论文总字数：21914字

摘 要

本文设计出一个高精度电子秤，采用STM32F103C8T6单片机作为主控芯片，悬臂梁压力传感器收集称重数据，HX711芯片作为A/D转换模块和运放模块，实现模拟数据与数字数据的转换，并将数据传送给单片机处理，LCD显示屏实现显示功能，另配以四个控制按键配置阀值的上下浮动。本设计还配置了警报灯和蜂鸣器，当称重物体超过阀值时实现报警功能。该论文实现了物体的称重，LCD液晶显示实时重量和阀值设定值，并且能够实现LED和蜂鸣器双重告警系统。

关键词：电子秤 传感器 称重

The design of electronic scales based on the STM32 MCU

Abstract

This dissertation designs a highly accurate electronic scale, which uses STM32 microcontroller unit as control unit, collecting data by cantilever weighing sensor. After that HX711 is set as a A/D transfer module, conversing analog data to digital data, and this data are transmitted to microcontroller unit to be addressed. LCD1602 is set as a display module. Moreover, I employ four buttons to adjust the maximum of weight. If the weight surpasses the setting, the red LED lamp and buzzer will shine and chirp. This dissertation elaborates the way of STM32 microcontroller unit dealing with and transmitting data and so on, and illustrates my own design thought.

Key words: electronic scale; sensor; weigh

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 本论文主要任务 3

1.3 论文结构安排 3

第二章 基于STM32设计的电子秤总体方案 5

2.1 系统的基本指标和功能 5

2.2称重芯片方案的选择 5

2.3 电子秤称重整体设计方案 8

第三章 电子秤硬件电路的设计 10

3.1 STM32F103C8T6最小系统硬件设计 10

3.2 压力传感器称重模块 14

3.3 A/D转换模块 15

3.4 告警电路设计 17

3.5 阀值设置系统 17

第四章 电子秤的软件系统实现 19

4.1 系统主程序软件 19

4.2 A/D转换部分软件流程 20

4.3 告警电路设计 22

4.4 LCD1602部分流程图 23

第五章 测试结果 25

5.1 硬件测试 25

5.2 软件测试 26

5.3 误差分析 27

第六章 论文总结 29

6.1 论文小结 29

6.2 下一步工作 29

参考文献 31

附录A 系统硬件电路图 33

附录B 系统源代码 ........................................34

致谢 42

第一章 绪论

• 1. 引言

众所周知，有个故事叫做“曹冲称象”，三国分立时期，外来番邦进贡了魏国一头大象，太祖想要知道它的重量，群臣都手足无措，无计可施。只有曹冲，曹操的小儿子有一个极其微妙的想法，他将大象放在船上，测量船没入水里的深度，然后另一个同样规模的船，在上面用物体施压，直到两艘船没入水里的深度相同，再测出一箱物体的重量算的总的重量，就可以知道大象的重量了。从这个故事可以知道古人就有称重这个概念，但是相比较而言很落后，对于大的物体，量程并不能达到，他们唯一可供选择的工具就是杆秤或盘秤，所以电子秤的历史源远流长，该技术可以追溯到古代了，它涉猎到衡量的辅助测量领域，再演变至六十年代时，它实现了机电与电子衡器结合，从而成为了一种新的兴起的技术，它是一种微电子、材料、传感器、机械制造自动化、物流传输、计算机控制以及管理等技术为一体的综合科技。再追溯到20世纪70年代这才开始出现了真正意义上的电子秤。再从二十世纪八十年代到今天，中国测控行业走上了按专业和产品分类的行业管理轨道。

在电子秤发展的初期时代，中国大部分未成形的电子秤统一都是基于模拟电路的采用得以实用的。随着工业的发展，我国逐渐迈入信息时代，电子技术得以不断的发展，IC的价格不再像以前那么昂贵，如今变的越来越廉价，也得以大规模工厂流程化生产，模拟技术已经不再是时代的主流，数字技术后来居上逐渐霸占消费市场。转向电子秤的设计，大部分电子秤的主控系统以MCU为核心，这样电子秤的精度有了很明显的提高。特别是在这近40年的历程，人们生活水平提高，追求智能美观，使得工艺设计、人工智能产业日益流行。硬件工程师对于电子秤的研究中心不再是仅仅局限于称重这单一的功能，而是转向了自动化控制领域系统。由此可见，电子秤不再仅仅是狭义上的称重计量的电子设备了，它的内涵被不断扩展，由狭义到广义，从单一功能到精密系统，新型的现代称重余额成为当代无论国内还是国外都瞩目的行业。

电子秤的进化演变与世间其他事物一样具有普遍的规律，不管是在工业生产还是技术研究，人们的日常生活都渐渐离不开计量器具，正是我们所说的电子秤。

时代的要求，我们更应该去投入大量的科学资金、科学家去设计出高精度、智能化的电子秤具有很高的现世价值。因而拥有很强的渗透性和广泛的应用领地，与其他高科技产业一样，电子衡器领域也是国家科学和竞争的重要领地。

从二十世纪八十年代到今天，中国测控行业走上了按专业和产品分类的行业管理轨道。它为机械向数字电子的过渡创造了一个全新的局面，但与发达的工业国家相比，电子衡器技术在国内的研究和应用还处于较低水平，有很广阔的进步空间。随着经济，社会现代化以及科技的进步发展，人们可支配财产越来越越多，生产也越来越机械化，规模不断扩大，从而导致那些去称量物品的设备也需要随着时代的步伐不断进行更新换代，多功能只能电子在这样的一种现世潮流中应运而生。电子衡器行业的发展空间很大，电子衡器行业的整体水平跟不上内需的发展。

但是，其实大部分的小型商户并不需要电子秤过于复杂的功能，基本的计算总价，8位微处理器就已经可以做到很完美了。而现今我们所说融合了检测与转换、信息处理、计算机、数字等技术为一体的当代先进称重设备即智能电子秤是在黄金业、农业、航天业等需要高精度的产业投入使用。它为我们的生活提供了极多的便利，我们可以展望更多未来电子秤的更多功能。

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