电路综合设计实验设计实验3实验报告.docxVIP

设计实验3：电子秤 摘要 此次实验以HX711AD转换器芯片为核心，以STM32F407为控制单元，利用HX711采集压敏电阻的阻值，实现0-1公斤物体的重量测量，并采用串口屏显示测量结果。设计出的电子秤可以数字显示被称物体的重量，单位为克（g）；电子秤称重范围为5.00g~1000g；重量小于50g，称重误差小于0.5g；重量在50g及以上，称重误差小于1g；不仅如此，电子秤还应该可以设置单价（元/克），还可以计算物品金额并且实现金额的累加；最后，电子秤应具有去皮功能，去皮范围不得超过100g。 正文 1.方案论证 基于老师提供的器件和实验要求，我们设计了以HX711AD转换器为核心的以及STM32F407单片机控制单元，武汉中线串口屏为输出显示的电子秤系统。 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。与同类型其它芯片相比，该芯片集成了包括稳压电源、片内时钟振荡器等其它同类型芯片所需要的外围电路，具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点。降低了电子秤的整机成本，提高了整机的性能和可靠性。 该芯片与后端MCU芯片的接口和编程非常简单，所有控制信号由管脚驱动，无需对芯片内部的寄存器编程。输入选择开关可任意选取通道A或通道B，与其内部的低噪声可编程放大器相连。通道A的可编程增益为128或64，对应的满额度差分输入信号幅值分别为±20mV或±40mV。通道B则为固定的64增益，用于系统参数检测。芯片内提供的稳压电源可以直接向外部传感器和芯片内的A/D转换器提供电源，系统板上无需另外的模拟电源。芯片内的时钟振荡器不需要任何外接器件。上电自动复位功能简化了开机的初始化过程。 HX711转换器有如下特点： ? 两路可选择差分输入 ? 片内低噪声可编程放大器，可选增益为64和128 ? 片内稳压电路可直接向外部传感器和芯片内A/D转换器提供电源 ? 片内时钟振荡器无需任何外接器件，必要时也可使用外接晶振或时钟 ? 上电自动复位电路 ? 简单的数字控制和串口通讯：所有控制由管脚输入，芯片内寄存器无需编程 ? 可选择10Hz或80Hz的输出数据速率 ? 同步抑制50Hz和60Hz的电源干扰 ? 耗电量（含稳压电源电路）： 典型工作电流： 1.7mA, 断电电流： 1μA ? 工作电压范围：2.6 ~ 5.5V ? 工作温度范围：-20 ~ +85℃ ? 16管脚的SOP-16封装 HX711的方案图如下： 而对于单片机的采用，我们选择了老师提供的STM32F407单片机。（虽然51单片机更加容易掌握和操作。而且有些知识点我们在课程中已经涉及，但是为了汲取更多的知识，学到更多的内容，我们还是选择了STM32F407单片机）。STM32F407ZG是基于高性能ARM?Cortex?-M4F的32位RISC内核，工作频率高达168 MHz的。Cortex-M4F核心功能支持所有ARM单精度数据处理指令和数据类型的单精度浮点单元（FPU）。它还实现了一套完整的DSP指令和内存保护单元（MPU），从而提高应用程序的安全性。该STM32F407ZG系列采用高速嵌入式存储器（多达1 MB闪存，高达192 KB的SRAM），最多4字节的备份SRAM，以及广泛的增强I / O的连接到两条APB总线和外设，两个AHB总线和一个32位的多AHB总线矩阵。所有STM32F407ZG设备提供3个12位ADC，两个DAC，1个低功耗RTC，12个通用16位定时器，其中包括两个用于电机控制的PWM定时器，两个通用32位定时器。一个真正的随机数发生器（RNG）。他们还配备了标准和先进的通信接口。 传感器是一个以压敏电阻为核心的器件。当有物体放在传感器上时，压敏电阻的阻值会发生变化，HX711会接收到因为电阻改变而产生的对应电流然后把它转换成数字信号输送给STM32F407。由STM32F407的数模转换模块将数字信号转换成模拟信号显示在武汉中线串口屏上。 2.理论分析与计算 HX711应用简述： 通道A：模拟差分输入可直接与桥式传感器的差分输出相接。由于桥式传感器输出的信号较小，为了充分利用A/D转换器的输入动态范围，该通道的可编程增益较大，为128或64。这些增益所对应的满量程差分输入电压分别±20mV或±40mV。通道B为固定的增益，所对应的满量程差分输入电压为±40mV。通道B应用于包括电池在内的系统参数检测。 供电电源：数字电源（DVDD）应使用与MCU芯片相同的数字供电电源。HX711芯片内额稳压电路可同时向A/D转换器和外部传感器提供模拟电源。稳压电源的供电电压（VSUP）可与数字电源（DVDD）相同。稳压电源的输出电压值（VAVDD）由外部分压电阻R1、R2和芯