本設計是基于STM32開(kāi)發(fā)板，整個(gè)系統包括電阻應變片、AD模塊、STM32開(kāi)發(fā)板及 OLED液晶屏。應變片輸出的模擬信號經(jīng)過(guò)AD模塊轉換后，將數據送給STM32開(kāi)發(fā)板，再由開(kāi)發(fā)板處 理后在OLED液晶屏上顯示出重量等數據，實(shí)現一種低成本高精度的簡(jiǎn)易電子秤。

一、方案論證

(一)主控系統部分 方案一：采用STC89C52單片機作為主控芯片 優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格低廉、方便使用。

缺點(diǎn)：在惡劣天氣情況下，工作易受影響、不 適合用在大型控制系統中。八位機，尋址空間有限， 指令效率有限，除法運算速度慢，時(shí)鐘12T效率很 低。

方案二 ：采用STM32開(kāi)發(fā)板

優(yōu)點(diǎn)：指令集與MCS-52系列單片機完全兼容 接口多價(jià)格低廉、易于使用、便于操作。STM32L 以低電壓實(shí)現高性能，有效延長(cháng)電池供電設備的充 電間隔。片上模擬功能的最低工作電源電壓為1.8V。 數字功能的最低工作電源電壓為1.65V，在電池電 壓降低時(shí)，可以延長(cháng)電池供電設備的工作時(shí)間。

本次基于單片機的電子秤設計，考慮到成本等 因素，決定設計采用STM32開(kāi)發(fā)系統。實(shí)現稱(chēng)重、 計算價(jià)格、金額的累加、去皮等主控功能。

(二）重量檢測裝置 方案一：電阻應變片

優(yōu)點(diǎn)：電阻應變片具有體積小、成本低、形變 量大等特色。

缺點(diǎn)：信號不易采集，數據不穩定。

方案二：電阻應變式傳感器 優(yōu)點(diǎn)：誤差小、精度高、易操作、易固定、測 量范圍廣、壽命長(cháng)、結構簡(jiǎn)單。

缺點(diǎn)：用此傳感器與題目要求不符。

雖然利用電阻應變式傳感器效果更好，但是根 據題目要求，我們只能采用電阻應變片。

(三)信號采集處理模塊

方案一：STM32開(kāi)發(fā)板自帶的AD/DA數據轉換

優(yōu)點(diǎn)：直接將開(kāi)發(fā)板與硬件相結合，簡(jiǎn)化了整 體的設計，達到簡(jiǎn)易的效果。

缺點(diǎn)：采集到的數據不精準，從而影響了整體 上的計算。

方案二：AD/DA PCF8951 模塊

優(yōu)點(diǎn)：PCF8591是一個(gè)單片集成、單獨供電、 低功耗、8-bit CMOS數據獲取器件。

缺點(diǎn)：不易與電阻應變式傳感器一起使用。

方案三：HX711模塊

優(yōu)點(diǎn)：HX711是一款專(zhuān)為高精度電子秤而設計 的AD轉換器芯片。與同類(lèi)型其它芯片相比，該芯 片集成了包括穩壓電源、片內時(shí)鐘振蕩器等其它同 類(lèi)型芯片所需要的外圍電路，具有集成度高、響應 速度快、抗干擾性強等優(yōu)點(diǎn)。

比較三種方案我們選擇了 HX711模塊。

(四）懸臂梁部分

方案一：將應變片放在矩形鐵片的下面固定， 與木制支架相連

方案二：將應變片與矩形鐵片水平相連，傳感 器的另一端與鐵片相接，將傳感器放在水平的鐵片 之間，再與木制支架支撐

比較兩種方案，按照鐵片及傳感器的形變量， 我們覺(jué)得采用第一種方案較為適合，形變量最大， 可以較為靈敏地讀出數值。

(五）秤盤(pán)材料的選擇與設計部分

方案一：鐵質(zhì)秤盤(pán)

優(yōu)點(diǎn)：硬度好，方便使用，不易損壞。

缺點(diǎn)：將鐵質(zhì)秤盤(pán)安裝到鐵質(zhì)懸臂梁上時(shí)，由 于容易晃動(dòng)從而導致OLED顯示屏上數據跳動(dòng)，從 而降低了秤的精度。

方案二：紙質(zhì)秤盤(pán)

優(yōu)點(diǎn)：材質(zhì)輕盈，在放人5g-500g物體時(shí)基本 不會(huì )發(fā)生形變，容易加工，更適用于放人小質(zhì)量物 體。

比較兩種方案，在以電子稱(chēng)精度高為前提下， 我們選用了紙質(zhì)秤盤(pán)。在設計上，因為三點(diǎn)確定一 個(gè)平面，我們把紙質(zhì)圓形秤盤(pán)外圓三等分，并將端 部鉆取三個(gè)小孔，將三段等長(cháng)的柔軟細繩穿人，保 證了懸梁壁受力均勻。

(六）底板部分

方案一：鐵質(zhì)底板

優(yōu)點(diǎn)：硬度高。

缺點(diǎn)：不方便搬運，耐腐蝕性差，易導電從而 造成測量誤差。

方案二：木質(zhì)底板

優(yōu)點(diǎn)：木板易獲取、易加工、價(jià)格便宜、光整 平滑、制造簡(jiǎn)便、不易變形。

綜上比較，木板更適用于本次設計。

(七）顯示器部分

方案一 ：1602液晶屏

優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格低廉，操作簡(jiǎn)便。

缺點(diǎn)：不方便顯示漢字

方案二 ：OLED顯示屏

優(yōu)點(diǎn)：體積小、可顯示漢字、ASCII、圖案等， 美觀(guān)且對比度較高。

經(jīng)過(guò)比較，選用OLED顯示屏更好。

二、理論分析

本設計以STM32開(kāi)發(fā)板作為控制核心，利用C 語(yǔ)言進(jìn)行編程。電阻應變片輸出的量是模擬量，模 擬信號通過(guò)hx711模塊轉換后傳輸給STM32開(kāi)發(fā) 板。STM32開(kāi)發(fā)板將采集到的數據處理并將其顯 示給OLED顯示屏，并將稱(chēng)重、設計單價(jià)、金額累 加、去皮、過(guò)載報警等一系列功能通過(guò)運算顯示給 OLED顯示屏。

三、電路與程序設計

四、測試結果

(一）重量測試

五、結論

1.該電子秤可以數字顯示被稱(chēng)物體的重量。

2.該電子秤稱(chēng)重范圍5.00g-500g;稱(chēng)重小于 50g誤差小于0.5g;稱(chēng)重大于50g誤差小于1g。

3.該電子秤可以設置物品單價(jià)，可計算物品金 額并實(shí)現幾種物品的金額累加。

4.該電子秤添加了在500g正常測量范圍內工作時(shí)綠燈常亮，超過(guò)500g以后綠燈閃爍報警的功能。