CONTENTS

Abstract ................................................................................................... 错误!未定义书签。 Abstract ................................................................................................... 错误!未定义书签。 Chapter 1 Introduction ......................................................................... 错误!未定义书签。 1.1 Subject sources and research goal and significance .................... 错误!未定义书签。 1.2 The technical requirement of design and main work .................. 错误!未定义书签。 Chapter 2 The overall design scheme of electronic scale ................ 错误!未定义书签。 2.1 The overall design scheme of electronic weighing system ......... 错误!未定义书签。 2.2 The basic function and performance index of system ................. 错误!未定义书签。 2.3 Requirement and selection of weighing sensor ........................... 错误!未定义书签。 2.4 The calculation of the quality ........................................................ 错误!未定义书签。 Chapter 3 Electronic hardware circuit design .................................. 错误!未定义书签。 3.1 A/D acquisition circuit design ....................................................... 错误!未定义书签。 3.2 MCU’s outside enlarge circuit design ........................................... 错误!未定义书签。 3.2.1 STM32F103RBT6’s minimum system hardware design 错误!未定义书签。 3.2.2 The hardware circuit design of the TFT LCD screen .......... 错误!未定义书签。 3.2.3 Hardware circuit design of the WT588D voice module ...... 错误!未定义书签。 3.2.4 Power supply module of hardware circuit design ............... 错误!未定义书签。 Chapter 4 Measuring software design and its optimization .......... 错误!未定义书签。 4.1 Microcomputer software design process ...................................... 错误!未定义书签。 4.2 Each module program design and part of the code ..................... 错误!未定义书签。 4.2.1 TFT touch LCD module part ................................................ 错误!未定义书签。 4.2.2 WT588D voice module part................................................... 错误!未定义书签。 4.2.3 HX711 chip part ...................................................................... 错误!未定义书签。 4.2.4 DS18B20 chip part .................................................................. 错误!未定义书签。 4.2.5 Real time clock parts ............................................................................................... 33 4.2.6 The data calculated part .......................................................... 错误!未定义书签。

4.3 Improve the measurement precision of the digital filter software design错误!未定义书签。 Conclusions ............................................................................................. 错误!未定义书签。 Acknowledgements ............................................................................... 错误!未定义书签。 Reference ................................................................................................. 错误!未定义书签。

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Appendix 1：Electronic scale physical figure .................................................................. 34 Appendix 2：Overall system circuit diagram .................................................................. 35 Appendix 3：PCB circuit boards ....................................................................................... 36

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第1章 绪 论

1.1 课题来源及研究的目的和意义

电子称重技术是测控工程的重要技术之一。自60年代初期出现的机电结合式电子秤以来，经过几十年的不断改进与完善，电子秤从最初的全机械式到机电结合式再发展到现在的全电子式和数字化智能式。由于数字智能化式的电子秤具有称量准确、快速、读数方便、环境适应性强、便于与计算机结合而实现过程控制自动化等特点，在工商贸易、冶金矿山、能源交通、医药卫生、航空航天、轻工食品等部门得到广泛的应用[12]。

最近几年来，伴随着称重传感器技术和计算机技术的迅猛发展，以及现代科学技术间的相互渗透，电子称重技术有了新发展。称重计量方法从模拟测量向数字发展；称重技术从静态称重向动态发展；测量特点从单参数测量向多参数发展。快速称重和动态称重的研究与应用，已成为世界各国所关注的焦点之一。电子称重技术水平的高低已成为衡量一个国家测量控制技术水平的标志之一。

电子称重技术是集电子、材料、传感器、管理为一体的综合技术，发达国家一直以来都很重视电子称重技术的研究，它们研究开发的重点不再是单纯的称重，而是自动控制领域和生产过程的称重系统，这使得称重计量的内涵被不断扩展，由狭义到广义，单项到系统，新型的现代称重一跃成为当代世界瞩目的技术与行业。电子秤的发展过程经历了从粗糙到精密、从单纯机械结构到机电结合再到全电子化、从功能单一到多功能化的过程。尤其是最近20年以来，各个生产工艺流程中配料的称重、药物定量、饲料配比、以及产品质量的监督把关等，都离不开能输出电信号的电子秤。电子称重信号的输出方便了自动化控制，能作为系统中的一个重要参数承担着自动控制和检验的功能，从而有力地推进贸易交往合理化、生产工艺标准化、材料配比科学化和工业生产自动化。

从80年代至今，我国测控行业已经走上了按专业和产品归类的行业管理化轨道中，且已经开创了由机械向数字电子过渡的全新局面，但与发达工业国家相比，我国的电子称重技术的研究与应用仍然出于较低水平，有很大的进步空间，电子称重行业的总体水平还跟不上国内需求的发展步伐。

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1.2 本论文的技术要求和主要工作

本论文设计的电子秤是以STM32单片机为主要部件，使用C语言进行软件设计，硬件则以全桥应变片电阻传感器、WT588D语音模块和触控液晶屏模块为主。量程为0～10kg，最小分度值为1g，误差达到±2g，具有超上限值报警的功能。本设计完成的电子秤的主要优点是：

1. 人性化的人机交互界面； 2. 具有超量程报警功能； 3. 测量精度高；

4. 实时显示环境温度和实时时钟；

5. 具有语音播报重量、价格、报警等功能。 主要工作如下：

1. 大量收集和查阅国内外关于电子秤设计的资料，最好开发前的准备； 2. 电子秤主板硬件系统设计； 3. 电子秤的软件系统设计； 4. 通过标准质量的砝码校准电子秤； 5. 整机测试。

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第2章 电子秤的总体设计方案

2.1 电子秤称重系统的整体设计方案

本设计采用STM32F103RBT6作为主控芯片，通过TFT液晶屏幕显示数据，以触控方式操作电子秤，DS18B20作为温度传感器采集实时温度，播报重量、价格、商品名等语音信息使用Flash芯片存储配合语音芯片WT588D发音，采用电阻应变片桥式连接的称重传感器采集重量，以24位的HX711作为A/D转换芯片[6][7]。系统结构框图如图2-1。

液晶屏温度传感器称重传感器A/D转换单片机触控实时时钟语音播报

图2-1 系统整体框架图

架构为Cortex-M3的STM32F103RBT6工作频率为72MHz，16位并行连接TFT液晶屏，能实现快速刷屏，显示效果良好，通过SPI通讯方式连接触控芯片XPT2046，以触控方式操作电子秤，以单总线方式连接DS18B20采集实时温度，主控芯片以一线串口模式控制语音芯片WT588D播报重量、价格、商品名等信息，以上模块对速度都有苛刻的要求，普通的51单片机达不到要求，所以采用了工作频率为72MHz的STM32F103RBT6，它内部的单周期乘法和硬件除法方便了价格计算和累计，采用型号为YZC-1B的电阻应变片式电桥结构的称重传感器，以24位的电子秤专用A/D芯片HX711作为A/D转换芯片[1][2]。

2.2 系统基本功能及其性能指标

本论文设计的电子秤测量系统包括重量测量、液晶屏显示、触摸控制、语音播报、实时时钟、实时温度、单价存储、自动计价、价格累计、去皮、超重报警等功能，主要技术指标如表2-1。

表2-1 测量装置的主要技术指标

基本功能 测重 实时时钟 实时温度 计价 测量范围 0~10kg 1970.1.1~2099.12.31 -55~125℃ 0~999.99元 - X -

分度值 1g 1秒 0.1℃ 0.01元 误差 ±2g ±3秒/年 ±0.5℃ 0