本設(shè)計(jì)是基于STM32開發(fā)板，整個(gè)系統(tǒng)包括電阻應(yīng)變片、AD模塊、STM32開發(fā)板及 OLED液晶屏。應(yīng)變片輸出的模擬信號經(jīng)過AD模塊轉(zhuǎn)換后，將數(shù)據(jù)送給STM32開發(fā)板，再由開發(fā)板處 理后在OLED液晶屏上顯示出重量等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)一種低成本高精度的簡易電子秤。

一、方案論證

(一)主控系統(tǒng)部分 方案一：采用STC89C52單片機(jī)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(tǒng)中。八位機(jī)，尋址空間有限， 指令效率有限，除法運(yùn)算速度慢，時(shí)鐘12T效率很 低。

方案二 ：采用STM32開發(fā)板

優(yōu)點(diǎn)：指令集與MCS-52系列單片機(jī)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(xiàn)高性能，有效延長電池供電設(shè)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(shù)字功能的最低工作電源電壓為1.65V，在電池電 壓降低時(shí)，可以延長電池供電設(shè)備的工作時(shí)間。

本次基于單片機(jī)的電子秤設(shè)計(jì)，考慮到成本等 因素，決定設(shè)計(jì)采用STM32開發(fā)系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)稱重、 計(jì)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(yīng)變片

優(yōu)點(diǎn)：電阻應(yīng)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(shù)據(jù)不穩(wěn)定。

方案二：電阻應(yīng)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、結(jié)構(gòu)簡單。

缺點(diǎn)：用此傳感器與題目要求不符。

雖然利用電阻應(yīng)變式傳感器效果更好，但是根 據(jù)題目要求，我們只能采用電阻應(yīng)變片。

(三)信號采集處理模塊

方案一：STM32開發(fā)板自帶的AD/DA數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

優(yōu)點(diǎn)：直接將開發(fā)板與硬件相結(jié)合，簡化了整 體的設(shè)計(jì)，達(dá)到簡易的效果。

缺點(diǎn)：采集到的數(shù)據(jù)不精準(zhǔn)，從而影響了整體 上的計(jì)算。

方案二：AD/DA PCF8951 模塊

優(yōu)點(diǎn)：PCF8591是一個(gè)單片集成、單獨(dú)供電、 低功耗、8-bit CMOS數(shù)據(jù)獲取器件。

缺點(diǎn)：不易與電阻應(yīng)變式傳感器一起使用。

方案三：HX711模塊

優(yōu)點(diǎn)：HX711是一款專為高精度電子秤而設(shè)計(jì) 的AD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(shí)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(qiáng)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(yīng)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(yīng)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(shù)值。

(五）秤盤材料的選擇與設(shè)計(jì)部分

方案一：鐵質(zhì)秤盤

優(yōu)點(diǎn)：硬度好，方便使用，不易損壞。

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

方案二：紙質(zhì)秤盤

優(yōu)點(diǎn)：材質(zhì)輕盈，在放人5g-500g物體時(shí)基本 不會發(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，在以電子稱精度高為前提下， 我們選用了紙質(zhì)秤盤。在設(shè)計(jì)上，因?yàn)槿c(diǎn)確定一 個(gè)平面，我們把紙質(zhì)圓形秤盤外圓三等分，并將端 部鉆取三個(gè)小孔，將三段等長的柔軟細(xì)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(yùn)，耐腐蝕性差，易導(dǎo)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、制造簡便、不易變形。

綜上比較，木板更適用于本次設(shè)計(jì)。

(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， 美觀且對比度較高。

經(jīng)過比較，選用OLED顯示屏更好。

二、理論分析

本設(shè)計(jì)以STM32開發(fā)板作為控制核心，利用C 語言進(jìn)行編程。電阻應(yīng)變片輸出的量是模擬量，模 擬信號通過hx711模塊轉(zhuǎn)換后傳輸給STM32開發(fā) 板。STM32開發(fā)板將采集到的數(shù)據(jù)處理并將其顯 示給OLED顯示屏，并將稱重、設(shè)計(jì)單價(jià)、金額累 加、去皮、過載報(bào)警等一系列功能通過運(yùn)算顯示給 OLED顯示屏。

三、電路與程序設(shè)計(jì)

四、測試結(jié)果

(一）重量測試

五、結(jié)論

1.該電子秤可以數(shù)字顯示被稱物體的重量。

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

3.該電子秤可以設(shè)置物品單價(jià)，可計(jì)算物品金 額并實(shí)現(xiàn)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(nèi)工作時(shí)綠燈常亮，超過500g以后綠燈閃爍報(bào)警的功能。