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基于单片机多功能电子计价秤系统设计
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2013-12-27
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本课题设计的电子秤具有基本称重、测量温度、键盘输入、计算价格、显示、超限报警、超重报警功能。另外,该电子秤电路简单,使用寿命长,应用范围广,可以应用于商场、超市、家庭等场所,成为人们日常生活中不可少的必需品。
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题目:多功能电子计价秤系统设计
摘 要:................................................................................................................................................1
1 功能描述..........................................................................................................................................1
2 硬件设计..........................................................................................................................................2
2.1 硬件方案...............................................................................................................................2
2.2 称重传感器...........................................................................................................................3
2.3 电子秤专用 24 位 AD 转换芯片 HX711 及其电路............................................................6
2.4 STM32F103RBT6 微控制器及其电路...............................................................................8
2.4.1 STM32F103RBT6 管教图.........................................................................................9
2.4.2 STM32F103RBT6 电路图.........................................................................................9
2.4.3 JTAG 接口................................................................................................................10
2.4.4 复位电路..................................................................................................................11
2.4.5 供电电路..................................................................................................................12
2.4.6 1602 液晶电路.........................................................................................................12
2.4.7 DS18B20 温度传感器电路.....................................................................................12
2.4.8 按键电路..................................................................................................................13
2.4.9 报警指示灯电路......................................................................................................13
3 软件设计........................................................................................................................................14
3.1 软件说明.............................................................................................................................14
3.2 程序代码.............................................................................................................................16
4 结论................................................................................................................................................16
5 参考文献........................................................................................................................................17
6 实现结果图....................................................................................................................................38
基于 STM32F103RB 的多功能电子计价秤系统设计
摘 要:
本文是基于 STM32F103RBT6 芯片进行控制的多功能电子计
价秤,和传统秤相比较,电子秤利用新型传感器、高精度 AD 转换
器件,具有精度高、功能强等特点。本课题设计的电子秤具有基本
称重、测量温度、键盘输入、计算价格、显示、超限报警、超重报
警功能。另外,该电子秤电路简单,使用寿命长,应用范围广,可
以应用于商场、超市、家庭等场所,成为人们日常生活中不可少的
必需品。
关键词:STM32F103RBT6,电子秤,AD 转换,必需品
1 功能描述
1、采用高精度电阻应变式压力传感器,测量量程 0-40kg,测量
精度可达 5g。
2、采用电子秤专用模拟/数字(A/D)转换器芯片 hx711 对传感器
信号进行调理转换,HX711 采用了海芯科技集成电路专利技术,
1
是一款专为高精度电子秤而设计的 24 位 A/D 转换器芯片。
3、采用 STM32RBT6 作为主控芯片,实现称重、计算价格等主控
功能。
4、采用 1602 液晶屏显示称重重量、单价、总价等信息。
5、采用独立按键进行单价的设置。
6、具有超量程报警功能,可以通过 LED 灯报警。
7、系统通过 USB 电源供电
8、可以测量现场的温度值,并在 1602 液晶上显示,并能对温度值
的上下限进行设置,具有超限报警的功能。
2 硬件设计
2.1 硬件方案
电子秤硬件方案如图 1 所示:
图 1 电子秤硬件方案
称重传感器感应被测重力,输出微弱的毫伏级电压信号。该电
2
压信号经过电子秤专用模拟/数字(A/D)转换器芯片 hx711 对传
感器信号进行调理转换。HX711 采用了海芯科技集成电路专利技
术,是一款专为高精度电子秤而设计的 24 位 A/D 转换器芯片,内
置增益控制,精度高,性能稳定。HX711 芯片通过 2 线串行方式
与单片机通信。单片机读取被测数据,进行计算转换,再液晶屏上
显示出来。
矩阵键盘主要用于计算金额。当被测物体重量得到后,用户可
以通过矩阵键盘输入单价,电子秤自动计算总金额并在液晶屏显示。
电源系统给单片机、HX711 电路及传感器供电。
2.2 称重传感器
传感器是测量机构最重要的部件。称重传感器本身具有单调性,
其主要参数指标是灵敏度、总误差和温度漂移。
(1) 灵敏度
称重传感器的电灵敏度为满负荷输出电压与激励电压的比值,
典型值是 2mV/V。当使用 2 mV/V 灵敏度和 5 V 激励电压的传感
器时,其满度输出电压为 10 mV。通常,为了使用称重传感器线
性度最好的一段称重范围,应当仅使用满度范围的三分之二。因此
满度输出电压应当大约为 6mV。当电子秤应用于工业环境时,在
6mV 满度范围内测量微小的信号变化并非易事。
(2) 总误差
3
总误差是指输出误差和额定误差的比值。典型电子秤的总误差
指标大约是 0.02%,这一技术指标相当重要,它限制了使用理想
信号调节电路所能达到的精确度,决定了 ADC 分辨率的选择以及
放大电路和滤波器的设计。
(3) 漂移
称重传感器也产生与时间相关的漂移。
目前常用的称重传感器有电阻应变式压力传感器、电容压力传
感器、压电式压力传感器。选用时应按稳定行、精度登记、寿命和
安装环境要求考虑,其主要特点如下:
(1) 电容式压力传感器稳定性较差,精度和灵敏度较高,寿命
较短,对环境要求苛刻,不易长距离传输。
(2) 压电式压力传感器稳定性好,精度和灵敏度高,寿命长,
但大量程的压力传感器尚待进一步研究。
(3) 电阻应变式压力传感器稳定性较好,精度和灵敏度较高,
寿命较长,对测量环境要求不太严格。
综上所述,选用电阻应变式压力传感器作为电子秤称重传感器
是最为合适的。电阻应变式压力传感器主要由弹性体、电阻应变片
电缆线等组成,内部线路采用惠更斯电桥,当弹性体承受载荷产生
变形时,电阻应变片(转换元件)受到拉伸或压缩应变片变形后,
它的阻值将发生变化(增大或减小),从而使电桥失去平衡,产生
4
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