本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種基于STM32的測 量性能好、信息集成度高的電子秤自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)， 闡述了系統(tǒng)的工作原理，并簡要描述了系統(tǒng)的軟、 硬件設(shè)計(jì)方法。借助STM32豐富的內(nèi)置功能模塊， 減少了外部電路設(shè)計(jì)，降低了硬件復(fù)雜程度，系統(tǒng) 利用STM32內(nèi)置AD轉(zhuǎn)換模塊完成輸入信號的實(shí) 時(shí)模數(shù)轉(zhuǎn)換，并利用STM32優(yōu)秀的標(biāo)準(zhǔn)通信接口 實(shí)現(xiàn)串口數(shù)據(jù)傳輸，上位機(jī)控制軟件顯示并記錄測 量數(shù)據(jù)。使用結(jié)果表明，該系統(tǒng)對重量數(shù)據(jù)信息的 采集準(zhǔn)確度高、可靠性好、集成度高，且具有良好 的人機(jī)交互。

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中，對生產(chǎn)效率提升 的持續(xù)需求，使得生產(chǎn)環(huán)境的自動(dòng)化程度越來 越高，其中，對重量的計(jì)量作為工業(yè)原料進(jìn)入 生產(chǎn)的入口環(huán)節(jié)，制約著后續(xù)工作效率的提高。

準(zhǔn)確度高、抗干擾能力強(qiáng)、集成度高、接口齊全、

使用方便并具備信息化接口等都成為了工業(yè)生 產(chǎn)中選購一款電子秤主要考慮因素。本文描述 了一種基于STM32的可適用于工業(yè)和實(shí)驗(yàn)室環(huán) 境的高集成度電子秤自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程。

1.系統(tǒng)組成及其工作原理

系統(tǒng)主要由前端計(jì)算機(jī)控制平臺、數(shù)據(jù)采 集模塊、數(shù)據(jù)通信模塊組成。首先，數(shù)據(jù)采集 模塊將物品重量信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，通過通信 模塊傳輸給控制計(jì)算機(jī)，前端控制計(jì)算機(jī)對數(shù) 據(jù)進(jìn)行顯示，建立信息記錄數(shù)據(jù)庫。

2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1下位機(jī)設(shè)計(jì)

2.1.1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) (1 ) STM32 簡介

系統(tǒng)采用意法半導(dǎo)體公司的STM32F103處理器，該器件內(nèi) 核使用ARM公司先進(jìn)的“Cortex-M3”內(nèi)核，ljxs的雙12位 ADC, 4兆位/秒的UART，18MHz的I/O翻轉(zhuǎn)速度，全工作狀 態(tài)下，主頻72MHz時(shí)消耗36mA，待機(jī)時(shí)降至2jjlA，集成復(fù)位 電路、低電壓檢測、調(diào)壓器、精確的RC振蕩器等，簡單的結(jié)構(gòu) 和易用的工具，工作溫度范圍為-40° C ~ 105° C,滿足各種 工業(yè)環(huán)境要求。

(2)電路抗干擾能力設(shè)計(jì)

在該系統(tǒng)電路中，模擬信號和數(shù)字信號共存，數(shù)字信號相 對于模擬信號抗干容能力更強(qiáng)，它也是后者的噪聲源之一，在此， 需要對硬件系統(tǒng)中的模擬電路模塊和數(shù)字電路模塊進(jìn)行隔離和 去耦設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)采用5v供電輸入，通過SPX1117線性穩(wěn)壓模 塊轉(zhuǎn)化為3.3v。其中，在5v電源輸入端加入10uf的電容去稱， 并在每對VDD與VSS引腳靠近處分別放置lOOnf的高頻瓷介 質(zhì)電容。模擬電路（包括ADC模塊、可編程電壓檢測器，PLL 等）供電電壓VDDA與VDD間的壓差不超過300mv，VDDA 與VDD同時(shí)供電。

(3 )數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì)

電子秤設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵點(diǎn)是A/D轉(zhuǎn)換，該系統(tǒng)采用STM32 內(nèi)置ADC模塊，該模塊為12位逐次逼近型AD轉(zhuǎn)換器，共有 18個(gè)采集通道，包括16個(gè)外部和2個(gè)內(nèi)部通道。各通道均可按 單次、連續(xù)、掃描或間斷等多種模式執(zhí)行。AD轉(zhuǎn)換結(jié)果以左對 齊或右對齊可選方式存儲(chǔ)在16位的數(shù)據(jù)寄存器中。電路設(shè)計(jì)見 圖1。

2.1.2軟件設(shè)計(jì) 

下位機(jī)軟件流程圖見，

系統(tǒng)上電后，首先完成主控芯片STM32外設(shè)的初始化，包 括串口的初始化及AD模塊的初始化工作等。之后打開串口接 收中斷，開始監(jiān)測控制指令，當(dāng)檢測到校準(zhǔn)指令后，系統(tǒng)開始 對電子秤平臺進(jìn)行0偏校準(zhǔn)，作為稱量值的補(bǔ)償參數(shù)。同時(shí)， 系統(tǒng)進(jìn)入主循環(huán)流程，開啟AD采樣，當(dāng)檢測到稱重請求后，讀取轉(zhuǎn)換后的測量值，并通過串口發(fā)送給上位機(jī)控制平臺。

2.2上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

電子秤自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)控制平臺作為系統(tǒng)主控平臺，負(fù)責(zé)計(jì) 量系統(tǒng)的環(huán)境設(shè)置、指令控制、數(shù)據(jù)記錄及數(shù)據(jù)顯示。其中測 量環(huán)境設(shè)置完成測量時(shí)間、地點(diǎn)、產(chǎn)品編號等環(huán)境參數(shù)的設(shè)置， 以此作為數(shù)據(jù)檢索的主鍵值；設(shè)備校準(zhǔn)模塊發(fā)送校準(zhǔn)指令，接 收補(bǔ)償參數(shù)值，并存儲(chǔ)；數(shù)據(jù)顯示模塊實(shí)時(shí)顯示測量值、數(shù)據(jù) 記錄模塊將采集到的測量值記錄到數(shù)據(jù)庫。

3.驗(yàn)證節(jié)

根據(jù)上述方法，本節(jié)設(shè)計(jì)完成了一種基于stm32F103的電 子秤自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)并應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)計(jì)量過程中，效果圖 見圖4。

4.結(jié)語

本文提出了一種基于STM32的電子秤自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)方 法。該方法準(zhǔn)確度高、抗干擾能力強(qiáng)、集成度高、接口齊全、 使用方便并具備信息化接口等。實(shí)踐表明該方法適用于復(fù)雜工 業(yè)環(huán)境下的工作需求，為工業(yè)生產(chǎn)及產(chǎn)品計(jì)量過程帶來了極大 的便利。