基于應(yīng)變式傳感器的電子秤設(shè)計(jì)1引言1.1研究背景及意義電子秤作為一種普及的電子衡器，在日常生活中扮演著重要的角色。翻閱相關(guān)資料可知，在20世紀(jì)50年代就已經(jīng)出現(xiàn)了電子衡器，然而最開始的電子衡器構(gòu)造十分簡(jiǎn)單，功能也較為單一，到后來伴隨著各種先進(jìn)技術(shù)的不斷發(fā)展以及人們需求的變化，出現(xiàn)了構(gòu)造更加復(fù)雜、功能更為豐富的電子秤。近些年來，我國電子技術(shù)成熟度愈來愈高，智能化、模塊化的電子秤更符合日常需求REF_Ref2391\r\h[1-REF_Ref26986\r\h2]；在技術(shù)性能方面，電子秤正朝著高速率、高精度、高穩(wěn)定的方向發(fā)展REF_Ref25530\r\h[3]；成為能夠在短時(shí)間內(nèi)獲得更精準(zhǔn)的計(jì)量結(jié)果REF_Ref24656\r\h\p，滿足人們多元化需求的綜合性電子衡器。研究表明，基于應(yīng)變式傳感器的電子秤的性能優(yōu)異，其主要利用半橋或全橋電路測(cè)量原理，分析電路的輸出電壓與已知標(biāo)準(zhǔn)重量的線性關(guān)聯(lián)性，并以此為基礎(chǔ)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過測(cè)量電路處理可以將電阻值變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)（電壓或電流）。得益于該類傳感器具備的諸多優(yōu)勢(shì)，如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，高精度、適應(yīng)不同的測(cè)量要求（使用范圍廣）等，以應(yīng)變式傳感器為基礎(chǔ)的電子秤，一經(jīng)出現(xiàn)便受到眾多用戶的認(rèn)可和喜愛。1.2發(fā)展現(xiàn)狀目前，電子秤已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪泻凸ぷ髦胁豢苫蛉钡闹匾ぞ?。中國研究者在?yīng)變式傳感器方面進(jìn)行了大量的研究，包括傳感器設(shè)計(jì)、靈敏度提高、材料等方面；國內(nèi)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)在電子秤的設(shè)計(jì)上不斷進(jìn)行優(yōu)化，采用高性能的應(yīng)變式傳感器結(jié)合先進(jìn)的信號(hào)處理技術(shù)和微處理器技術(shù)控制，實(shí)現(xiàn)了電子秤的高精度、快速響應(yīng)和抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。國外發(fā)達(dá)國家在應(yīng)變式傳感器研發(fā)和電子秤設(shè)計(jì)方面持領(lǐng)先地位，他們的研究重點(diǎn)在提高傳感器的靈敏度、穩(wěn)定性、壽命，以及如何通過集成微電子和納米技術(shù)來縮小傳感器的尺寸，減輕重量，提高精度和響應(yīng)速度。2系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1實(shí)現(xiàn)功能稱重功能。使用電阻應(yīng)變傳感器，通過力引起的電阻變化轉(zhuǎn)換為測(cè)量電路的電壓變化，并將壓力值轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。稱重范圍為0-5KG（但本文為了方便演示，將報(bào)警值調(diào)到200g）。顯示功能。將相關(guān)信息顯示在OLED屏上，如測(cè)量時(shí)間、物品重量等。報(bào)警功能。若物品重量在兩百克以上，蜂鳴報(bào)警器立刻報(bào)警。多功能按鍵。通過按鍵可以實(shí)現(xiàn)切換單價(jià)、設(shè)置單價(jià)，可計(jì)算出物品總價(jià)、查詢歷史記錄。去皮功能?？扇コ斜P等輔助設(shè)備的重量。2.2系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案基于應(yīng)變式傳感器的電子秤控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。整個(gè)系統(tǒng)由稱重傳感器模塊、DS1302模塊、AT24C02存儲(chǔ)模塊、OLED屏幕顯示模塊、蜂鳴器模塊、按鍵裝置、STM32單片機(jī)組成?；趹?yīng)變式傳感器的電子秤可以精準(zhǔn)檢測(cè)物品的重量。具體工作原理是：向稱重臺(tái)放置被測(cè)對(duì)象，此時(shí)應(yīng)變片因承重，形狀發(fā)生變化，傳感器對(duì)稱重信息進(jìn)行采集，此電信號(hào)較為微弱，需經(jīng)過放大電路進(jìn)行線性增強(qiáng)，經(jīng)過放大的電信號(hào)下一步通過數(shù)模（A/D）轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，再向單片機(jī)傳送，由單片機(jī)來對(duì)其進(jìn)行處理，從而得到準(zhǔn)確的重量信息，接著將其送入OLED屏幕顯示通過單價(jià)按鍵可以設(shè)置單價(jià)，運(yùn)算金額結(jié)果送到內(nèi)存，按下總價(jià)按鍵，單片機(jī)發(fā)出指令，從內(nèi)存中讀取送到OLED屏幕顯示。測(cè)量范圍為0-200g，如用超過200g的重量按壓HX711稱重模塊，蜂鳴報(bào)警器立刻報(bào)警。圖1基于應(yīng)變式傳感器的電子秤控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖2.3器件的選型和介紹器件的選型如表1所示：STM32F103C8T6單片機(jī)為控制核心REF_Ref10819\r\h[4]REF_Ref10819\w\h，將C語言作為主語言，HX711和高精度應(yīng)變片組成稱重傳感器，應(yīng)變片傳感器可以對(duì)壓力信號(hào)進(jìn)行采集，并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)REF_Ref10776\r\h[5]，HX711芯片可以對(duì)采集到的模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以獲得數(shù)字信號(hào)。OLED0.96寸屏幕顯示時(shí)間、單價(jià)、金額等；按鍵負(fù)責(zé)設(shè)置單價(jià)、查詢等功能；蜂鳴器負(fù)責(zé)超重報(bào)警；AT24C02存儲(chǔ)模塊負(fù)責(zé)存儲(chǔ)記錄；DS1302時(shí)鐘模塊負(fù)責(zé)掉電走時(shí)。表1器件的選型序號(hào)器件名稱功能1STM32F103C8T6控制核心2HX711模數(shù)轉(zhuǎn)換3高精度應(yīng)變片將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)4OLED0.96寸屏幕顯示時(shí)間、單價(jià)、金額等5按鍵設(shè)置單價(jià)、查詢記錄等6蜂鳴器超重報(bào)警7AT24C02存儲(chǔ)模塊8DS1302掉電走時(shí)3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1稱重傳感器原理電阻應(yīng)變式稱重傳感器由彈性元件和電阻應(yīng)變片組成。彈性元件選擇的是雙孔懸臂平行梁。這款稱重傳感器的性能優(yōu)異，例如其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度高、抗偏載能力出色等。利用粘結(jié)劑將應(yīng)變片放置于被測(cè)物理量的彈性體間，應(yīng)變片隨著彈性元件受力而產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)變，并轉(zhuǎn)換成電阻。將力學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量。通過這種方式，應(yīng)變式傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)外界力學(xué)信號(hào)的精確感知與測(cè)量，為各種應(yīng)用場(chǎng)景提供可靠的數(shù)據(jù)支持。圖2為應(yīng)變式傳感器的受力工作原理。圖2應(yīng)變式傳感器的受力工作原理雖然借助電阻應(yīng)變片能夠得到電阻值，然而此類信號(hào)并不強(qiáng)，需再利用電橋電路來對(duì)其進(jìn)行處理，此測(cè)量電路除了精度高外，還具備溫度補(bǔ)償功能REF_Ref11358\r\h[6]，將應(yīng)變片接成如圖3所示的電橋。外力會(huì)導(dǎo)致電阻發(fā)生變化，在測(cè)量電路中則表現(xiàn)為電壓變化。通過對(duì)輸出電壓進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量與換算，便可以獲得被測(cè)物體的實(shí)際重量。電橋的四個(gè)臂均接有應(yīng)變片，且受到外力時(shí)均會(huì)發(fā)生形變。電橋處于平衡狀態(tài)時(shí)，應(yīng)變片位于相同的溫度場(chǎng)中，因此可以相互抵消溫度對(duì)它們產(chǎn)生的影響，因此電壓輸出的靈敏度也始終處于高水平。等臂電橋，阻值相等，可推導(dǎo)出以下公式:ΔU圖3應(yīng)變式傳感器的電路工作原理電阻應(yīng)變式傳感器隨著時(shí)代的進(jìn)步不斷發(fā)展?；陟`敏系數(shù)高、允許電流密度大，適應(yīng)不同的測(cè)量要求（使用范圍廣）、體積小等諸多優(yōu)點(diǎn)，并且便于體現(xiàn)多功能化、小型化等，因此本設(shè)計(jì)選用電阻應(yīng)變式傳感器為稱重傳感器。3.2單片機(jī)最小系統(tǒng)電路3.2.1STM32F103C8T6核心板電路設(shè)計(jì)作為微控制器，此單片機(jī)主頻極高，達(dá)到72兆赫，其所擁有的存儲(chǔ)器主要有兩類，即SRAM、Flash存儲(chǔ)器，同時(shí)具有低功耗、高性能、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，配置豐富的外設(shè)接口其，中涵蓋多個(gè)通用定時(shí)器、通用同步/異步收發(fā)器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器（ADC）、集成電路總線（IIC）等?；趹?yīng)變式傳感器的電子秤控制核心STM32F103C8T6如圖4所示。圖4STM32F103C8T6控制模塊STM32F103C8T6核心板電路如圖5所示。工作電壓為3.3V，內(nèi)置64-128KBytesFlash,20KBytesSRAM,帶有37個(gè)通用GPIO口（含特殊功能IO）。SWD為下載調(diào)試接口。圖5STM32F103C8T6核心板電路原理圖3.2.2晶振電路設(shè)計(jì)將時(shí)鐘脈沖提供給芯片是晶振的主要功能，此處外部電路的晶振數(shù)量有兩個(gè)，分別為8MHz、32.768Hz，用途分別是提供時(shí)鐘頻率、時(shí)鐘周期。為了讓電路系統(tǒng)運(yùn)行之時(shí)時(shí)鐘頻率能夠滿足相應(yīng)要求，芯片內(nèi)部還設(shè)置了鎖相環(huán)。晶振電路如圖6所示。圖6晶振電路原理圖3.2.3復(fù)位電路設(shè)計(jì)復(fù)位電路的設(shè)計(jì)是單片機(jī)如果出現(xiàn)死機(jī)的情況，需進(jìn)行關(guān)機(jī)重新啟動(dòng)，將其重新恢復(fù)狀態(tài)，若程序運(yùn)行時(shí)發(fā)生跑飛的情況，則需借助復(fù)位這一手段刷新程序。復(fù)位電路主要由RC電路和按鍵構(gòu)成，其中RC電路由10K歐姆的電阻和0.1uF電容共同組成。其用途是當(dāng)單片機(jī)復(fù)位引腳通電后，保證其低電平狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間不低于1毫秒，等按下S3鍵時(shí)，電容發(fā)生放電現(xiàn)象，NRSET引腳電平為低電平，電路復(fù)位。而如果松開復(fù)位鍵，情況則正好相反，也就是說，這一引腳的電平將保持高電平狀態(tài)。復(fù)位電路如圖7所示。圖7復(fù)位電路原理圖3.2.4濾波電路設(shè)計(jì)電路在工作過程中存在各種干擾，導(dǎo)致電壓波動(dòng)，此時(shí)需借助濾波電路來對(duì)直流電壓進(jìn)行處理，在有效控制直流電壓交流成分的同時(shí)將其中的直流成分保留下來，濾波電路如圖8所示。圖8濾波電路原理圖3.2.53.3V穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)3.3V穩(wěn)壓電路集成在單片機(jī)上，它是一種電子電路，主要功能是從較高的直流電壓5V穩(wěn)定地輸出3.3V的直流電壓，為各種電子設(shè)備或系統(tǒng)提供恒定的電源。3.3V穩(wěn)壓電路原理圖如圖9所示。圖93.3V穩(wěn)壓電路原理圖3.2.6USB電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)使用USB電路進(jìn)行供電。該電路集成于單片機(jī)之中，USB電路原理圖如圖10所示。圖10USB電路原理圖3.3AD轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)HX711是是一種24為A/D轉(zhuǎn)換器芯片，具有高精度的特點(diǎn)，因此也被廣泛用于高端電子秤REF_Ref27822\r\h[7]。此芯片具備諸多優(yōu)點(diǎn)，有著極快的響應(yīng)速度，并不會(huì)產(chǎn)生多少功耗，其精度很高REF_Ref10378\r\h[8]，同時(shí)SPI接口以及AD轉(zhuǎn)換速率最高分別能夠達(dá)到10兆赫、30次/秒；其工作電流在1毫安以內(nèi)，工作電壓最低為2.6V，最高為5.5V；另外，內(nèi)部集成前置放大器、24位A/D轉(zhuǎn)換器和數(shù)字濾波器等功能，還集成差分處理電路、穩(wěn)壓電路、片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器等REF_Ref10335\r\h[9]，不僅可以簡(jiǎn)化電子秤傳感器的電路，還提升其性能水平以及穩(wěn)定程度。通道A、B都屬于輸入選擇開關(guān)，當(dāng)存在需要時(shí)，可選用其中任何一個(gè)開關(guān)。此次在進(jìn)行設(shè)計(jì)之時(shí)，因?yàn)锳、B兩通道分別是可編程增益為128或64、32增益，所以此次選擇A作為開關(guān)。由于該器件芯片中存在穩(wěn)壓電路，可以同時(shí)為內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換器和外部傳感器供能，因此無需增設(shè)模擬電源，芯片的時(shí)鐘振蕩器在通電后能夠自動(dòng)復(fù)位，而無需接入其他元件，執(zhí)行初始化流程變得簡(jiǎn)化。圖11、12分別為此芯片的實(shí)物以及引腳圖。圖11HX711實(shí)物圖圖12HX71引腳圖HX711模塊有4個(gè)引腳，VCC、GND分別和電源正極、地面相連，DCK、DT分別和單片機(jī)PA4、PA3相連。圖13顯示了此接口電路的具體情況。圖13HX711接口電路3.4OLED顯示電路設(shè)計(jì)OLED為有機(jī)發(fā)光二極管。OLED具有節(jié)能的特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)自發(fā)光，無需背光源，功耗相遠(yuǎn)低于普通二極管。同時(shí)其有著極大的屏幕視角，能夠讓觀眾產(chǎn)生不錯(cuò)的觀看體驗(yàn)。另外，其有著極快的響應(yīng)速度，這有助于實(shí)現(xiàn)更流暢的文字等顯示。結(jié)構(gòu)上，OLED顯示屏可以實(shí)現(xiàn)更輕、更薄的設(shè)計(jì)，并具有良好的柔性彎曲度，為設(shè)備設(shè)計(jì)提供了更多的可能性。OLED顯示屏如圖14所示。圖14OLED顯示屏本設(shè)計(jì)采用了OLED屏來顯示時(shí)間、單價(jià)、總價(jià)等參數(shù)。此顯示屏的通信方式是IIC，此處IIC時(shí)鐘線和數(shù)據(jù)線分別是SCL、SDA。引腳數(shù)量為4，VCC、GND分別和電源正極、地面相連，SCL、SDA分別和單片機(jī)PB9、PB8相連。其電路連接方式如圖15所示。圖15OLED接口電路3.4DS1302時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)DS1302時(shí)鐘模塊，在2.0～5.5V的電壓范圍內(nèi)都能正常工作，具有良好的電壓適應(yīng)性?？梢詫?duì)年、月、日、星期、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，并具有閏年補(bǔ)償功能。能計(jì)算到2100年之前的日期，這款設(shè)備展現(xiàn)了卓越的時(shí)間管理能力。采用串行I/O通信方式，相較于并行通信，這種方式更為節(jié)省I/O口的使用，從而優(yōu)化資源分配。單片機(jī)的通信可以通過同步串行的方式實(shí)現(xiàn)，在這過程中除了需要用到SCLK時(shí)鐘線以及I/O數(shù)據(jù)線外，RES復(fù)位線也是不可或缺的。DS1302時(shí)鐘模塊如圖16所示。圖16DS1302時(shí)鐘模塊本設(shè)計(jì)采用了DS1302為實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它采用三線接口與單片機(jī)進(jìn)行同步通信，確保時(shí)鐘數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳輸。DS1302時(shí)鐘引腳數(shù)量為八個(gè)，每個(gè)引腳都有特定的功能。VCC2、VCC1，兩者分別屬于主、后備電源，前者和電源正極相連，后者在前者關(guān)閉后，保持時(shí)鐘持續(xù)運(yùn)行。X1、X2，兩者都屬于振蕩源，和32.768KHz晶振相連。RST、I/O，兩者分別屬于復(fù)位、數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳，分別和PA7、PA6相連。SCLK，它連接了單片機(jī)PA5引腳。其電路連接方式如圖17所示。圖17DS1302時(shí)鐘接口電路3.5AT24C02存儲(chǔ)電路設(shè)計(jì)AT24C02存儲(chǔ)模塊，用于保存單片機(jī)運(yùn)行時(shí)想要永久保存的數(shù)據(jù),存儲(chǔ)容量為2Kbit，共有256個(gè)8位字節(jié)，其內(nèi)部組織為32頁，每頁8字節(jié)。這種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)使得AT24C02能夠存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)，并且支持隨機(jī)字尋址，方便數(shù)據(jù)的讀寫操作。AT24C02的工作電壓范圍較寬，為1.8V至5.5V，這使得它能夠在不同的工作環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行。它的通信接口是IIC串行總線接口，通信速率可達(dá)400KHz，能夠快速地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。AT24C02存儲(chǔ)模塊如圖18所示。圖18AT24C02存儲(chǔ)模塊AT24C02具有IIC總線接口的存儲(chǔ)器，可以讀寫數(shù)據(jù)。此處IIC時(shí)鐘線和數(shù)據(jù)線分別是SCL、SDA。引腳數(shù)量為4，VCC、GND分別和電源正極、地面相連，SCL、SDA分別和單片機(jī)PB1、PB0相連。其電路連接方式如圖19所示。圖19AT24C02存儲(chǔ)接口電路3.6輸入按鍵電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)用到4個(gè)按鍵，PB0、PB1、PB3、PB4為按鍵輸入端。按鍵一端接地，另一端與單片機(jī)連接。S1為單價(jià)加按鍵與單片機(jī)PB0引腳連接，S2為單價(jià)減按鍵與單片機(jī)PB1引腳連接，S4為總價(jià)顯示與單片機(jī)PB3引腳連接，S5為查詢按鍵與單片機(jī)PB4引腳連接。其電路連接方式如圖20所示。圖20輸入按鍵接口電路3.7報(bào)警電路設(shè)計(jì)作為電子訊響器，蜂鳴器的供電電壓為直流電壓。該系統(tǒng)選擇了電磁式有源蜂鳴器。因?yàn)檫@類設(shè)備通常存在較大驅(qū)動(dòng)電流，單片機(jī)I/O口輸出電流和其驅(qū)動(dòng)要求不符，因此需要對(duì)電路進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。針對(duì)上述問題，決定將三極管加入到電路之中，使電流放大電路，通過這種方式，單片機(jī)就可以輕松地控制蜂鳴器，此處三極管基極串聯(lián)電阻連接了單片機(jī)PA8引腳。如果此引腳電平為高電平，此時(shí)蜂鳴器則可運(yùn)行，反過來，如果電平為低電平，蜂鳴器就會(huì)處于關(guān)閉狀態(tài)，蜂鳴器接口電路連接方式如圖21所示。圖21蜂鳴器接口電路4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1主程序流程圖開啟電源，電路在通電后，首先主程序先對(duì)所有模塊進(jìn)行初始化，在主程序中通過while（1）主邏輯。輸入信號(hào)來自稱重傳感器信號(hào)、按鍵輸入信號(hào)的數(shù)據(jù)。主程序初始化程序時(shí)會(huì)進(jìn)行屏幕清除，為了顯示新的數(shù)據(jù)不被重疊。初始化結(jié)束后，程序返回執(zhí)行被按下按鍵所指的程序，執(zhí)行完當(dāng)前子程序后，返回到主程序并等待下一個(gè)指令。主程序流程圖如圖22所示。圖22主程序流程圖4.2AD模塊子程序設(shè)計(jì)STM32與稱重傳感器通過IIC的方式進(jìn)行通信。首先打開GPIOA的RCC_APB2時(shí)鐘。初始狀態(tài)DT、SCK引腳電平情況正好相反，即分別屬于高、低電平。此時(shí)如果DOUT電平呈現(xiàn)高電平狀態(tài)，表示A/D轉(zhuǎn)換器尚未做好數(shù)據(jù)輸出準(zhǔn)備工作，這表示轉(zhuǎn)換器當(dāng)前正處于非就緒狀態(tài)，無法有效地進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出，在這種情況下，SCK電平屬于低電平。為確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，需等待DOUT變?yōu)榈碗娖綘顟B(tài)，即A/D轉(zhuǎn)換器完成準(zhǔn)備并可以有效地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸工作。將PA3設(shè)置為推挽輸出后再將PA3設(shè)置為浮空輸入模式，PA4為時(shí)鐘信號(hào)，提供時(shí)鐘。PA3變?yōu)榈碗娖胶笞x取傳感器數(shù)據(jù)，讀取的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在value；for循環(huán)，重復(fù)24位讀取。AD程序子設(shè)計(jì)代碼如圖23所示。圖23AD模塊子程序流程圖4.3OLED顯示程序設(shè)計(jì)這里直接調(diào)用OLED顯示屏IIC接口函數(shù)，主要任務(wù)為編寫GPIO口配置函數(shù)。顯示屏有兩個(gè)界面，第一個(gè)界面顯示測(cè)試時(shí)間、質(zhì)量、單價(jià)、總價(jià)；第二個(gè)界面為查詢歷史記錄。程序代碼如圖24所示。圖24OLED部分程序設(shè)計(jì)代碼4.4DS1302時(shí)鐘模塊程序設(shè)計(jì)首先打開GPIOA的RCC_APB1時(shí)鐘。時(shí)鐘在上升沿向DS1302輸出數(shù)據(jù)，而DS1302需接收并讀取這類數(shù)據(jù)，此即其輸出模式，DS1302在下降沿向DS1302輸出數(shù)據(jù)，AT24C02存儲(chǔ)模塊程序流程圖如圖26所示。圖25DS1302時(shí)鐘模塊程序流程圖4.5AT24C02存儲(chǔ)模塊程序設(shè)計(jì)AT24C02本質(zhì)是存儲(chǔ)歷史記錄，通信方式為IIC通信，配置GPIO，編寫I/O口輸出函數(shù)。AT24C02存儲(chǔ)模塊程序流程圖如圖26所示。圖26AT24C02存儲(chǔ)模塊程序流程圖4.6按鍵模塊子程序設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)選擇的是獨(dú)立按鍵。由非編碼鍵盤組成了按鍵模塊，且每個(gè)按鍵均連接不同I/O口。此處要使用按鍵，可通過啟閉機(jī)械觸點(diǎn)這一操作來達(dá)到目的。受到此類按鍵機(jī)械觸點(diǎn)屬性的影響，在其閉合、釋放的一剎那會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象，要消除此現(xiàn)象，在開展編程工作時(shí)，需設(shè)置好延時(shí)程序，來提升按鍵的靈敏性。按鍵的程序開始先進(jìn)行初始化，OLED也需要進(jìn)行初始化。GPIOB.0至GPIOB.4中斷線和中斷初始化配置，并設(shè)置為下降沿觸發(fā)。這樣的配置能夠確保按鍵在按下時(shí)（即電平由高變低時(shí)）能夠準(zhǔn)確觸發(fā)中斷，從而提高按鍵的響應(yīng)速度和靈敏性。此設(shè)計(jì)中按鍵S1用來切換單價(jià)加、S2用來切換單價(jià)減、S4用來設(shè)置總價(jià)=weight*price、S5用來切換歷史記錄。其中各個(gè)按鍵之間互不影響其設(shè)定好的功能。獨(dú)立按鍵子程序流程圖如圖27所示。圖27獨(dú)立按鍵子程序流程圖5系統(tǒng)的測(cè)試與分析5.1實(shí)物展示連接OLED顯示屏以及蜂鳴器等模塊，并使用USB接外界5V電源給電子秤通電，系統(tǒng)開始初始化。在稱重傳感器上放置一個(gè)20g的砝碼，可以清晰地、直觀地看到OLED顯示屏采集到的砝碼重量為20g，按下設(shè)置單價(jià)加的按鍵，使輸入數(shù)字為5，表示每克5元，再次按下總價(jià)按鍵，總價(jià)格為100元。實(shí)物展示如圖28所示。圖28實(shí)物展示如果按下查詢歷史記錄按鍵，OLED顯示屏將會(huì)轉(zhuǎn)至第二個(gè)界面。按下查詢歷史記錄按鍵的顯示情況如圖29所示。圖29按下查詢歷史記錄的顯示情況5.3測(cè)試與誤差分析準(zhǔn)備標(biāo)準(zhǔn)砝碼，將其放在電子秤上測(cè)試，選擇的砝碼重量依次是20g、60g、140g、200g，測(cè)量次數(shù)設(shè)為三次，同時(shí)確定絕對(duì)與相對(duì)誤差。表2顯示了此測(cè)試實(shí)驗(yàn)的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，通過測(cè)試發(fā)現(xiàn)，電子秤的絕對(duì)誤差，相對(duì)誤差。表2測(cè)試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)值（g）2060140200測(cè)量值（g）192020596059137138138197196197由上述四組數(shù)據(jù)，可得出其第一組絕對(duì)誤差：Δx1=|相對(duì)誤差：δ1=第二組絕對(duì)誤差：Δ2=|x相對(duì)誤差：δ2=Δ第三組絕對(duì)誤差：Δ3|x相對(duì)誤差：δ3=Δ第四組絕對(duì)誤差：Δ4=|x相對(duì)誤差：δ4=Δ通過上述數(shù)據(jù)可得知，該系統(tǒng)的誤差較小，在合理的范圍內(nèi)。此設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、方便攜帶；操作簡(jiǎn)便，配置按鍵，可根據(jù)需求得出數(shù)據(jù)。配置顯示屏，可以直觀顯示重量、單價(jià)等參數(shù)。6總結(jié)及展望本文設(shè)計(jì)的是基于應(yīng)變式傳感器的電子秤系統(tǒng)。其借助STM32單片機(jī)設(shè)計(jì)了一個(gè)精度高，響應(yīng)速度快的電子秤系統(tǒng)。此設(shè)計(jì)選擇的單片機(jī)是STM32F103C8T6，同時(shí)，采用C語言作為主語言，應(yīng)變片、HX711、AT24C02、DS1302、OLED為重要器件。應(yīng)變片將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)數(shù)模（A/D）轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，送入單片機(jī)由嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理REF_Ref9989\r\