PAGE26基于單片機(jī)的電子秤設(shè)計(jì)摘要電子秤是以STM32F103ZET6為核心的電子系統(tǒng)。壓力傳感器用于收集數(shù)據(jù)。使用專門的24位A/D轉(zhuǎn)換芯片HX711對傳感器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并將之后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)顯示采用OLED實(shí)現(xiàn)，顯示效果穩(wěn)定且無閃爍。關(guān)鍵詞單片機(jī)；電子秤；壓力傳感器；信號處理芯片。目錄136761緒論 2177311.1研究背景和意義 212231.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2191531.3本論文的主要研究內(nèi)容 5137922電子秤的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 672582.1電子秤的結(jié)構(gòu)組成 652262.2電子秤系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 76222.2.1單片機(jī)模塊 7275722.2.2傳感器模塊 11133432.2.3顯示器模塊 12132142.2.4轉(zhuǎn)換芯片模塊 14149923電子秤的程序設(shè)計(jì) 1698203.1電子秤系統(tǒng)的程序構(gòu)架 16282273.2程序設(shè)計(jì)環(huán)境 1733573.2.1轉(zhuǎn)換器模塊的程序設(shè)計(jì) 17173003.2.2OLED顯示程序設(shè)計(jì)、 20171634電子秤的系統(tǒng)調(diào)試 2121124.1系統(tǒng)組裝 21105694.2系統(tǒng)檢測 214864.2.1實(shí)驗(yàn)中的問題 21235074.2.2解決方案 2276604.3GapValue參數(shù)整定 22139365總結(jié)與展望 2429199參考文獻(xiàn) 26緒論研究背景和意義自古以來，稱重技術(shù)就受到人們的重視。作為一種測量方式，它普遍應(yīng)用于工業(yè)農(nóng)業(yè)、科學(xué)研究、交通運(yùn)輸，以及海內(nèi)外貿(mào)易等多個(gè)領(lǐng)域，與人們的生活息息相關(guān)。電子秤是電子稱重儀器之一。稱量工具是國家法律測量工具。它們是國民經(jīng)濟(jì)和民生、國防、科研以及國內(nèi)外貿(mào)易不能缺少的測量設(shè)備。衡器工藝水平的先進(jìn)與否將決定各個(gè)行業(yè)的現(xiàn)代化水平。并提高了社會經(jīng)濟(jì)效益。稱重設(shè)備不僅是獲得被測量物體重量的唯一儀器，還組成了工業(yè)控制系統(tǒng)和業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，從而促進(jìn)了自動化工業(yè)生產(chǎn)和現(xiàn)代化管理。它減少了運(yùn)行時(shí)間，使運(yùn)行的條件提升，減少了材料和能源消耗，提升了產(chǎn)品的質(zhì)量，強(qiáng)化了公司的管理，并使業(yè)務(wù)管理得到改善。國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)應(yīng)用到稱重技術(shù)，并且獲得了可觀的經(jīng)濟(jì)成果。電子秤是新型的稱重儀器，廣泛用于各式各樣的場合。相比于機(jī)械秤，電子秤體積較小、重量較輕、結(jié)構(gòu)比較簡單、價(jià)格相對低廉，而且更加實(shí)用、價(jià)值更高還方便維修。它們可以在各種環(huán)境下工作，并且重量信號可以進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸。易于顯示數(shù)字體重，與計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息交換。通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)，提高勞動生產(chǎn)效率。從世界的水平高度來看，稱重儀表技術(shù)的發(fā)展一共有四個(gè)過程，從完全由機(jī)器組件構(gòu)成的簡單機(jī)械秤到用電子電路替代某些機(jī)械組件的機(jī)電組合秤，然后再到集成電路類型到電子秤，最后從原來的機(jī)電組合型成長為目前的全電子型和數(shù)字智能型。如今，稱重儀表的制造技術(shù)和應(yīng)用取得全新的發(fā)展，制造技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)從靜態(tài)稱重到動態(tài)稱重的發(fā)展；測量方法已經(jīng)實(shí)現(xiàn)從模擬測量到數(shù)字測量的發(fā)展；測量特性已從已開發(fā)的單參數(shù)測量更改為多參數(shù)測量。常用的檢測儀器和設(shè)備已被更加超前的儀器代替，這就讓老式的電子測量儀器不僅改變了功能和精度，而且在自動化水平也產(chǎn)生了非常大的改變，相應(yīng)地，各種智能儀器控制系統(tǒng)逐步出現(xiàn)，這極大提升了科學(xué)實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用工程的自動化水平。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀當(dāng)前，在商貿(mào)銷售中使用電子秤很廣泛。在國內(nèi)，電子秤是在1960年代中期開發(fā)和生產(chǎn)的，最初是模擬的，而在1980年代中期和后期是數(shù)字的。從1990年代末到2000年代初，已經(jīng)開發(fā)出了基于微芯片的產(chǎn)品。近年來，國內(nèi)的電子稱已經(jīng)從原來的組合型機(jī)電電子秤成長為目前的全電子稱以及可以顯示數(shù)字的智能稱。這項(xiàng)技術(shù)已不再需要靜止之后再稱重，不需要再通過模擬連續(xù)信號進(jìn)行測量，也不需要單獨(dú)一個(gè)參數(shù)進(jìn)行測量。總的來說，當(dāng)前國家稱重設(shè)備的水平與1990年前后的某些發(fā)達(dá)國家的水平相持平，少數(shù)設(shè)備擁有的技術(shù)的已經(jīng)領(lǐng)先。楊東海還在《水利電氣機(jī)械》雜志上寫道，電子秤現(xiàn)在已經(jīng)為社會所認(rèn)可。它可以解決普通機(jī)械和衡器無法實(shí)現(xiàn)的測量問題。因此，電子秤的研究與開發(fā)越來越受到社會的關(guān)注。目前，盡管我國的電子秤的測量精度與國外產(chǎn)品相差一個(gè)數(shù)量級，但我國在電子秤的研究上也取得了巨大的成就。在《第九屆稱重技術(shù)研討會》中，張書芳提出了門座式起重機(jī)動態(tài)電子秤，它主要用于大型動態(tài)稱重系統(tǒng)。羅及紅在《計(jì)算機(jī)測量與控制》中發(fā)表了以DSP處理器TMS320LF2407為信息處理核心的高精度電子秤的設(shè)計(jì)。電子秤的性能都比國家標(biāo)準(zhǔn)《非自動秤通用檢驗(yàn)規(guī)程》1996年JJG555規(guī)定的三級秤指標(biāo)高。此外，國際電子秤產(chǎn)品已經(jīng)聯(lián)網(wǎng)，我國基本處于它的嬰兒期。比如，在上海積電子有限公司的唐令弟出版的《網(wǎng)絡(luò)一體化智能電子秤》中，對該設(shè)計(jì)進(jìn)行了說明并申請了專利。楊柯撰寫的《智能網(wǎng)絡(luò)電子價(jià)格計(jì)算秤》也獲得專利，表明我的電子秤的聯(lián)網(wǎng)也在不斷發(fā)展。此外，就準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性而言，目前國內(nèi)用于裝載機(jī)的電子秤的發(fā)展并不遜于國外。一切都可以達(dá)到國際先進(jìn)水平。顯而易見，我國的電子秤正處快速、穩(wěn)定的成長，而且它也向未來不斷邁進(jìn)。在不遠(yuǎn)的未來，我國的電子稱重不僅可以在國際上領(lǐng)先，還可以引領(lǐng)世界。在電子稱重方面，發(fā)達(dá)國家在技術(shù)水平，品種和規(guī)模方面，尤其是在準(zhǔn)確性，長期穩(wěn)定性和可信性方面，已達(dá)到相對較高的水平。在穩(wěn)定性方面，不允許在一年內(nèi)超過公差；就可信性而言，稱重傳感器在常規(guī)運(yùn)行下的使用時(shí)限通常達(dá)到十幾年甚至以上。儀器出現(xiàn)故障的時(shí)間間隔平均超過2000h至5000h；工業(yè)電子秤的精度通?？梢赃_(dá)到一組或幾組，其性能更勝其他各類結(jié)構(gòu)的稱重框架。例如，在美國的Ramsey公司的帶有4組稱重輥的秤架之中，17型雙杠桿型的精度指數(shù)為0.25％，14型懸掛型的精度指數(shù)為0.125％。經(jīng)過調(diào)查最近幾年稱重設(shè)備的趨勢以及世界市場的供需，稱重設(shè)備的總體將更小型，不僅有多個(gè)模塊集成，還會更加智能。它的技術(shù)和性能往往極快速的、極精確的、非常穩(wěn)定而且可信度大；它將趨于成為一種“智能”系統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)掌控測量物體重量的信息和基本信息；它的應(yīng)用程序性能趨于全面和可組合。本論文的主要研究內(nèi)容（1）高精度儀器的電路的選擇與設(shè)計(jì)。（2）基于單片機(jī)的24位A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的搭建。（3）開發(fā)相關(guān)功能，例如定價(jià)顯示的權(quán)重。此次設(shè)計(jì)以單片機(jī)為核心來設(shè)計(jì)電子秤，該電子秤需要具有顯示重量的能力，設(shè)計(jì)可以顯示重量的電子秤。本系統(tǒng)選用STM32F103單片機(jī)、稱重傳感器、A/D轉(zhuǎn)換芯片以及OLED顯示。稱重傳感器收集并稱量重物質(zhì)量，并將其轉(zhuǎn)化為模擬信號，然后傳輸進(jìn)A/D轉(zhuǎn)換芯片對信號進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理。A/D轉(zhuǎn)換芯片HX711經(jīng)過采集、放大、取值和編譯后，將收集到的連續(xù)電壓信號轉(zhuǎn)換為離散的信號，最后在單片機(jī)中進(jìn)行對應(yīng)的分析和加工，運(yùn)用對應(yīng)的代碼使OLED展示物體重量。電子秤的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)電子秤的結(jié)構(gòu)組成電子秤由壓力傳感器模塊、單片機(jī)模塊、信號處理模塊以及OLED顯示模塊組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2-1所示：傳感器數(shù)據(jù)采集傳感器數(shù)據(jù)采集A/D轉(zhuǎn)換單片機(jī)處理OLED顯示圖2-1電子秤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)壓力傳感器將會負(fù)責(zé)收集壓力產(chǎn)生的信號，將物體的重力轉(zhuǎn)換成電信號，接著將連續(xù)的信號傳輸?shù)教幚硇酒M(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成離散的信號并傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)中，經(jīng)過對數(shù)字信號進(jìn)行分析加工，最終由OLED顯示出來。系統(tǒng)實(shí)物圖如圖2-2所示：圖2-2電子秤系統(tǒng)實(shí)物圖電子秤系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)單片機(jī)模塊本系統(tǒng)使用STM32F103ZET6處理器。這是一個(gè)32位的CortTMex-M3核心處理器，工作頻率為72MHz，能夠進(jìn)行單周期乘法和硬件除法，含有高速存儲器（包括512KB的快閃存儲器和64KB的靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器），以及大量的加強(qiáng)功能GPIO類型的GPIO端口，可以將外設(shè)與存儲器之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行高速傳輸。供電電壓為0?3.6V。STM32F103ZET6可以進(jìn)行指令預(yù)測、擁有流水線技術(shù)。它的取值、解碼和執(zhí)行同時(shí)執(zhí)行的。因此，STM32F103ZET6的計(jì)算速度比8051快得多。STM32F103ZET6的封裝是LQFP144封裝，芯片內(nèi)有大量的硬件資源以及小型微控制器，這種控制器價(jià)格低廉、功率消耗更低、性能更高。STM32F103ZET6芯片具有以下特性：（1）共有三種低功耗的休眠，關(guān)機(jī)和待機(jī)模式，電池可用于為RTC和備份寄存器供電。在休眠模式下，只有處理器不再運(yùn)行，所有外圍設(shè)備都持續(xù)工作，并且在發(fā)生故障或者加入信號后處理器會回復(fù)運(yùn)行；在關(guān)機(jī)模式下，會讓所有內(nèi)部1.8V電源、PLL、HSI的RC振蕩器停止工作，并關(guān)閉HSE晶體振蕩器，可以將電壓調(diào)節(jié)至正?；蛳妮^低的模式?？梢酝ㄟ^對EXTI的任意信號進(jìn)行處理使該機(jī)器重新工作。EXTI信號就像一個(gè)鬧鐘，可以讓多個(gè)端口的重新運(yùn)行；它可以在待機(jī)模式下達(dá)到最低功耗。關(guān)機(jī)模式使，芯片里面的穩(wěn)壓器已斷開工作，因此電源的所有內(nèi)部都被斷開，芯片內(nèi)部的時(shí)鐘、振蕩器都會被關(guān)閉；在待機(jī)模式下，靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器和寄存器將會刪除一切內(nèi)容，但是備份寄存器不會，并且待機(jī)電路仍在運(yùn)行。退出待機(jī)模式的條件是：Reset信號、復(fù)位信號和喚醒引腳上的上升沿或RTC的警報(bào)發(fā)生；（2）芯片的處理器是一款最先進(jìn)的嵌入式ARM處理器。它提供了一個(gè)低成本平臺，減少了引腳數(shù)并降低了系統(tǒng)功耗，在滿足了MCU的需求的同時(shí)提供了出色的計(jì)算性能和先進(jìn)的中斷系統(tǒng)響應(yīng)能力。（3）啟動時(shí)選擇系統(tǒng)時(shí)鐘。內(nèi)部RC振蕩器將直接作為系統(tǒng)的時(shí)鐘，然后可以挑選有故障監(jiān)查功能的外設(shè)時(shí)鐘。當(dāng)探測到外設(shè)設(shè)備故障的時(shí)候，它就會被放棄，系統(tǒng)將會直接轉(zhuǎn)換到自帶的默認(rèn)設(shè)備，如果使能斷開，則系統(tǒng)就可以收到對應(yīng)的信息，將它判斷成斷開信號。同樣的，在需要時(shí)（例如，當(dāng)間接使用的外部振蕩器發(fā)生故障時(shí)），可以對PLL時(shí)鐘進(jìn)行完整的中斷管理；（4）內(nèi)部配置的看門狗基于12位遞減計(jì)數(shù)器和8位預(yù)分頻器。它是由系統(tǒng)自帶的RC振蕩器供應(yīng)時(shí)鐘。由于此RC振蕩器獨(dú)立于主時(shí)鐘，因此它可以在關(guān)機(jī)和待機(jī)模式下運(yùn)行。它可以用作看門狗，以在出現(xiàn)故障的時(shí)候?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行掌控，如果應(yīng)用程序消耗時(shí)間過長，它也可以做相應(yīng)的管理?？梢哉{(diào)配該字節(jié)以通過外設(shè)或自帶設(shè)備啟用該功能。在調(diào)試模式下，可以凍結(jié)計(jì)數(shù)器；（5）調(diào)節(jié)電壓儀器一共有三種運(yùn)行模式：正常模式、節(jié)省功率模式以及斷開模式；正常操作用正常模式，芯片的停機(jī)模式用節(jié)省功率模式，C芯片的待機(jī)模式用斷開模式：調(diào)節(jié)電壓儀器的輸出處在高頻帶阻抗?fàn)顟B(tài)，核心電路的電源被斷開，并且穩(wěn)壓器處于無耗時(shí)（寄存器和SRAM的將刪除內(nèi)容），調(diào)壓器在清零后一直運(yùn)行，并且被打開待機(jī)模式下在高頻帶阻抗輸出中斷開；（6）一共2個(gè)IIC接口可以在多主或從模式下運(yùn)行，并允許正常和極快模式。IIC用于7位或10位搜尋地址，并支持7位從模下的復(fù)從搜尋地址。內(nèi)置硬件CRC生成器/校驗(yàn)器?？梢灾С諨MA并且支持SMBus總線版本2.0/PMBus總線。內(nèi)置3個(gè)通用同步/異步收發(fā)器（USART1，USART2和USART3）和2個(gè)通用異步收發(fā)器（UART4和UART5）。這5個(gè)接口提供異步通信并且支持IrDASIRENDEC傳輸編解碼器、多處理器通信模式、單線半雙工通信模式和LIN主/從功能。USART1接口的通信速率最高可以達(dá)到4.5Mbit/s，其他接口的通信速率可以達(dá)到2.25Mbit/s。USART1、USART2和USART3接口具有硬件CTS和RTS信號管理，而且兼容ISO7816的智能卡模式以及其他類似SPI的通信模式。除UART5外的所有其他接口都可以使用DMA操作。內(nèi)部有3個(gè)SPI接口，在從機(jī)或主機(jī)模式下，全雙工和半雙工的通信速率可以達(dá)到18Mbit/s。3位預(yù)分頻器可以生成8個(gè)主模式頻率，這些頻率可以配置為每幀8或16位。硬件CRC生成/檢查支持基本的SD卡和MMC模式。所有SPI接口都可以使用DMA操作。CAN接口兼容2.0A和2.0B（主動）規(guī)格，比特率高達(dá)1Mbit/s。它可以接收和發(fā)送帶有11位標(biāo)識符的標(biāo)準(zhǔn)幀，以及帶有29位標(biāo)識符的擴(kuò)展幀。它具有3個(gè)發(fā)送郵箱和2個(gè)接收FIFO，14個(gè)可調(diào)濾波器。在MMC卡系統(tǒng)規(guī)范版本4.2中，SD/SDIO/MMC主機(jī)接口可以支持3種不同的數(shù)據(jù)總線模式：1位（默認(rèn)），4位和8位。在8位模式下，接口可以使數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)48MHz，并且該接口與SD存儲卡規(guī)范版本2.0兼容。SDIO存儲卡規(guī)范版本2.0支持兩種數(shù)據(jù)總線模式：1位（默認(rèn)）和4位，并且嵌入了與全速USB兼容的設(shè)備控制器。它遵循全速USB設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)（12Mbit/s），并且可以通過具有待機(jī)/喚醒功能的軟件配置來控制端點(diǎn)。USB專用的48MHz時(shí)鐘直接由內(nèi)部主PLL產(chǎn)生（時(shí)鐘源必須是HSE晶體振蕩器）。每個(gè)GPIO引腳都可以通過軟件配置為輸出（推挽或漏極開路）、輸入（有或沒有上拉或下拉）或多路復(fù)用外設(shè)功能端口。大多數(shù)GPIO引腳與數(shù)字或模擬多路復(fù)用外設(shè)共享。除具有模擬輸入功能的端口外，所有GPIO引腳均具有高電流通過能力。需要時(shí)，可以通過特定操作鎖定I/O引腳的外圍功能，以避免意外寫入I/O寄存器。APB2的I/O引腳可以達(dá)到18MHz的翻轉(zhuǎn)速度；（7）可上電復(fù)位，掉電復(fù)位和可編程的電壓監(jiān)控，內(nèi)部有8MHz的高速RC振蕩器、40KHz低速RC振蕩器；（8）內(nèi)部有12個(gè)DMA通道（7通道DMA1,5通道DMA2）；；其核心板如圖2-3所示：圖2-3核心板系統(tǒng)圖原理圖如圖2-4所示：圖2-4STM32芯片引腳圖傳感器模塊傳感器選擇的是電阻應(yīng)變式傳感器，是一種利用電阻應(yīng)變效應(yīng)，將各種力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電信號的結(jié)構(gòu)型傳感器。電阻應(yīng)變式壓力傳感器是把電阻應(yīng)變計(jì)粘貼在彈性敏感元件上，然后以適當(dāng)方式組成電橋的一種將力轉(zhuǎn)換成電信號的轉(zhuǎn)換元件。電阻應(yīng)變式壓力傳感器包括兩個(gè)主要部分：一是彈性敏感元件，它把被測的重量轉(zhuǎn)換成彈性體的應(yīng)變值；另一是電阻應(yīng)變計(jì)，它作為傳感元件將彈性體的應(yīng)變同步的轉(zhuǎn)換為電阻值的變化。電阻應(yīng)變式稱重傳感器是基于這樣一個(gè)原理：彈性體（彈性元件，敏感梁）在外力作用下產(chǎn)生彈性變形，使粘貼在他表面的電阻應(yīng)變片（轉(zhuǎn)換元件）也隨同產(chǎn)生變形，電阻應(yīng)變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化（增大或減小），再經(jīng)相應(yīng)的測量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號（電壓或電流），從而完成了將外力變換為電信號的過程。電阻應(yīng)變片、彈性體和檢測電路是電阻應(yīng)變式稱重傳感器中的幾個(gè)主要部分。電阻應(yīng)變片是電阻應(yīng)變式傳感器的核心元件，其工作原理是基于材料的電阻應(yīng)變效應(yīng)，電阻應(yīng)變片即可單獨(dú)作為傳感器使用，又能作為敏感元件結(jié)合彈性元件構(gòu)成力學(xué)量傳感器。導(dǎo)體的電阻隨著機(jī)械變形而發(fā)生變化的現(xiàn)象叫做電阻應(yīng)變效應(yīng)。電阻應(yīng)變片把機(jī)械應(yīng)變信號轉(zhuǎn)換為△R/R后，由于應(yīng)變量及相應(yīng)電阻變化一般都很微小，難以直接精確測量，且不便處理。因此，要采用轉(zhuǎn)換電路把應(yīng)變片的△R/R變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流變化。其轉(zhuǎn)換電路常用測量電橋。直流電橋的特點(diǎn)是信號不會受各元件和導(dǎo)線的分布電感及電容的影響，抗干擾能力強(qiáng)，但因機(jī)械應(yīng)變的輸出信號小，要求用高增益和高穩(wěn)定性的放大器放大。圖2-5為一直流供電的平衡電阻電橋，E24接直流電源E：圖2-5傳感器內(nèi)部連接圖當(dāng)電橋輸出端接無窮大負(fù)載電阻時(shí)，可視輸出端為開路，此時(shí)直流電橋稱為電壓橋，即只有電壓輸出。當(dāng)忽略電源的內(nèi)阻時(shí)，由分壓原理有：（2.1）當(dāng)滿足條件R1R3=R2R4時(shí)，即（2.2）=0，即電橋平衡。式（2.2）稱平衡條件。應(yīng)變片測量電橋在測量前使電橋平衡，從而使測量時(shí)電橋輸出電壓只與應(yīng)變片感受的應(yīng)變所引起的電阻變化有關(guān)。若差動工作，即R1=R-△R,R2=R+△R,R3=R-△R，R4=R+△R，按式（2.1），則電橋輸出為(2.3)顯示器模塊本系統(tǒng)選擇了0.96英寸的OLED屏幕，顯示器采用IIC通信協(xié)議與單片機(jī)進(jìn)行通信。顯示屏有四個(gè)端子：VCC，GND，SCL和SDA。單片機(jī)模擬IIC通信協(xié)議以與顯示屏進(jìn)行通信。數(shù)據(jù)處理后，控制系統(tǒng)檢測到的質(zhì)量會顯示在OLED顯示屏上。它的組成是全固態(tài)結(jié)構(gòu)，沒有真空腔，沒有液體成分，因此具有很強(qiáng)的抗振性，可以實(shí)現(xiàn)柔和的顯示。OLED本身可以發(fā)光，具有更大的對比度和更豐富的色彩效果。同時(shí)，由于OLED不需要大量的燈管作為背光，因此OLED電壓更低，更節(jié)能，功耗更低，視角更寬，分辨率更高以及具有自發(fā)光功能。功能在顯示中具有很大的優(yōu)勢。此外，OLED還具有快速響應(yīng)的特性，發(fā)光轉(zhuǎn)換效率高，環(huán)保效益更好。OLED引腳介紹：1.GND電源地2.VCC電源正（3～5.5V）3.SCLOLED的D0腳，在IIC通信中為時(shí)鐘管腳4.SDAOLED的D1腳，在IIC通信中為數(shù)據(jù)管腳顯示器模塊如圖2-5所示：圖2-5顯示器模塊顯示設(shè)計(jì)電路如圖2-6所示：圖2-6顯示設(shè)計(jì)電路轉(zhuǎn)換芯片模塊本系統(tǒng)使用的HX711轉(zhuǎn)換芯片，這是專門為高精度電子秤設(shè)計(jì)的24位A/D轉(zhuǎn)換器芯片。芯片集成了其他同類芯片所需的外圍電路，包括穩(wěn)壓電源和片上時(shí)鐘振蕩器等。具有集成度高、響應(yīng)速度快、抗干擾性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。電子秤的總成本降低了，整個(gè)機(jī)器的性能和可靠性就得到了提高。芯片與后端MCU芯片之間的接口和編程非常簡單，所有控制信號均由管腳驅(qū)動。僅DOUT和SCK連接到單片機(jī)的I/O端口以進(jìn)行信號傳輸。無需對芯片的內(nèi)部寄存器進(jìn)行編程。輸入選擇開關(guān)可以任意選擇通道A或通道B，該通道連接到其內(nèi)部低噪聲可編程放大器。通道A的可編程增益為128或64，相應(yīng)的全額定差分輸入信號幅度分別為±20mV或±40mV。通道B的固定增益為64，用于系統(tǒng)參數(shù)檢測。芯片中提供的穩(wěn)壓電源可以直接為芯片中的外部傳感器和A/D轉(zhuǎn)換器供電，并且系統(tǒng)板上不需要額外的模擬電源。芯片中的時(shí)鐘振蕩器不需要任何外部設(shè)備。上電自動復(fù)位功能簡化了上電的初始化過程。芯片管腳圖如圖2-7所示：圖2-7HX711管腳定義HX711典型應(yīng)用電路如圖2-8所示：圖2-8HX711典型應(yīng)用電路電子秤的程序設(shè)計(jì)電子秤系統(tǒng)的程序構(gòu)架將物體放在稱重傳感器上，會給傳感器施加壓力，這時(shí)讀取傳感器的數(shù)據(jù)，感應(yīng)子芯片對傳感器數(shù)據(jù)分析處理并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，然后傳入單片機(jī)中，最后經(jīng)過單片機(jī)處理，由OLED顯示。結(jié)構(gòu)圖如圖3-1所示：圖3-1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖電子秤系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)模塊的主要功能為：1.系統(tǒng)程序初始化2.壓力傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)信息采集3.轉(zhuǎn)換器對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并傳輸至單片機(jī)4.單片機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析后傳輸至OLED5.OLED顯示程序設(shè)計(jì)環(huán)境系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)集成開發(fā)環(huán)境為KeiluVision5，它是與單片機(jī)C語言兼容的軟件開發(fā)系統(tǒng)。它具有強(qiáng)大的軟件仿真功能。此功能的優(yōu)點(diǎn)是它可以檢查程序的正確性和可行性，并可以完成程序的編譯、鏈接、調(diào)試、仿真和其他開發(fā)鏈接，由它生成的目標(biāo)代碼非常有效，并且大多數(shù)語句生成的匯編代碼非常緊湊且易于理解。該系統(tǒng)采用C語言，因?yàn)樗哂泻軓?qiáng)的可讀性和計(jì)算能力，并且具有良好的可移植性，易學(xué)易用，因此可以體現(xiàn)出高級語言的優(yōu)勢。KeiluVision5的窗口管理系統(tǒng)更加靈活，支持多監(jiān)視器窗口，其集成環(huán)境方便整潔，軟件仿真和調(diào)試等工具非常高效。為了在設(shè)計(jì)中達(dá)到電子秤的一系列要求，根據(jù)上述條件進(jìn)行開發(fā)。初始化系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理和顯示均由軟件完成。該程序采用模塊化結(jié)構(gòu)，這使得程序結(jié)構(gòu)清晰且易于調(diào)試。因此，借助集成開發(fā)環(huán)境KeiluVision5，運(yùn)用STM32F103ZET6為主要控制芯片的控制器硬件平臺可用于控制電子秤系統(tǒng)的運(yùn)行并提高系統(tǒng)的工作效率。轉(zhuǎn)換器模塊的程序設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換器負(fù)責(zé)將壓力傳感器接收的信號進(jìn)行分析處理，將信號轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)，部分代碼如下：OLED顯示程序設(shè)計(jì)、由于OLED使用II2C進(jìn)行通信，因此首先需要參考II2C通信時(shí)序來完成啟動信號，停止信號，響應(yīng)信號，寫入一個(gè)字節(jié)，讀取一個(gè)字節(jié)的基本功能，然后通過OLED顯示。電子秤的系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)組裝首先將壓力傳感器、HX711芯片、單片機(jī)以及OLED等器件按程序連接如圖4-1所示：圖4-1HX711芯片以及OLED連接系統(tǒng)檢測實(shí)驗(yàn)中的問題實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)無法燒錄的情況，系統(tǒng)找不到目標(biāo)，具體如圖4-2所示：圖4-2實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤解決方案根據(jù)硬件邏輯設(shè)計(jì)圖，仔細(xì)檢查線路是否連接正確，核對元器件的安裝是否符合要求，檢查電源和系統(tǒng)總線，防止短路和極性錯(cuò)誤。加電后檢查主要引腳的電位，測量電平是否正常。排除一些明顯的靜態(tài)故障。選取不同的砝碼，測試電子秤的稱重。最終經(jīng)過檢查連線以及更換杜邦線，解決問題。結(jié)果如圖4-3所示：圖4-3解決后成果GapValue參數(shù)整定因?yàn)椴煌膫鞲衅魈匦郧€不是很一致，因此，每一個(gè)傳感器需要矯正這里這個(gè)參數(shù)才能使測量值很準(zhǔn)確。當(dāng)發(fā)現(xiàn)測試出來的重量偏大時(shí)，增加該數(shù)值。如果測試出來的重量偏小時(shí)，減小改數(shù)值（該值可以為小數(shù)）。通過實(shí)驗(yàn)調(diào)試我們可知，具體調(diào)試方法如下。第一步：確定一個(gè)GapValue的值，下載程序，放置砝碼觀察測量重量與實(shí)際重量的誤差，本實(shí)驗(yàn)GapValue初值為300。第二步：若測量重量大于實(shí)際重量則調(diào)大GapValue，若測量重量小于實(shí)際重量則調(diào)小GapValue。第三步：確定GapValue的大致范圍，加以精確，使其測量在量程內(nèi)誤差接近于零。經(jīng)過不斷檢測測試，最終可以確定GapValue參數(shù)。調(diào)整過程如表4-1：GapValue測量重量實(shí)際重量誤差大小300140g100g40%50084g100g16%400105g100g5%420101g100g1%421498g498g接近0表4-1通過一系列測試可以得出，在量程范圍內(nèi)，GapValue的值為421?？偨Y(jié)與展望本設(shè)計(jì)基于STM32F103ZET6單片機(jī)，系統(tǒng)主要包括壓力傳感器模塊，轉(zhuǎn)換器模塊和OLED顯示模塊。測量的信息通過電阻應(yīng)變傳感器傳輸。電子秤專用高精度24位A/D轉(zhuǎn)換芯片HX711和單片機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，并在允許的誤差范圍內(nèi)完成了電子秤的基本稱重功能。電子秤具有體積小、操作方便、靈敏度高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，可以準(zhǔn)確地測量物體的重量。以下是這項(xiàng)工作的總結(jié)：本文通過構(gòu)建和優(yōu)化電子秤系統(tǒng)程序來解決特定情況下的各種問題。。完成對系統(tǒng)研究目標(biāo)的詳細(xì)討論，并建立電子秤的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；結(jié)束了基于STM32的電子秤的建設(shè)。對壓力傳感器，數(shù)據(jù)處理芯片和OLED模塊進(jìn)行了詳細(xì)研究；通過對系統(tǒng)各模塊程序框架的詳細(xì)分析，制作了單片機(jī)控制程序框圖，并將該程序框圖應(yīng)用于自己的電子秤系統(tǒng)。