕壓傳感器。表壓傳感器：表壓強，簡稱表壓，是指以當時當?shù)卮髿鈮簽槠瘘c計算的壓強。當所測量的系統(tǒng)的壓強等于當時當?shù)氐拇髿鈮簳r，壓強表的指針指零。即表壓為零。表壓測量參考點是當?shù)卮髿鈮翰顗簜鞲衅鳎翰顗簜鞲衅鱀PS是一種用來測量兩個壓力之間差值的傳感器，通常用于測量某一設(shè)備或部件前后兩端的壓差。用于測量汽車發(fā)動機尾氣顆粒捕集器(DPF)前后通道的尾氣壓力差。這個我們一般是用不上的。絕壓傳感器：絕對壓，或稱為真實壓，是以絕對零壓為起點計算的壓強?；蛘婵諡槠瘘c計算的壓強。絕對壓強，簡稱絕壓。絕壓是絕對真空零點。壓力傳感器在市面上的類型很多，壓阻式壓力傳感器就是最為常見的一種，許多常見項目和常見物品中就存在壓力傳感器的身影。如：電子秤，馬路上的重量檢測裝置等。壓力傳感器的工作原理就是通過外部壓力的施加使得傳感器內(nèi)部的電阻的阻值發(fā)生變化。通過查詢部分價格以及三種傳感器芯片的使用手冊，得到如下表3-1中所示。類型適用場景工作電流(mA)工作電壓(V)價格(元)貼片式電阻式貼片嵌入式貼片式壓力傳感器種類繁多，但運用的場合大多數(shù)為需要精確測量的場合，且成本高昂，并不適合面向大眾化的多功能計步器的制作；由表3-1可以看出，失眠是8各種傳感器種類多，分別應(yīng)用的場合就不用，有些廉價的芯片，但是測量精度較低，誤判漏判太多達不到我們需要測量的標準；加速度傳感器的測量精度高，同時功耗達到了較低的水平，同時價格低廉，滿足課題設(shè)計要求的同時，能夠降低成本，使計步器更加能夠大眾化。故我們選擇HX711傳感器作為多功能電子秤的壓力傳感部分。HX711采用了海芯科技集成電路專利技術(shù)，是一款專為高精度電子秤而設(shè)計的24位A/D轉(zhuǎn)換器芯片。與同類型其它芯片相比，該芯片集成了包括穩(wěn)壓電源、片內(nèi)時鐘振蕩器等其它同類型芯片所需要的外圍電路，具有集成度高、響應(yīng)速度快、抗干擾性強等優(yōu)點。降低了電子秤的整機成本，提高了整機的性能和可該芯片與后端MCU芯片的接口和編程非常簡單，所有控制信號由管腳驅(qū)動，無需對芯片內(nèi)部的寄存器編程。輸入選擇開關(guān)可任意選取通道A或通道B,與其內(nèi)部的低噪聲可編程放大器相連。通道A的可編程增益為128或64,對應(yīng)的滿額度差分輸入信號幅值分別為士20mV或士40mV。通道B則為固定的32增益，用于系統(tǒng)參數(shù)檢測。芯片內(nèi)提供的穩(wěn)壓電源可以直接向外部傳感器和芯片內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換器提供電源，系統(tǒng)板上無需另外的模擬電源。芯片內(nèi)的時鐘振蕩器不需要任何外接器件。上電自動復位功能簡化了開機的初始化過程。時鐘電路的工作原理是單片機外部接上振蕩器或者是內(nèi)部振蕩器提供高頻脈沖經(jīng)過分頻處理后，成為單片機內(nèi)部時鐘信號，作為片內(nèi)各部件協(xié)調(diào)工作的控制信號。作用是來配合外部晶體實現(xiàn)振蕩的電路，為單片機提供運行時鐘。在單片機中定時器接口由5V電源供電，NMOS工藝制成的24條引腳的雙列直插式芯片。具有3個獨立的計數(shù)器，每一個都可以單獨作為定時器或者計數(shù)器使用，且都可以按照二進制或者十進制計數(shù)，每個計數(shù)器計數(shù)速率高達2MHz,最高的技術(shù)速率可達2.6MHz。所有的輸入輸出引腳都與TTL電平兼容。定時器模塊不用單獨的獨立模塊，因為在單片機中，具有兩個16位可編程定時器且具有片內(nèi)看門狗定時器。ALE/PROG:地址鎖存控制信號(ALE)是訪問外部程序存儲器時，鎖存低8位地址的輸出脈沖。在Flash編程時，此引腳 (PROG)也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE以晶振六分之一的固定頻9率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。在LCD顯示模塊中分為5中，TN、HTN、STN、FSTN、VA。五種LCD對比如表3-2所示。型號優(yōu)點缺點使用場合功耗低、價格便宜顯示的視角比較窄，對比對較低手表、計數(shù)器，工低、驅(qū)動電壓低動態(tài)驅(qū)動性能不夠好，比TN更寬車載儀表、游戲機對比度較高，適用于240以下路數(shù)的驅(qū)動價格相對于TN來說較高，只能顯示單色點整、簡單圖形顯示克服STN-LCD只能顯示單色價格比較貴了-正面(正視)對比度最高，黑白對比度屏幕的均勻度不色飄逸多彩顯示屏幕。手機、電視。將STN屏與TN屏相比，TN耗電小于STN,且我們研究的最終顯示數(shù)字和英文字母，考慮到實際和經(jīng)濟問題所以選擇TN-LCD1602顯示器。復位電路是一種用來使電路恢復到起始狀態(tài)的電路設(shè)備，它的操作原理與計算器有著異曲同工之妙，只是啟動原理和手段有所不同。復位電路，就是利用它把電路恢復到起始狀態(tài)。就像計算器的清零按鈕的作用一樣，以便回到原始狀態(tài)，重新進行計算。和計算器清零按鈕有所不同的是，復位電路啟動的手段有所不同。一是在給電路通電時馬上進行復位操作；二是在必要時可以由手動操作；三是根據(jù)程序或3.6章節(jié)小結(jié)第4章硬件設(shè)計4.1主控模塊介紹嵌入式微型處理器+外接設(shè)備+周邊電路三大部分組成了嵌入式硬件。能夠嵌入式的處理器的種類數(shù)量現(xiàn)在已經(jīng)超過1000,大概有30多種系列的嵌入式處理器在市面上流行。重量小+成本低+良高的有ARM、PowerPC、HKIP等，而ARM則是其中應(yīng)用最廣泛的一種③嵌入式DSP處理器本單片機設(shè)計使用的是STM32的CARMCortex-M3芯片，它是一種架ARM7v架構(gòu)上的ARM嵌入式內(nèi)部核心，使用的是哈佛結(jié)構(gòu)。單從本質(zhì)上出發(fā)情，而數(shù)據(jù)的吞吐量提升卻有極高的使用價值。STM32F103RCT6實物如圖4-1使用哈佛結(jié)構(gòu)是STM32的優(yōu)勢重要方面，其中芯片Cortex-M3自帶其它很多方面的額外優(yōu)勢：內(nèi)部核心體積小、處理數(shù)據(jù)速度快、價格親民。Cortex-M3有兩個重要性能，其一是自帶睡眠模式，其二是帶有可以提供給設(shè)計者自主選擇的八個完整區(qū)域的儲存保護系統(tǒng)單元。Cortex-M3目前接受、支持的指令只有Thumb-2這一目前最新的指令集。匯編器的使用率低是一個芯片性能優(yōu)良的重要指標，而本設(shè)計采用的芯片，剛好極大的減少了它的使用率。Cortex-M3的優(yōu)勢有以下幾點：1)不需要Thunb與ARM中程序代碼的交互過程。因為如果有這樣的交互過程，會讓芯片的處理能力降低。2)Thumb-2所設(shè)計的指令集，是專門為C語言服務(wù)的。3)使用方被Thumb-2允許可以在C語言代碼的層面對應(yīng)用程序進行更改。4)Thumb-2囊括了調(diào)用匯編代碼的功能。本次設(shè)計運用的STM32F103RCT6芯片的功能、可用資源十分符合多功能電子秤系統(tǒng)的要求，對電路的要求就是能夠能夠支持LCD1602液晶顯示屏的運行和顯示。本次設(shè)計就是用TFT-LCD顯示屏搭配一個HX711壓力傳感器。STM32芯片原理圖由4-2所示。單片機最小系統(tǒng)的作用是保證單片機能夠正常工作，是讓單片機能夠正常運行它的所有功能的必須組成部分。同理，可以簡單的理解為是利用最少的元器件組成一個能夠正常工作的單片機系統(tǒng)。單片機最小系統(tǒng)普遍含有：電源、時鐘電路、復位電路三個組成部分。含有這三個組件后，單片機就能夠有自主運行程序的能力了?？傮w來說STM32最小系統(tǒng)可分為以下四個組成部分(STM32最小系統(tǒng)原理圖如圖4-3所示):2)上電復位電路；3)主芯片下載電路；4)時鐘電路；PC1/ADC123_INI1PBSVI2CI_SMBASPI3_MOSL/I2SPB3/JTDO/SPI3_SCKA2SPD2/TIM3_ETRU5_RX/SDIOPAO/WKUP/ADC123_INO/TIM2_CH1_ETR/TIM5_CHI/TIM8PA1/ADC123_INI/IIM2_CH2/1IM5PAO/WKUP/ADC123_INO/TIM2_CH1_ETR/TIM5_CHI/TIM8PA1/ADC123_INI/IIM2_CH2/1IM5PA2/U2_TX/ADC123_IN2/IM2_CH3/IIM5PA12/CAN_TX/USBDP/1IMIPA11/CAN_RXAUSBDM/TIMIPA12/CAN_TX/USBDP/1IMIPA11/CAN_RXAUSBDM/TIMI PC7/12S3_MCK/TIM8_CH2/SDIPC6/12S2_MCK/TIM8_CHI/SDIPB15/SPI2_MOSI/12S2_SD/TIMI_PB14/SPI2_MISO/TIMI_PA6/SPII_MISOVADC12_IN6/TIM3_CHI/TIM8_PA7/SPII_MOSVADC12_IN7/TIM3_CH2/TIM8_CHINPBO/ADC12_IN8VTIM3_CH3/IIM8PBI/ADC12_IN9/IIM3_CH4/TIM8_CH3NVSSPB13/SP2_SCKA2S2_CK/TIMI_CHINVDDPB12/SPI2NSSA2S2WS/I2C2SMBAV/IIMIBKIN3456圖4-3STM32最小系統(tǒng)原理圖LCD1602顯示屏在顯示時的對比度、屏幕亮度、像素表達等性能強大。近我選擇了小型LCD1602顯示屏。屏幕本身自帶26w種細微色彩的顯示。屏幕內(nèi)部的屏層控制器是ILI9320,在接入電路時使用的是16位的80并口。大部分在等待周期訪問時可達1.25DMips/MHz(Dhrystone2.1)單周期乘法和硬件除法存儲器從256K至512K字節(jié)的閃存程序存儲器高達64K字節(jié)的SRAM帶4個片選的嵌經(jīng)出廠調(diào)校的8MHz的RC振蕩器內(nèi)嵌帶校準的40kHz的RC振蕩器帶校準功能的32kHzRTC振蕩器低功耗睡眠、停機和待機模式VBAT為RTC和后備寄存器供電。3個12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，lus轉(zhuǎn)換時間(多達21個輸入通道)轉(zhuǎn)換范圍：0至3.6V三倍采樣和保持功能溫度傳感器2通道12位DIA轉(zhuǎn)換器DMA:12通道模式串行單線調(diào)試(SWD)和JTAG接口Cortex-M3內(nèi)嵌跟蹤模塊(ETM)多達112個快速1/O端口51/80/112個多功能雙向的1/O口，所有1/0口可以映像到16個外部中斷：幾乎所有端口均可容忍5V信號。多達11個定時器，多達4個16位定時器，每個定時器有多達4個用于輸入捕獲/輸出比較/PWM或脈沖計數(shù)的通道和增量編碼器輸入，2個16位帶死區(qū)控制和緊急剎車，用于電機控制的PWM高級控制定時器2個看門狗定時器(獨立的和窗口型的)系統(tǒng)時間定時器：24位自減型計數(shù)器-2個16位基本定時器用于驅(qū)動DAC多達13個通信接口多達2個1C接口(支持SMBus/PMBus)多達5個USART接口(支持ISO7816,LINRDA接口和調(diào)制解調(diào)控制)多達3個SPI接口(18M位/秒),2個可復用為S詳情使用手冊見附頁1如圖4-6為HX711的PCB封裝圖，其引腳功能表見附頁1所示。23456K789本章主要是對多功能電子秤硬件芯片的選擇，型號，使用注意事項進行總結(jié)，并查閱主控芯片，HX711,LCD顯示芯片的使用手冊，詳情見附頁。第5章系統(tǒng)電路設(shè)計5.1電源設(shè)計電路系統(tǒng)采用5V電源進行供電，考慮供電方便性和可靠性，外部設(shè)備用電腦電源5V直接進行供電既方便又可靠。下面是電源供電圖5-1所示。4_5.2時鐘電路設(shè)計在內(nèi)部方式時鐘電路中，必須在XTAL1和XTAL2引腳兩端跨接石英晶體振蕩器和兩個微調(diào)電容構(gòu)成振蕩電路，通常C1和C2一般取30pF,晶振的頻率對于外接時鐘電路，要求XTAL1接地，XTAL2腳接外部時鐘，對于外部時鐘信號并無特殊要求，只要保證一定的脈沖寬度，B時鐘頻率低于12MHz即可。其電路原理圖如圖5-2所示。5.3.1復位電路設(shè)計所謂復位電路，其實就相當于電腦的重啟。當然電腦的重啟對于我們來說比較熟悉，那就單片機來說，單片機其實就是一個小型的“電腦”,它可以進行一些簡單的操作處理。單片機在處理程序的過程中，可能會在某些程序中進入一個死循環(huán)而無法跳出循環(huán)，那么為了使單片機的控制系統(tǒng)重新起到先前的作用，我們會對單片機進行一次復位操作。除此之外，我們在使用單片機的過程中，需要對其進行調(diào)試，而目前用的比較多的調(diào)試方式往往是通過在線調(diào)試來對單片機的每一個操作進行定點的判斷。但是每進行一次調(diào)試，單片機的程序可能仍然是執(zhí)行當前的代碼，為了讓單片機重新開始執(zhí)行程序，那么我們就需要使用復位電路對單片機進行一次復位操作。另外，在我們燒錄程序的過程中，可能會遇到燒錄軟件無法識別到單片機情況，此時的問題并不一定是我們的主控制芯片被燒壞了，更多的問題往往是缺少按一下復位按鈕。在檢測不到單片機時候，很有可能是晶振未能起振，那么單片機就相當于沒有辦法產(chǎn)生時鐘信號來控制單片機來執(zhí)行一系列的操作，這種問題往往只需要復位一下，使晶振所在的振蕩電路重新起振即可。鍵盤輸入部分，是一個及其關(guān)鍵的構(gòu)成部門，這一部分是系統(tǒng)在接受某種指令的外在渠道。鍵盤是通過很多的按鍵開關(guān)構(gòu)成的，按鍵的數(shù)量依據(jù)單片機應(yīng)用系統(tǒng)的功能來確定。很多不同的按鍵構(gòu)成了鍵盤，一個案件就類似一個開關(guān)的觸點，如果按下了案件，觸點就會閉合，如果放開按鍵，觸電就會斷開，單盤機收到閉合或者斷開的信號之后會作出相對應(yīng)的處理。所以，從單在單片機系統(tǒng)的方面來看，這一接口信號等同于外界輸入信號。下面的這個圖形就是我們所要設(shè)計的按鍵基本的示意圖5-3所示：在本設(shè)計中，STM32單片機就是我們整個系統(tǒng)的核心控制系統(tǒng)，需要設(shè)計一個復位電路來方便對其進行重啟操作。通常情況下，復位電路的設(shè)計一般是由一個電阻和一個極性電容外加一個開關(guān)組成的?？紤]采用普通的數(shù)碼顯示管，這種顯示管能對前后都實現(xiàn)顯示，同時也能獲2這類傳感器是一種較為特殊的具有代表性的傳感器，又可以被認為是自發(fā)電形式的傳感器，其中的工作過程的優(yōu)勢就是借助特殊表面在最后形成對應(yīng)的壓電效應(yīng)，這類傳感器重量比較小，并且體積比較小，實際在工作的過程中十分的可靠，并不是特別適合頻率過低的被測量，而且不能對靜態(tài)量進行檢測，只能適用于動態(tài)力學量的測量。當前看來很多的都屬于是對動態(tài)力量和加速度進行的檢測，壓電器件的不足之處也是很明顯的，其中顯而易見的就是比較微弱的輸出的能量，最為明顯的是就是分布的電容和最終輸出特點，對外接線路的具體需求也是非常大，如圖5-5所示壓力傳感器接線圖AVDDXI9高12345678GND非5.4.2放大電路(1)輸入阻抗通常都是要比信號源所具有的電阻高一點，否則，因為負載效(4)可以附加特定的電路，比如可以將外接借助專業(yè)的儀表中的放大器，其中就包含了專用的儀表放大器，比如：礎(chǔ)的例子，其中內(nèi)部的結(jié)構(gòu)可以用下面的圖5-6來表示。電路運作原理：A?、B?處于負反饋中，并且輸入的還包含輸入端還有反向的電壓，也就是兩邊電壓能夠劃分成Vin+、Vin-,所以設(shè)圖()中電阻R?=R?=R,則R?,R?輸出端的電壓之間的差異一般控制在U?2為所以可得到放大器的增益Av為從公式可的，需要調(diào)節(jié)Rg是，放大器進行增益處理就會更為靈活與方便，因為電路屬于是相互間對稱的，在進行調(diào)整的時候并不會導致最終的抑制比的下降。在接口圖中，對放大器的增益進行改變，就需要通過改變可變電阻R3的阻值大小，放大器增益計算公式如下：AD620的特性包含噪聲比較小，體積比較小等，將輸入設(shè)定為I=20nA,參數(shù)能夠較好展現(xiàn)出高輸入阻抗，AD620最后完成1~1000范疇之內(nèi)的任何增益就需要通過外接電阻Rg來調(diào)節(jié)；工作電源范圍為士2.3~士18V;電源電流在最大的情況下是13mA;輸入的失調(diào)的電壓在最大的情況下是125V;頻帶寬度為120kHz(在G=100時),如圖5-8所示，電路運放電路。根據(jù)上面已經(jīng)總結(jié)得出的結(jié)論，最終的方式選擇的是較為簡潔的放大器AD620。將上面的分析作為基礎(chǔ)，決定最終選擇的是精度比較好的專業(yè)的放大器AD620。5.4.3A/D轉(zhuǎn)換A/D轉(zhuǎn)換器的原理主要是把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號方便進行輸出和計算機數(shù)據(jù)處理，如下圖5-9所示是一個常見的A/D轉(zhuǎn)換原理圖。A/D轉(zhuǎn)換器選取要求：1、位數(shù)。A/D轉(zhuǎn)換器最為主要因素就是分辨率，在實際進行運用的時候，可以被允許的誤差高一點。2、因為轉(zhuǎn)換速度有所不同，各個種類轉(zhuǎn)換器在許多部分都是具有一些不同，積分型轉(zhuǎn)換速率一般都是比較小，時間轉(zhuǎn)換能夠由ms變到幾十ms,只可以完成一些速度比較小的A/D轉(zhuǎn)換器，通常狀況下用在溫度、流量等變化比較小的參數(shù)測量中。那么逐次逼近型就可以算時一個速度一般的A/D轉(zhuǎn)換器，時間為ns級，在數(shù)字的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)還有實際的過程中進行控制。3、是否加采樣/保持器。4、一部分轉(zhuǎn)換器提供的輸入引腳有兩個，實際的量程在很大的程度上也存在差別，模擬量可以在不一樣的引腳部分進行直接引入。5、A/D轉(zhuǎn)換器剛剛開始運作和最后結(jié)束工作，一般而言，直接進行控制的是外部的控制信號進行控制，啟動信號的提供者一般而言是CPU。轉(zhuǎn)換正式完結(jié)之后，內(nèi)在轉(zhuǎn)換停止之后信號能夠傳遞到觸發(fā)器中，另外，就轉(zhuǎn)換完成之后代表著電平已經(jīng)被輸出，告知微處理器對其做一個辨識。6、A/D轉(zhuǎn)換器的晶閘管現(xiàn)象。一般在使用的時候，這樣的情況會導致在最后電流的不斷變多，長時間的使用會對芯片造成破壞，為了避免這樣的事情發(fā)生，可以選擇的進行應(yīng)對和解決的方式包含：(1)對抗干擾的設(shè)計進行鞏固，盡可能多的選擇干擾比較大的電流重新融入(2)在電源的入口處重新加上退耦濾波電路，在同樣的情況中，需要加強的還包含穩(wěn)壓的一系列的舉措，避免在電容電解上再接一高頻濾波電容：(3)在在出現(xiàn)晶閘管現(xiàn)象時，在A/D轉(zhuǎn)換器的電源端處重新接上電阻，可以很好的對電流進行控制，需要進行考慮的還包含下面的一些問題：(2)外接時鐘信號的頻率是否合適。(3)工作環(huán)境溫度是否符合器件要求。(6)印刷線路板布線的實際合理性。借助精準的分析能夠知道的是A/D轉(zhuǎn)換器誤差需要控制在1g以下會考量到剩下的其他的原因造成的影響，12位A/D轉(zhuǎn)換器在測試之后無法對系統(tǒng)地實際需求進行滿足。因此，采用的是應(yīng)該選擇14位A/D轉(zhuǎn)換器或準確度更高的A/D轉(zhuǎn)換器。在整個第五章，分別提出了每個模塊的電路設(shè)計，在整個文章的節(jié)奏中是起承上啟下的作用，在準備好硬件，通過導線手動焊接，接下來技術(shù)給設(shè)備供電，調(diào)試軟件的部分。第6章軟件設(shè)計對于keil這個軟件就不做過多的介紹了，只要我們設(shè)計單片機，它都可以作為一個強有力的品臺來開發(fā)，不管是匯編還是C,它在結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。Keil系統(tǒng)中提供了包括C編譯器、宏匯編、鏈接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境將這些部分組合在一起。打開keil,點擊project、newuvisionproject然后一個快樂的項目開始，最激動人心的是新建好之后再點擊file然后new新建一個文件好了，保存成.c格式，最后在keil的左側(cè)project窗口中雙擊Target1中的SourseGroup1,就可以把你剛剛新建的.C文件添加到項目中，然后在里面寫代碼就好了。弄好這一系列之后的操作后，我們可以打開百度或者一些學習數(shù)據(jù)開始寫程序，寫好之后按F7即刻編譯加連接。BMI值原來的設(shè)計是一個用于公眾健康研究的統(tǒng)計工具。當我們需要知道肥胖是否為某一疾病的致病原因時，我們可以把病人的身高及體重換算成BMI值，再找出其數(shù)值及病發(fā)率是否有線性關(guān)連。不過，隨著科技進步，現(xiàn)時BMI值只是一個參考值。因此，BMI的角色也慢慢改變，從醫(yī)學上的用途，變?yōu)橐话愦蟊姷睦w體指標。BMI是BodyMassIndex當BMI數(shù)值在18.5～23.9之間為健康；≤18.5為過輕；≥24為過重，當≥32時為過度肥胖。開始開始初始化NY有效數(shù)據(jù)N重新測量N圖6-1多功能電子秤主控流程圖在本章主要提出多功能多功能電子秤稱軟件設(shè)計流程，介紹BMI算法。第七章測試結(jié)果與分析偏載誤差：同一載荷下不同位置的示值誤差，示值誤差應(yīng)不大于所加載載荷最大允許誤差的絕對值對于承載器的支撐點小于4的時候，在每個支撐的點上加載約等于最大秤量與最大添加皮重的三分之一。示值誤差在檢定時，加載載荷應(yīng)選擇最大秤量和最大去皮的三分之一的砝碼如果使用多個砝碼，應(yīng)當將砝碼均勻放置在測量區(qū)域內(nèi)。按秤盤的表面積，將秤盤劃分為5個區(qū)域圖中7-1為電子秤偏載誤差檢定示意圖，每個點位是需要進行偏載實驗檢定的區(qū)域木文將區(qū)域2稱為前方，4為后方。3為右方，5為左方。以5000g砝碼分別放在圖7-1中的1-5位置進行偏載測量。載荷在1-5不同的區(qū)域的示值誤差必須不大于相應(yīng)載荷最大允許誤差的絕對值。以圓形稱盤上下左右加中心五個位置進行三次測量，得到結(jié)果如下表7-1,7-2所示。參照物為5kg,8kg砝碼。標準值(g)顯示值(g)誤差(g)中心下方標準值(g)顯示值(g)誤差(g)中心下方由表7-1、7-2可知最大誤差在10.69g,滿足設(shè)定的值，誤差不得超過50g。誤差=顯示值-標準值。示值誤差是指電子秤的示值與質(zhì)量約定真值之差。檢定時，測試的載荷點必須包含空載、最小秤量、最大允許誤差轉(zhuǎn)換點所對應(yīng)的載荷、最大秤量等載荷點。載荷應(yīng)從空載開始，逐漸向上加載，直到加載至電子秤的最大秤量，然后再向下卸載載荷，直到零載荷為止。無論加載過程還是卸載過程，都應(yīng)保證有足夠的測100000293456789根據(jù)檢定要求，按照國家檢定規(guī)程JJG539-1997數(shù)字指示秤的檢定規(guī)程對該電子秤進行檢定。在實驗室條件下，對電子秤的示值誤差、偏載誤差、重復性鑒別力等指標進行了檢定。通過查閱國家多功能電子秤稱量的最大誤差表得到表允許最大誤差電子秤的屬于三級平衡器，其設(shè)計的最小量程為20ee表示的是分度值，分度值就不多介紹了，例如一個直尺的量程是10cm,1cm里面有10mm,那個這個直尺的分度尺就是1mm。一般來說分度尺就是誤差就是這個直尺的誤差是1mm。所以這次設(shè)計的最大量程為80kg的電子秤，分度尺為50g,所以這個電子秤的誤差是50g,把么最小量程為20e就是1000g,最小量程為1kg。并且電子秤還有一個規(guī)定是區(qū)域性誤差在最大量程的1/3以內(nèi)誤差是le,也就是50g,在1/3以上是2e也就是100g。在實際相同的測試條件下，用同一方式，將同一載荷多次加放到托盤上進行測量，一般選荷點下最大允許誤差的絕對值，測量次數(shù)不少于6次。測置零。本文選擇10kg的標準砝碼，每次加載前置零，測量10次。電子秤的重復性等于加載砝碼穩(wěn)定后，電子秤示值誤差的最大值EMax減去電子秤示值誤差的最小值Emin,即EMax-Emin<|MPE|。重復檢測分析如表7-4所示。編號標準值(g)值示(g)誤差(g)允許最大誤差123456778895重復性誤差由表7-4可的，EMax=12g,Emin=5g,重復性誤差為11g。|MPE|=50g,滿足條件EMax-Emin<|MPE|,實驗結(jié)果表明，在溫室條件下通過對示值，重復值，偏差值測驗，符合標準。本章內(nèi)容主要是對多功能電子秤進行測驗，分別是從示值，重復值，偏差值進行測驗，通過三個數(shù)值的測驗，都符合標準，皆設(shè)計達標。[1]周立功等.ARM嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程[M].北京：北京航空航天大學出版，2004.[2]周立功等.ARM嵌入式系統(tǒng)實驗教程(一)[M].北京：北京航空航天大學出版，2004.[3]杜春雷.ARM體系結(jié)構(gòu)與編程[M].北京：清華大學出版社，2003.[4]梁明亮，齊公博.基于ARM9的簡易多功能電子秤[J].電子制作，2010.10[5]丁鑫蕾.一種簡易數(shù)碼多功能電