基于单片机的智能称重系统的设计开题报告

 2022-11-24 20:14:12

1. 研究目的与意义

秤作为生活中不可或缺的东西普遍存在,然而传统的秤存在着或多或少的不可避免的误差,这是由于秤本身会磨损而导致的,同时携带麻烦,重量重,不适合带在身上;因此智能称重系统应运而生,将传统的物理秤替换为电子秤,减小了误差,减轻重量,同时根据使用者需要可以添加功能。

本课题选择单片机作为核心,使用压力传感器进行数据采集,通过AD芯片对采集到的数据进行AD处理,经由单片机处理后发送给LCD显示屏显示,包含了单片机,称重传感器模块,AD模数转换电路、LCD液晶显示模块,串口通讯模块以及电源模块,将电子科学相关知识应用于实际生活中,创新发明出基于单片机的称重系统,能够精准测量出物体的重量,减小误差,同时相较于传统物理秤有着易于携带,使用方便的优点,有利于人们的日常生活,具有实际性的意义。

2. 课题关键问题和重难点

本课题设计的是基于单片机的智能称重系统,具有以下关键问题:(1)元器件的选择问题本课题中设计的智能称重系统包含单片机,压力传感器,模数转换芯片,LCD液晶显示,串口通信模块,电源模块等,因此元器件的选择需要在保证精度的同时兼顾性价比。

(2)电路设计的问题本课题中制作的智能称重系统需要在实现其功能的情况下,尽可能的耐用,并且保持稳定性,串口通信模块需要有抗干扰能力,电源模块需要稳定的输出电压,同时保护电源防止短路。

与此同时,还要兼顾单片机与其他模块之间的通信,这在电路版图的设计上也是一个问题。

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3. 国内外研究现状(文献综述)

在目前的智能称重系统的设计中,市面上主要包含两种不同方向的智能称重系统:一种是面向工业的称重系统,另一种则是面向小型物体,偏向精准度的称重系统。

每个针对不同产品的智能称重系统因为环境的不同,导致设计模型存在结构性差异,但是不变的是基本都使用了单片机作为智能称重系统的核心,以单片机为核心来进行整体的控制,并且在各种不同的产品中,能够看到相似的模块与架构,包含了MCU,电源,通信,ADC,传感器等[1]1.基本模块构成:由于是使用单片机进行核心控制,因此与PC机之间的通信尤为重要,可以使用RS485进行通信,并且为了保证信号的稳定性,应当使用光偶隔离芯片进行隔离[2]。

其次用到的是称重传感器,它是这样的一种检测装置,当被称物体放置在秤体的秤台上时,它感受到被测量物的重量信息,并能将检测到的信息,按照一定的规律(力-电效应)变成具有正比函数关系的电信号(电压或电流等),从而得到被秤物体的重量 [3],除了称重传感器之外,还有开关式称重,这项技术出现的较早也并不适合搭配单片机,因此不予考虑[4]。

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4. 研究方案

本课题为基于单片机的智能称重系统的设计,包含两个层面:硬件层面的设计与软件层面的设计。

1.硬件层面设计:本方案中单片机选择为STM32系列单片机;压力传感器选择为电阻应变式传感器;LCD液晶显示屏选择为1602 LCM液晶显示屏,工作电压为3.3V;A/D转换芯片选择为HX712模数转换芯片,DC-DC模块选择使用TPS62000可调节600mA 95%高效降压转换器;USB转串口通信模块使用CH340B USB转UART串口芯片,压力传感器可以选择为5-15kg范围内的传感器。

当系统开始工作时,压力传感器将采集到的数据传输到A/D转换芯片上,经由转换得到数字信号输入单片机,由单片机进行处理,将处理后的数据显示在LCD液晶显示屏上,在工作时,DC-DC模块持续转换电压,保证所有器件的工作电压,串口通信模块方便编程的实现。

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5. 工作计划

第 1 周 接收任务书,领会课题含义,按要求查找相关资料;第 2 周 阅读相关资料,理解有关内容,通过各种途径来了解这一方面的已有文献;第 3 周 翻译相关英文资料,阅读相关文献,提出拟完成本课题的方案,写出相关开题报告一份;第 4 周 参阅有关资料,完善课题的方案,进行尝试;第 5 周 完成方案设计,掌握相关编程技能;第 6 周 了解设计平台的使用方法,熟练掌握各类软件,能够做到按自己的想法编程;第 7 周 方案实现,设计框图、流程图的绘制;第 8 周 根据实现结果,对方案进行调整与修改,设计出修改后的方案;第 9 周 在各个模块间进行单独测试,将有关错误记录下来,方便下次出现同类错误时及时改正;第10周 进行系统调试;整理资料,准备撰写论文;第11周 修改、完善设计内容并提交毕业论文; 第12周 评阅教师评阅论文,学生根据指导意见修改论文;验收实物成果,接受答辩资格审查;第13周 准备参加答辩第14周 毕业设计答辩及成绩评定。

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