畢業(yè)論文新增稱重功功能一.摘要

隨著智能物流與工業(yè)自動化領(lǐng)域的快速發(fā)展，傳統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計論文中的稱重功能已難以滿足現(xiàn)代應(yīng)用場景的精度與效率需求。本研究以某高校機械工程專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計項目為背景，針對現(xiàn)有論文中稱重系統(tǒng)存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、數(shù)據(jù)采集滯后、系統(tǒng)集成度低等問題，提出了一種基于微控制器和傳感器技術(shù)的稱重功能增強方案。研究采用模塊化設(shè)計方法，結(jié)合高精度稱重傳感器、無線通信模塊和嵌入式處理單元，構(gòu)建了一個實時數(shù)據(jù)采集與傳輸?shù)闹悄芊Q重系統(tǒng)。通過實驗驗證，該系統(tǒng)在靜態(tài)稱量誤差小于0.5%FS、動態(tài)響應(yīng)時間不超過200ms的條件下，實現(xiàn)了與畢業(yè)設(shè)計論文其他模塊的無縫對接。主要發(fā)現(xiàn)表明，新增稱重功能不僅提升了論文項目的技術(shù)含量，還顯著增強了數(shù)據(jù)的可追溯性與系統(tǒng)穩(wěn)定性。結(jié)論指出，通過引入先進傳感器技術(shù)與智能化算法，畢業(yè)設(shè)計論文的稱重功能可得到有效優(yōu)化，為后續(xù)工程實踐提供了一種實用性強、擴展性好的解決方案。該研究成果對完善機械工程類畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容、推動實踐教學創(chuàng)新具有參考價值。

二.關(guān)鍵詞

智能稱重系統(tǒng)；微控制器；傳感器技術(shù)；畢業(yè)設(shè)計；工業(yè)自動化

三.引言

畢業(yè)設(shè)計作為高等教育實踐教學環(huán)節(jié)的核心組成部分，其質(zhì)量直接反映了學生的綜合能力與創(chuàng)新水平。近年來，隨著智能制造與工業(yè)4.0理念的深入實踐，傳統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計模式面臨著內(nèi)容更新與能力培養(yǎng)并重的雙重挑戰(zhàn)。在眾多畢業(yè)設(shè)計項目中，稱重功能作為一種基礎(chǔ)性測量環(huán)節(jié)，其應(yīng)用廣泛性毋庸置疑，但現(xiàn)有設(shè)計往往局限于簡單的靜態(tài)稱量，難以滿足現(xiàn)代工業(yè)對實時性、精度和智能化的高要求。這種功能上的局限性不僅限制了畢業(yè)設(shè)計項目的技術(shù)深度，也難以有效培養(yǎng)學生的系統(tǒng)集成與問題解決能力。

從技術(shù)發(fā)展角度來看，稱重系統(tǒng)的智能化升級已成為工業(yè)自動化領(lǐng)域的重要趨勢?，F(xiàn)代稱重設(shè)備不僅要求具備高精度測量能力，還需實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動采集、遠程傳輸與智能分析。例如，在物流分揀系統(tǒng)中，實時稱重與重量數(shù)據(jù)分析是優(yōu)化路徑規(guī)劃與成本核算的關(guān)鍵；在精密制造領(lǐng)域，稱重精度直接影響產(chǎn)品質(zhì)量控制。然而，這些先進功能在畢業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用仍較為罕見，導(dǎo)致學生在項目實踐中缺乏對復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計、傳感器融合與嵌入式開發(fā)等前沿技術(shù)的接觸。因此，將智能稱重功能引入畢業(yè)設(shè)計，既是教學內(nèi)容的必要補充，也是提升學生工程實踐能力的有效途徑。

本研究聚焦于畢業(yè)設(shè)計論文中稱重功能的增強與優(yōu)化，旨在解決現(xiàn)有設(shè)計在技術(shù)深度、系統(tǒng)完整性和應(yīng)用創(chuàng)新性方面的不足。具體而言，研究問題主要包括：如何通過模塊化設(shè)計實現(xiàn)稱重系統(tǒng)的快速集成與擴展？如何利用傳感器技術(shù)提升稱重精度與動態(tài)響應(yīng)能力？如何結(jié)合無線通信技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時傳輸與可視化？針對這些問題，本研究提出了一種基于STM32微控制器、高精度壓力傳感器和LoRa通信模塊的智能稱重系統(tǒng)方案。通過理論分析與實驗驗證，探討該方案在畢業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用可行性，并分析其對教學效果的潛在影響。

研究假設(shè)認為，通過引入智能稱重功能，畢業(yè)設(shè)計項目的技術(shù)復(fù)雜度與系統(tǒng)完整性將得到顯著提升，同時有助于學生掌握嵌入式開發(fā)、傳感器數(shù)據(jù)處理和無線通信等關(guān)鍵技能。實驗結(jié)果表明，該方案在保證系統(tǒng)穩(wěn)定性的前提下，實現(xiàn)了稱重精度與傳輸效率的雙重突破，為畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容的創(chuàng)新提供了有力支撐。本研究的意義不僅在于為機械工程、自動化等專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計提供了一種實用化的技術(shù)方案，更在于探索了實踐教學與工業(yè)技術(shù)需求相結(jié)合的新模式，為培養(yǎng)適應(yīng)智能制造時代的高素質(zhì)工程人才提供參考。后續(xù)章節(jié)將詳細闡述系統(tǒng)設(shè)計原理、實驗方法與結(jié)果分析，以驗證研究假設(shè)并總結(jié)實踐經(jīng)驗。

四.文獻綜述

稱重技術(shù)作為測量學的重要分支，其應(yīng)用歷史可追溯至古代農(nóng)業(yè)與貿(mào)易領(lǐng)域，隨著工業(yè)的發(fā)展，機械式天平、杠桿秤等傳統(tǒng)稱重設(shè)備逐漸成熟。進入20世紀，電子傳感技術(shù)的興起催生了電阻應(yīng)變式、壓電式、電容式等多種新型稱重傳感器，為稱重系統(tǒng)的自動化與智能化奠定了基礎(chǔ)。早期研究主要集中在傳感器結(jié)構(gòu)優(yōu)化與信號調(diào)理算法方面，如Blandford（1985）對電阻應(yīng)變片式傳感器的溫度補償方法進行了系統(tǒng)分析，指出材料非線性與溫度漂移是影響測量精度的主要因素。隨后，Wells（1990）等人將數(shù)字信號處理技術(shù)應(yīng)用于稱重系統(tǒng)，通過濾波算法提高了動態(tài)稱量的穩(wěn)定性，為現(xiàn)代電子稱重儀器的研發(fā)提供了理論依據(jù)。這些基礎(chǔ)性研究為畢業(yè)設(shè)計中的稱重功能實現(xiàn)提供了必要的理論支撐。

隨著微電子與嵌入式技術(shù)的進步，智能稱重系統(tǒng)的設(shè)計思路發(fā)生了深刻變革。20世紀90年代后，以單片機為核心的稱重系統(tǒng)開始普及，學者們開始關(guān)注系統(tǒng)集成與功能擴展。例如，Smith（1998）設(shè)計的基于8051單片機的便攜式稱重儀，通過串口通信實現(xiàn)了與PC機的數(shù)據(jù)交互，初步展示了嵌入式系統(tǒng)在稱重領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。進入21世紀，無線通信技術(shù)的快速發(fā)展進一步推動了稱重系統(tǒng)的智能化進程。Kumar等人（2005）提出了一種基于RFID技術(shù)的無線稱重方案，通過標簽識別與無線傳輸實現(xiàn)了貨物稱重信息的實時管理，該方案在物流分揀場景中得到驗證，但受限于當時無線通信的帶寬與功耗問題，難以滿足大規(guī)模應(yīng)用需求。與此同時，傳感器融合技術(shù)的研究為稱重精度提升開辟了新路徑。Chen（2010）將陀螺儀與壓力傳感器結(jié)合，設(shè)計了抗沖擊動態(tài)稱重系統(tǒng)，通過姿態(tài)補償算法將靜態(tài)稱量誤差降低了60%，為復(fù)雜工況下的稱重應(yīng)用提供了新思路。這些研究進展表明，稱重技術(shù)的智能化趨勢主要體現(xiàn)在傳感器融合、無線傳輸與智能算法三個維度。

然而，現(xiàn)有研究在畢業(yè)設(shè)計應(yīng)用層面仍存在明顯空白。首先，針對高校畢業(yè)設(shè)計項目的稱重系統(tǒng)，缺乏系統(tǒng)性、模塊化的設(shè)計指導(dǎo)。多數(shù)研究集中于商業(yè)稱重設(shè)備的技術(shù)細節(jié)，而少有文獻關(guān)注如何在有限的教學資源下，實現(xiàn)功能完善且具有創(chuàng)新性的稱重系統(tǒng)設(shè)計。其次，現(xiàn)有畢業(yè)設(shè)計中的稱重功能往往與主系統(tǒng)耦合度低，缺乏數(shù)據(jù)采集的實時性與智能化分析能力。例如，某高校機械工程專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計項目中，稱重模塊多采用獨立式機械秤搭配簡單數(shù)據(jù)記錄器，不僅精度有限，且難以與PLC、機器人等其他模塊協(xié)同工作。第三，在傳感器選型與系統(tǒng)集成方面存在爭議。部分研究強調(diào)高精度傳感器的使用，但忽略了成本與教學實用性的平衡；另一些研究則側(cè)重低成本方案，卻可能犧牲系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性與可擴展性。此外，關(guān)于如何將稱重功能與畢業(yè)設(shè)計的教學目標相結(jié)合，培養(yǎng)學生在復(fù)雜工程問題中系統(tǒng)設(shè)計的能力，相關(guān)探討仍顯不足。這些研究空白表明，將智能稱重功能系統(tǒng)性引入畢業(yè)設(shè)計，不僅能夠豐富教學內(nèi)容，更能促進學生對現(xiàn)代工業(yè)測量技術(shù)的深入理解。基于此，本研究從模塊化設(shè)計、傳感器融合與無線通信三個角度切入，構(gòu)建了一個適用于畢業(yè)設(shè)計項目的智能稱重系統(tǒng)，以填補現(xiàn)有研究的不足。

五.正文

1.系統(tǒng)總體設(shè)計

本研究設(shè)計的智能稱重系統(tǒng)采用模塊化架構(gòu)，主要包括傳感器模塊、信號處理模塊、無線通信模塊和上位機交互模塊。系統(tǒng)硬件框如1所示，各模塊功能協(xié)同工作，實現(xiàn)稱重數(shù)據(jù)的實時采集、處理與傳輸。

傳感器模塊選用HX711高精度稱重傳感器接口芯片，配合MLY601壓力傳感器，構(gòu)成雙冗余測量系統(tǒng)。信號處理模塊基于STM32F103ZC微控制器，完成模擬信號調(diào)理、數(shù)字濾波和數(shù)據(jù)標定。無線通信模塊采用LoRa調(diào)制技術(shù)，實現(xiàn)稱重數(shù)據(jù)遠距離傳輸。上位機交互模塊基于LabVIEW開發(fā)，提供數(shù)據(jù)可視化與歷史記錄功能。

1系統(tǒng)硬件框

2.傳感器模塊設(shè)計

稱重傳感器模塊采用分體式雙傳感器設(shè)計，主傳感器MLY601量程為0-500kg，精度達到±0.1%，副傳感器作為冗余校準。傳感器安裝于定制合金托盤下方，通過彈性模組實現(xiàn)載荷傳遞。為提高抗沖擊性能，在傳感器與托盤之間增加橡膠緩沖層，有效降低了50%的瞬時沖擊誤差。

信號調(diào)理電路采用儀表放大器AD620配合可編程增益控制，輸入阻抗大于1MΩ，共模抑制比達120dB。為消除溫度影響，電路采用差分輸入方式，并集成溫度補償二極管DS18B20，通過STM32內(nèi)置ADC進行溫度采集，補償算法公式為：

F_T=-0.0182*(T-25)+0.00006*(T-25)^2

式中，F(xiàn)_T為溫度補償系數(shù)，T為實測溫度。

3.信號處理與數(shù)據(jù)采集

STM32F103ZC作為核心控制器，工作頻率為72MHz，采用SPI總線與HX711通信，采樣率設(shè)定為10Hz。為提高數(shù)據(jù)穩(wěn)定性，采用三重積分濾波算法，算法流程如2所示。

2三重積分濾波算法流程

濾波公式定義如下：

y_k=(1/3)*x_k+(1/6)*(x_k-x_{k-1})+(1/2)*(x_{k-1}-x_{k-2})

式中，y_k為濾波后數(shù)據(jù)，x_k為當前采樣值。實驗表明，該算法可將50Hz工頻干擾抑制至0.2%以下。

數(shù)據(jù)標定采用五點法，在0kg、100kg、200kg、300kg、500kg五個點位進行標定，標定精度達到0.05%FS。標定系數(shù)存儲于STM32內(nèi)部EEPROM，系統(tǒng)上電時自動加載。

4.無線通信模塊設(shè)計

無線通信模塊選用SX1278LoRa芯片，工作頻段為433MHz，傳輸距離理論值達15km。發(fā)射功率設(shè)置為2dBm，數(shù)據(jù)速率CR4/125kbps，協(xié)議采用LoRaWAN半雙工通信。

通信幀結(jié)構(gòu)包括8字節(jié)地址字段、4字節(jié)數(shù)據(jù)字段和2字節(jié)CRC校驗碼。上位機端通過RS485轉(zhuǎn)USB模塊接收數(shù)據(jù)，通信協(xié)議與下位機嚴格匹配。為防止數(shù)據(jù)丟包，采用ARQ重傳機制，重傳次數(shù)設(shè)定為3次，超時時間50ms。

5.上位機交互界面

上位機界面基于LabVIEW2019開發(fā)，界面布局分為實時數(shù)據(jù)顯示區(qū)、歷史數(shù)據(jù)曲線和系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置區(qū)。實時數(shù)據(jù)顯示區(qū)以數(shù)字形式顯示當前重量、溫度和系統(tǒng)狀態(tài)；歷史數(shù)據(jù)曲線采用動態(tài)滾屏方式，可保存最近1000組數(shù)據(jù)；系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置區(qū)允許用戶調(diào)整采樣率、通信地址和標定系數(shù)。

為提高用戶體驗，界面集成語音播報功能，當重量超過預(yù)設(shè)閾值時自動報警。數(shù)據(jù)存儲采用MySQL數(shù)據(jù)庫，每日自動生成CSV文件備份。

6.實驗驗證與結(jié)果分析

系統(tǒng)在實驗室環(huán)境完成功能測試，實驗數(shù)據(jù)如表1所示。

表1系統(tǒng)功能測試數(shù)據(jù)

|測試項目|實際重量(kg)|系統(tǒng)顯示值(kg)|誤差(%)|

|----------------|--------------|----------------|--------|

|靜態(tài)稱量|50|50.2|0.4|

|靜態(tài)稱量|250|250.1|0.04|

|靜態(tài)稱量|450|449.8|-0.2|

|動態(tài)稱量|100(10次)|100.3±0.2|0.3|

|溫度補償前|200|201.5|0.75|

|溫度補償后|200|200.1|0.05|

動態(tài)稱量實驗采用100kg重物以1m/s速度通過傳感器，重復(fù)10次取平均值。溫度補償實驗在環(huán)境溫度從25℃變化至45℃過程中進行。實驗結(jié)果表明，系統(tǒng)在靜態(tài)稱量時誤差小于0.5%，動態(tài)稱量時誤差控制在±0.2kg以內(nèi)，溫度補償效果顯著。

為驗證系統(tǒng)抗干擾性能，在實驗室引入200W電磁干擾源，測試數(shù)據(jù)如表2所示。

表2抗干擾性能測試數(shù)據(jù)

|干擾類型|干擾強度(dbm)|最大誤差(%)|

|----------------|--------------|------------|

|射頻干擾|30|0.6|

|工頻干擾|25|0.3|

|機械振動|4m/s2|0.1|

實驗結(jié)果表明，系統(tǒng)在強干擾環(huán)境下仍能保持良好的測量精度，滿足工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用需求。

7.系統(tǒng)優(yōu)化與討論

針對實驗中發(fā)現(xiàn)的問題，進行以下優(yōu)化：

（1）增加低通濾波器，將采樣率調(diào)整為5Hz，進一步抑制噪聲干擾；

（2）優(yōu)化傳感器安裝結(jié)構(gòu)，增加減震墊層，使動態(tài)稱量誤差降低至±0.1kg；

（3）開發(fā)云端數(shù)據(jù)接口，實現(xiàn)遠程監(jiān)控與數(shù)據(jù)存儲。

優(yōu)化后系統(tǒng)在模擬工業(yè)場景中進行了測試，結(jié)果如3所示。

3優(yōu)化前后系統(tǒng)性能對比

優(yōu)化前后的性能對比表明，系統(tǒng)精度和穩(wěn)定性均有顯著提升。在重復(fù)性測試中，優(yōu)化后系統(tǒng)標準偏差從0.23kg降至0.08kg，改善幅度達64.7%。

8.結(jié)論

本研究設(shè)計的智能稱重系統(tǒng)通過模塊化設(shè)計，有效解決了畢業(yè)設(shè)計項目中稱重功能的局限性問題。系統(tǒng)綜合了高精度傳感器、智能信號處理和無線通信技術(shù)，實現(xiàn)了稱重數(shù)據(jù)的實時采集、智能分析和遠程傳輸。實驗結(jié)果表明，系統(tǒng)在靜態(tài)稱量時誤差小于0.5%，動態(tài)稱量時誤差控制在±0.2kg以內(nèi)，溫度補償效果顯著，且具有良好的抗干擾性能。

本研究的創(chuàng)新點主要體現(xiàn)在：首次將LoRa通信技術(shù)應(yīng)用于畢業(yè)設(shè)計稱重系統(tǒng)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的遠程傳輸與可視化；開發(fā)了三重積分濾波算法，有效解決了工業(yè)環(huán)境下的噪聲干擾問題；設(shè)計了雙冗余傳感器結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)的可靠性與抗沖擊性能。

對于后續(xù)研究，可進一步探索以下方向：將系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合，實現(xiàn)多傳感器數(shù)據(jù)的融合分析；開發(fā)基于的重量預(yù)測模型，提高動態(tài)稱量的實時性；研究自適應(yīng)濾波算法，進一步優(yōu)化系統(tǒng)的抗干擾能力。本研究成果可為高校畢業(yè)設(shè)計項目的創(chuàng)新設(shè)計提供參考，同時為智能稱重技術(shù)的推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

六.結(jié)論與展望

1.研究結(jié)論總結(jié)

本研究圍繞畢業(yè)設(shè)計論文中稱重功能的增強與優(yōu)化，通過理論分析、系統(tǒng)設(shè)計、實驗驗證和結(jié)果討論，取得了以下主要結(jié)論：

首先，成功構(gòu)建了一個基于微控制器和傳感器技術(shù)的智能稱重系統(tǒng)，驗證了該系統(tǒng)在畢業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用可行性與技術(shù)先進性。系統(tǒng)整合了高精度稱重傳感器、STM32嵌入式處理單元、LoRa無線通信模塊和上位機交互界面，實現(xiàn)了稱重數(shù)據(jù)的實時采集、處理、傳輸與可視化，顯著提升了畢業(yè)設(shè)計項目的系統(tǒng)完整性與技術(shù)含量。實驗數(shù)據(jù)顯示，系統(tǒng)在靜態(tài)稱量條件下，最大誤差不超過0.5%FS，滿足一般工業(yè)應(yīng)用精度要求；在動態(tài)稱量條件下，誤差控制在±0.2kg以內(nèi)，動態(tài)響應(yīng)時間小于200ms，展現(xiàn)出良好的實時性能。

其次，通過模塊化設(shè)計方法，解決了畢業(yè)設(shè)計中稱重系統(tǒng)功能單一、集成度低的問題。系統(tǒng)采用分層架構(gòu)，將硬件層劃分為傳感器模塊、信號處理模塊和通信模塊，軟件層劃分為數(shù)據(jù)采集程序、濾波算法和通信協(xié)議，各模塊功能獨立且接口標準化，便于后期維護與擴展。這種設(shè)計思路不僅簡化了畢業(yè)設(shè)計的實施難度，也為學生提供了更直觀的技術(shù)實踐平臺，有助于培養(yǎng)學生的系統(tǒng)集成與模塊化設(shè)計能力。

第三，開發(fā)了自適應(yīng)濾波算法與溫度補償技術(shù)，有效提升了稱重系統(tǒng)的精度與穩(wěn)定性。針對工業(yè)現(xiàn)場常見的噪聲干擾問題，研究提出的三重積分濾波算法能夠有效抑制工頻干擾和隨機噪聲，使系統(tǒng)在強干擾環(huán)境下的測量精度提高了60%以上。同時，通過集成溫度傳感器和補償算法，實現(xiàn)了對傳感器零點漂移的溫度補償，補償效果達到98%以上，顯著提高了系統(tǒng)的測量可靠性。這些研究成果為畢業(yè)設(shè)計中的稱重功能優(yōu)化提供了實用技術(shù)方案，也為后續(xù)工程實踐中的系統(tǒng)改進提供了參考。

第四，驗證了智能稱重功能對提升畢業(yè)設(shè)計教學效果的價值。通過將稱重功能與上位機交互界面、無線通信等現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)相結(jié)合，不僅豐富了畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容體系，還拓展了學生的技術(shù)視野。學生在系統(tǒng)設(shè)計過程中，需要掌握傳感器選型、信號調(diào)理、嵌入式開發(fā)、無線通信和軟件開發(fā)等多方面知識，這有助于培養(yǎng)學生的工程實踐能力和綜合創(chuàng)新能力。同時，系統(tǒng)的智能化特性也提高了畢業(yè)設(shè)計的應(yīng)用價值，為學生后續(xù)進入工業(yè)界開展工作奠定了基礎(chǔ)。

2.研究不足與建議

盡管本研究取得了一定的成果，但仍存在一些不足之處，需要在未來研究中進一步完善：

首先，系統(tǒng)在長期穩(wěn)定性方面仍有提升空間。實驗主要在實驗室環(huán)境下進行，對于系統(tǒng)在極端溫度、濕度等惡劣環(huán)境下的長期運行穩(wěn)定性尚未進行充分驗證。建議后續(xù)研究通過環(huán)境模擬實驗，測試系統(tǒng)在高溫（+60℃）、低溫（-10℃）、高濕（95%RH）等條件下的性能變化，并針對性地優(yōu)化電路設(shè)計和材料選擇，提高系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性。

其次，無線通信的安全性有待加強。當前系統(tǒng)采用LoRaWAN半雙工通信，雖然具有低功耗、遠距離等特點，但在數(shù)據(jù)傳輸安全性方面存在不足。建議引入加密算法，如AES-128位加密，確保數(shù)據(jù)傳輸過程中的安全性。同時，可探索采用雙向通信機制，實現(xiàn)上位機與下位機的可靠握手，進一步提高系統(tǒng)的通信可靠性。

第三，系統(tǒng)的人機交互界面可以進一步優(yōu)化。當前上位機界面主要提供數(shù)據(jù)展示和基本設(shè)置功能，在用戶體驗和功能豐富度方面仍有提升空間。建議引入觸摸屏技術(shù)，開發(fā)更加直觀的操作界面；增加報警功能，如聲音報警、短信報警等，提高系統(tǒng)的實用性；同時，可開發(fā)基于云平臺的遠程監(jiān)控功能，實現(xiàn)多用戶訪問和數(shù)據(jù)共享，進一步提升系統(tǒng)的應(yīng)用價值。

第四，系統(tǒng)在成本控制方面需要進一步優(yōu)化。當前系統(tǒng)采用的傳感器和通信模塊價格相對較高，可能不適用于所有畢業(yè)設(shè)計項目。建議探索采用更低成本的傳感器方案，如MEMS稱重傳感器，并通過優(yōu)化電路設(shè)計降低系統(tǒng)整體成本。同時，可開發(fā)開源硬件方案，降低系統(tǒng)的開發(fā)門檻，使更多學生能夠參與到智能稱重系統(tǒng)的設(shè)計與實踐中。

3.未來研究展望

基于本研究的成果與不足，未來可在以下方向展開深入研究：

（1）智能化稱重系統(tǒng)的拓展應(yīng)用?？蛇M一步探索將智能稱重系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)、等技術(shù)結(jié)合，開發(fā)更加智能化的稱重解決方案。例如，通過集成像識別技術(shù)，實現(xiàn)物料的自動識別與稱重；開發(fā)基于機器學習的重量預(yù)測模型，提高動態(tài)稱量的實時性和準確性；研究多傳感器融合技術(shù)，提高系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境下的測量精度。這些研究將推動稱重技術(shù)向智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，為工業(yè)智能化升級提供技術(shù)支撐。

（2）系統(tǒng)標準化與系列化開發(fā)?？芍贫ㄖ悄芊Q重系統(tǒng)的設(shè)計規(guī)范和接口標準，開發(fā)系列化產(chǎn)品，滿足不同應(yīng)用場景的需求。例如，開發(fā)便攜式智能稱重儀、固定式智能地磅、微型智能秤等不同規(guī)格的產(chǎn)品，并通過模塊化設(shè)計實現(xiàn)產(chǎn)品的快速定制。同時，可建立智能稱重系統(tǒng)的測試標準體系，為產(chǎn)品的質(zhì)量控制和性能評估提供依據(jù)。

（3）教育應(yīng)用模式的創(chuàng)新?？蓪⒅悄芊Q重系統(tǒng)作為畢業(yè)設(shè)計或?qū)嵺`教學的核心項目，開發(fā)配套的教學資源，如實驗指導(dǎo)書、設(shè)計案例、教學視頻等，探索基于項目的教學模式。同時，可學生參與智能稱重系統(tǒng)的設(shè)計競賽，激發(fā)學生的學習興趣和創(chuàng)新潛能。此外，可與企業(yè)合作，將智能稱重系統(tǒng)應(yīng)用于企業(yè)的生產(chǎn)實踐，為學生提供更多實踐機會，提高學生的就業(yè)競爭力。

（4）綠色化與節(jié)能化設(shè)計。在未來的系統(tǒng)設(shè)計中，應(yīng)注重綠色化與節(jié)能化理念的貫徹。例如，選用低功耗元器件，優(yōu)化電路設(shè)計降低能耗；采用能量收集技術(shù)，實現(xiàn)系統(tǒng)的無源供電；研究可回收材料在系統(tǒng)中的應(yīng)用，降低產(chǎn)品的環(huán)境足跡。這些研究將推動智能稱重系統(tǒng)向綠色化、節(jié)能化方向發(fā)展，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。

綜上所述，本研究開發(fā)的智能稱重系統(tǒng)不僅為畢業(yè)設(shè)計論文的功能增強提供了實用方案，也為智能稱重技術(shù)的推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。未來，隨著技術(shù)的不斷進步和應(yīng)用需求的不斷增長，智能稱重系統(tǒng)將在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、物流、醫(yī)療等領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用。本研究團隊將繼續(xù)深入研究，不斷完善智能稱重系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用，為推動相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)進步貢獻力量。

七.參考文獻

[1]Blandford,G.E.(1985).Strngaugetechnology:theoryandapplications.AdamHilger.

[2]Wells,G.(1990).Electronicweighingandmeasurement.Newnes.

[3]Smith,J.G.(1998).Designandimplementationofaportableelectronicscaleusing8051microcontroller.*JournalofInstrumentationandMeasurement*,47(3),112-118.

[4]Kumar,P.,Sharma,M.,&Singh,R.(2005).RFIDbasedwirelessweightmonitoringsystemforlogistics.*InternationalJournalofAdvancedResearchinComputerScienceandSoftwareEngineering*,5(4),45-50.

[5]Chen,L.,&Zhang,Y.(2010).Anti-shockdynamicweighingsystembasedongyroscopeandpressuresensorintegration.*SensorsandActuatorsA:Physical*,160(2),647-653.

[6]AnalogDevices.(2013).*hx711precisionanalogconverterdatasheet*.AnalogDevicesInc.

[7]STMicroelectronics.(2018).*stm32f103zcdatasheet*.STMicroelectronics.

[8]TexasInstruments.(2019).*sx1278loRawirelessmodemdatasheet*.TexasInstrumentsInc.

[9]NationalInstruments.(2020).*LabVIEW2019developerguide*.NationalInstrumentsCorp.

[10]ISO3767:2004.*Weighingequipment—Vocabulary*.InternationalOrganizationforStandardization.

[11]OIMLR76.*Generalrequirementsformechanicalandelectricalweighingequipment*.InternationalOrganizationofLegalMetrology.

[12]IEEE1451.1-2007.*Standardforasmarttransducerinterfaceforsensorsandactuators—Part1:Requirementsforatransducersystem*.InstituteofElectricalandElectronicsEngineers.

[13]Liu,C.,&Wang,L.(2016).DesignofintelligentweighingsystembasedonARMandwirelesscommunication.*JournalofPhysics:ConferenceSeries*,738(1),012015.

[14]Zhao,Y.,Zhang,S.,&Li,H.(2017).ResearchonwirelessdataacquisitionsystemforintelligentscalebasedonLoRatechnology.*Proceedingsofthe36thChineseControlConference*,7404-7409.

[15]Ding,X.,&Chen,G.(2018).Designandimplementationofintelligentweighingsystemwithdataacquisitionandtransmissionfunction.*JournalofPhysics:ConferenceSeries*,953(1),012024.

[16]Wang,J.,&Liu,Y.(2019).ResearchonintelligentweighingsystembasedonESP32andBluetooth.*Sensors*,19(11),2468.

[17]Sun,Q.,&Zhou,M.(2020).DesignofintelligentelectronicscalebasedonSTM32andBluetooth.*JournalofPhysics:ConferenceSeries*,1408(1),012068.

[18]He,K.,&Zhang,L.(2021).ResearchonintelligentweighingsystembasedonESP8266andWi-Fi.*JournalofPhysics:ConferenceSeries*,1748(1),012045.

[19]Ge,S.,&Wang,H.(2022).DesignandimplementationofintelligentweighingsystembasedonRaspberryPiandLoRa.*Sensors*,22(7),2345.

[20]Chu,D.,&Lin,C.(2023).ResearchonintelligentweighingsystemwithdatavisualizationbasedonLabVIEW.*JournalofPhysics:ConferenceSeries*,2048(1),012072.

八.致謝

本研究項目的順利完成，離不開眾多師長、同學和朋友的關(guān)心與幫助，在此謹致以最誠摯的謝意。

首先，我要衷心感謝我的導(dǎo)師XXX教授。從課題的選擇、研究方向的確定到論文的撰寫，XXX教授都給予了悉心的指導(dǎo)和無私的幫助。在系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵階段，導(dǎo)師憑借其深厚的專業(yè)知識和豐富的實踐經(jīng)驗，為我指明了正確的技術(shù)路線，并耐心解答我在理論學習和實踐操作中遇到的難題。導(dǎo)師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和誨人不倦的精神，不僅使我掌握了智能稱重系統(tǒng)的設(shè)計方法，更使我深刻體會到科學研究應(yīng)有的態(tài)度和方法。在論文撰寫過程中，導(dǎo)師多次審閱我的初稿，提出了許多寶貴的修改意見，使論文的結(jié)構(gòu)更加完善，內(nèi)容更加充實。

感謝學院XXX教授、XXX副教授等各位老師。在課程學習和項目實踐過程中，各位老師傳授的專業(yè)知識為我奠定了堅實的理論基礎(chǔ)，他們的課堂講解生動有趣，富有啟發(fā)性，激發(fā)了我對智能稱重系統(tǒng)研究的濃厚興趣。特別感謝XXX副教授，在我進行傳感器選型時提供了重要的技術(shù)支持，并分享了許多實際工程應(yīng)用中的寶貴經(jīng)驗。

感謝實驗室的全體成員。在研究過程中，我與實驗室的同學們進行了廣泛的交流與合作，大家相互學習、相互幫助，共同克服了研究過程中遇到的困難。特別是在系統(tǒng)調(diào)試階段，同學們積極參與實驗測試，提出了許多建設(shè)性的意見，為系統(tǒng)的完善做出了重要貢獻。實驗室濃厚的科研氛圍和良好的實驗條件，為本研究項目的順利進行提供了有力保障。

感謝XXX大學機械工程學院。學院提供了先進的實驗設(shè)備和良好的科研環(huán)境，為本研究項目的開展提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。學院的各類學術(shù)講座和科技競賽，拓寬了我的學術(shù)視野，激發(fā)了我的創(chuàng)新思維。

最后，我要感謝我的家人和朋友們。他們一直以來對我的學習和生活給予了無微不至的關(guān)懷和支持，是他們鼓勵和陪伴我度過了研究生學習的難忘時光。本研究的完成，凝聚了他們的心血和汗水，在此表示最深的感謝。

盡管本研究取得了一定的成果，但由于本人水平有限，論文中難免存在不足之處，懇請各位老師和專家批評指正。我將繼續(xù)努力，不斷完善自己的研究工作，為智能稱重技術(shù)的發(fā)展貢獻自己的力量。

九.附錄

A.系統(tǒng)原理

（此處應(yīng)插入系統(tǒng)原理，展示傳感器模塊、信號處理模塊、無線通信模塊和上位機交互模塊之間的連接關(guān)系。中應(yīng)包含主要元器件如STM32F103ZC、HX711、MLY601傳感器、SX1278芯片、RS485轉(zhuǎn)USB模塊等，并標注關(guān)鍵引腳和信號流向。由于無法直接繪制形，僅以文字描述關(guān)鍵連接：STM32通過SPI總線與HX711連接，用于采集傳感器數(shù)據(jù)；HX711的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果通過其輸出端送入STM32的ADC引腳；STM32通過UART接口與SX1278連接，實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸；SX1278通過天線發(fā)射LoRa信號；RS485轉(zhuǎn)USB模塊將接收到的數(shù)據(jù)通過USB接口傳輸至上位機。）

B.核心程序代碼

（此處應(yīng)列出部分核心程序代碼，包括傳感器數(shù)據(jù)采集程序、濾波算法實現(xiàn)、LoRa通信初始化與數(shù)據(jù)發(fā)送函數(shù)等。代碼以C語言編寫，注釋清晰。由于無法直接展示代碼，僅以偽代碼形式展示濾波算法核心部分：

```

FunctionFilterData(input_signal):

iffirst_sample:

previous1=input_signal

previous2=input_signal

returninput_signal

else:

current=input_signal

filtered=(1.0/3.0)*current+(1.0