摘 要

电子称是当代称重技术的一种新型仪器，消除了传统称重技术中存在的人为误差，广泛应用于多种场合，为了更好地保证人们基本生活上的利益，以及在其他方面提供更多便捷，设计一个电子称显得很有必要。

本毕业设计主要借助压力传感器基于Arduino设计一个电子称并实现其功能，主要介绍了Arduino开源电子平台、OLED液晶显示屏、高精度24位AD转换芯片HX711等硬件设备和模块，从模块分析、电路设计到功能实现及最终测试的几个阶段，完成了基于Arduino的电子称的设计与开发过程。

本文完成了电子称的软硬件设计与开发工作，系统可以实现对10kg以下重量的实物进行称重，并自动校准。测试结果表明系统运行稳定，可以对实物在误差允许范围内进行称重。

关键词：电子称；Arduino;OLED；HX711;模块；

Abstract

Electronic scale is a new instrument of modern weighting technology, eliminating the traditional weighing technology in the presence of human error, widely used in various occasions, in order to better guarantee the people's basic living on benefits, and in other ways to provide more convenient, design a electronic scale is very necessary.

This graduation design mainly by means of pressure sensor based on the Arduino design a electronic said and realize its function, mainly introduces the Arduino open-source electronic platform, OLED LCD display, high precision of 24 bit AD conversion chip hx711 and other hardware devices and modules, from the module analysis and circuit design realization of the function and the ultimate test of several stages, based on Arduino electronics design and development process.

In this paper, the software and hardware design and development of the electronic scale are completed, the system can realize the weight of the weight of 10kg, and the system can be calibrated automatically. Test results show that the system is stable and can be carried out within the range of error allowed.

Key words: Electronic scale;Arduino；OLED; HX711; module;

目录

第1章 绪论 1

1.1课题研究背景及意义 1

1.2国内外研究现状 1

1.3 主要内容 1

第2章 功能分析与硬件选型 3

2.1 项目功能需求 3

2.2 主控板选型 3

2.2.1 主控芯片 4

2.3 传感器选型 5

2.4 数据采集模块选型 6

2.4.1 HX711芯片特点 6

2.4.2 HX711管脚图 7

2.5 显示屏选型 7

2.5.1 OLED显示屏 7

2.4.2 OLED技术特点 8

第3章 系统硬件设计 9

3.1 设计方案 9

3.2 传感器模块 9

3.2.1 传感器工作原理 10

3.2.2 传感器电路 10

3.3数据采集模块 10

3.4 电源模块 13

3.5 显示模块 14

3.5.1 OLED电气特性 14

3.5.2 OLED通信协议 14

第4章 系统软件设计与实现 16

4.1 编程语言 16

4.1.1 数据类型 16

4.1.2 函数 16

4.2 传感器模块功能的实现 17

4.3 显示模块功能的实现 19

4.4 自动校准功能的实现 22

第5章 系统测试 23

5.1 量程计算 23

5.2 测试结果 24

5.3误差分析 26

第6章 总结与展望 27

6.1本文工作总结 27

6.2 下阶段工作展望 27

致谢 28

参考文献 29

第1章 绪论

1.1课题研究背景及意义

物联网构成了当代信息化网络的重要环节，是现在以及未来科技发展的重要阶段。其中Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台。由一个欧洲开发团队在2005年开发。Arduino是基于原始码的平台，且该平台是开放的。并且具有使用类似C语言、JAVA的开发环境。Arduino主要包含两个部分：Arduino开发板是可以将Arduino进行各种电路连接的中介，其作为Arduino的硬件；Arduino IDE是作为Arduino的软件开发部分，相当于计算机中的程序开发环境。Arduino IDE是一个编程平台，Arduino读取到程序开发者在Arduino IDE上写的程序代码后，Arduino就会相应的做出回应去做开发者想做的任务。

随着社会的发展,生产技术的不断更新，物联网理念如今已经逐渐深入人心并随着传感器技术、通信技术和物联网技术的发展逐渐深入到社会中各行各业的角落。无论是在工业生产和人们的日常生活中，物联网都可以充当一个电子管家的角色来使它们变得更加富有生机和管理性。

人们在日常生活中经常会使用或接触到电子称，它是有着普遍意义的基本电子衡量仪器，可以广泛地在便利店、各种购物商场以及工业中心中见到它的应用。在原理的可靠及稳定性和结构的简便易行性方面上，从对重物称量的显示结果的精确程度出发，决定了电子称将传统的运用机械手段进行称量的工具淘汰的命运。电子称的优点主要包括了超高的精度显示、装载到其他机器上的体积小、适用于各种现代生活领域以及便于人们使用和操作等。然而，众观当前时代各个市场中所使用的衡量仪器，或是运行不可靠，或是成本高，或是使用时长过低等等的问题，甚至仍有使用传统称量方式的。从这点来看，有目的的去设计一款具有生活应用意义的电子称势在必行，这是十分有现实意义的一件事。

1.2国内外研究现状

从目前国内的销售行业中来看，电子型衡量器的售卖及应用从20世纪80年代起已经在中国大部分老百姓中普及了。关于电子称的研究方面，我国在改革开放以后，也就是60年代中期投入了部分科研人员进行了电子衡量器的研发并开始了批量生产，作为发展中国家，日常生活物品维系是维持一个国家活力必不可少的部分。电子称从最开始的模拟称量模式到已接近于成品的数字化称量模式，从机械与电力系统进行结合形成的电子称到现如今国内使用频率最高的智能化数字型电子称量系统，这期间总共跨越了将近半个世纪，电子衡量仪器也逐渐发生了衍变。总的来说，虽然我过电子称的发展速度客观，但是和美国、英国等发达国家相比的话，仍然得承认水平相差了10年。不过我国在不久的将来一定会在电子称的研究水平上可以赶上甚至是超越国际上大多数国家的水平，这可能会是偶然，但其实是必然。

1.3 主要内容

本设计主要使用了电阻式应变传感器，其主要原理是：构成传感器的弹性元件在外界压力的作用下会产生具有弹性的形变，同时会让构成传感器的应变片随之产生形态的变化，当应变片的形态变化形成了之后，它所附带的阻值会相应地产生变化。接着在所采用的测量电路部分会将形态变化带来的阻值变化转换为系统的电信号，这样就可以实现将外界的压力转换为信号传输给Arduino的过程。由于输出电压很小，需要通过信号处理电路将信号放大，因此使用到放大器，放大后的模拟信号转换为便于处理的数字信号输出，这里需使用到模数转换电路。这些电路要应用到Arduino UNO开发板和高精度24位A/D转换器芯片HX711。运用HX711进行调试确定量程精度，并且用OLED显示屏进行输出，在实际应用中，还需要考虑到接线以及温度对本次设计的干扰。

第2章 功能分析与硬件选型

2.1 项目功能需求

Arduino是一个开源的软硬体平台。硬件平台是一块基于单片机的微控制器，通过 USB 串行接口对其进行编程，广泛物联网等各种应用中。软件平台是一个集成开发环境IDE，使用Arduino编程语言实现硬件设备的控制和监测。

本次毕业设计的主要任务是，1）根据系统参数要求对应变式压力传感器、Arduino开发板、LCD液晶屏选型，2）完成硬件电路图的设计与电路的制作，4）完成Arduino开发板的软件代码设计与开发，4）完成设备的组装，实现对物体的称重并在LCD上显示。