什么是電子秤

　　電子秤（英文名：electronic balance）是衡器的一種，是利用胡克定律或力的杠桿平衡原理測(cè)定物體質(zhì)量的工具。按結(jié)構(gòu)原理可分為機(jī)械秤、電子秤、機(jī)電結(jié)合秤三大類。

　　電子秤主要由承重系統(tǒng)（如秤盤(pán)、秤體）、傳力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（如杠桿傳力系統(tǒng)、傳感器）和示值系統(tǒng)（如刻度盤(pán)、電子顯示儀表）3部分組成。

　　基于stm32的電子秤方案大全（一）

　　基于STM32的多功能電子秤設(shè)計(jì)

　　題目要求：

　　1、基本部分：

　?。?）能用鍵盤(pán)設(shè)置單價(jià)，稱重后能同時(shí)顯示重量、單價(jià)和總額；電子計(jì)價(jià)秤：最大稱重為10.000公斤，重量誤差不大于±0.1％；

　?。?）具有TFT液晶屏顯示，顯示重量、單價(jià)、總額等信息。

　　a、重量顯示為5位數(shù)碼，單位為公斤，最大重量顯示值為99.999公斤；

　　b、單價(jià)金額顯示為5位數(shù)碼，單位為元，最大單價(jià)金額顯示值值為999.99元；

　　c、總價(jià)金額顯示為6位數(shù)碼，單位為元，最大總價(jià)金額顯示值值為9999.99元， 總價(jià)金額誤差不大于0.01元；

　　（3）具有去皮功能和總額累加計(jì)算功能；

　　（4）能預(yù)存10種商品的單價(jià)；可以隨意調(diào)出使用

　　（5）測(cè)量并顯示環(huán)境溫度，溫度測(cè)量誤差不大于1℃；

　?。?）稱量0-10kg稱重；

　?。?）語(yǔ)音播報(bào)測(cè)量結(jié)果

　　2、發(fā)揮部分：

　?。?）具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘顯示并具有掉電保護(hù)，可顯示日歷時(shí)鐘（年、月、日、時(shí)、分、秒）；

　　（2）擴(kuò)展高精度A/D轉(zhuǎn)換器，提高電子計(jì)價(jià)秤測(cè)量精度，測(cè)量誤差不大于±0.01％；

　?。?）能預(yù)存10種商品的名稱（或代號(hào)）和商品的單價(jià);

　　單元模塊設(shè)計(jì)：

　　1、主控芯片模塊

　　2、TFT液晶屏模塊

　　3、稱重模塊

　　4、語(yǔ)音播報(bào)模塊

　　5、24bitAD HX711轉(zhuǎn)換模塊

　　6、軟件部分

　　模塊介紹：

　　1、主控芯片模塊

　　在該制作中，我們采用了STM32為主控芯片，主要是考慮到HX711是24bit的AD，運(yùn)算量大，且我們的制作還加設(shè)了TFT彩色液晶模塊，語(yǔ)音播報(bào)模塊等的外設(shè)，普通的MCU的刷屏和運(yùn)算速度是不夠的，所以我選擇了STM32作為主控芯片。下面是關(guān)于芯片的主要介紹：STM32F103xC 、STM32F103xD 和STM32F103xE 增強(qiáng)型系列使用高性能的ARM? Cortex?-M3 32位的RISC內(nèi)核，工作頻率為72MHz，內(nèi)置高速存儲(chǔ)器（ 高達(dá)512K字節(jié)的閃存和64K 字節(jié)的SRAM），豐富的增強(qiáng)I/O 端口和聯(lián)接到兩條APB總線的外設(shè)。所有型號(hào)的器件都包含3個(gè)12位的ADC、4個(gè)通用16位定時(shí)器和2 個(gè)PWM定時(shí)器，還包含標(biāo)準(zhǔn)和先進(jìn)的通信接口：多達(dá)2 個(gè)I2C 接口、3 個(gè)SPI接口、2個(gè)I2S 接口、1個(gè)SDIO接口、5個(gè)USART接口、一個(gè)USB接口和一個(gè)CAN接口。

　　2、TFT彩色液晶模塊

　　TFT-LCD即薄膜晶體管液晶顯示器。其英文全稱為：Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display。TFT-LCD與無(wú)源TN-LCD、STN-LCD的簡(jiǎn)單矩陣不同，它在液晶顯示屏的每一個(gè)象素上都設(shè)置有一個(gè)薄膜晶體管（TFT），可有效地克服非選通時(shí)的串?dāng)_，使顯示液晶屏的靜態(tài)特性與掃描線數(shù)無(wú)關(guān)，因此大大提高了圖像質(zhì)量。TFT-LCD也被叫做真彩液晶顯示器。該模塊有如下特點(diǎn)：

　　1、320×240的分辨率。

　　2、16位真彩顯示。

　　3、自帶觸摸屏，可以用來(lái)作為控制輸入。

　　4、通用的接口，除了ALIENTEK MiniSTM32開(kāi)發(fā)板，該液晶模塊還可以使用在優(yōu)異特、 STMSKY、紅牛等開(kāi)發(fā)板上。

　　這里在硬件上，TFTLCD模塊與IO口對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：

　　LCD_LED對(duì)應(yīng)PC10;

　　LCD_CS對(duì)應(yīng)PC9;

　　LCD _RS對(duì)應(yīng)PC8;

　　LCD _WR對(duì)應(yīng)PC7;

　　LCD _RD對(duì)應(yīng)PC6;

　　LCD _D［17:1］對(duì)應(yīng)PB［15:0］;

　　TFTLCD顯示需要的相關(guān)設(shè)置步驟如下：

　　1） 設(shè)置STM32與TFTLCD模塊相連接的IO。

　　這一步，先將我們與TFTLCD模塊相連的IO口設(shè)置為輸出，具體使用哪些IO口，這里需要根據(jù)連接電路以及TFTLCD模塊的設(shè)置來(lái)確定。

　　2） 初始化TFTLCD模塊。

　　其實(shí)這里就是上和上面OLED模塊的初始化過(guò)程差不多。通過(guò)向TFTLCD寫(xiě)入一系列的設(shè)置，來(lái)啟動(dòng)TFTLCD的顯示。為后續(xù)顯示字符和數(shù)字做準(zhǔn)備。

　　3） 通過(guò)函數(shù)將字符和數(shù)字顯示到TFTLCD模塊上。

　　觸控部分：

　　電阻式觸摸屏利用壓力感應(yīng)進(jìn)行控制。電阻觸摸屏的主要部分是一塊與顯示器表面非常配合的電阻薄膜屏，這是一種多層的復(fù)合薄膜，它以一層玻璃或硬塑料平板作為基層，表面涂有一層透明氧化金屬（透明的導(dǎo)電電阻）導(dǎo)電層，上面再蓋有一層外表面硬化處理、光滑防擦的塑料層、它的內(nèi)表面也涂有一層涂層、在他們之間有許多細(xì)小的（小于1/1000英寸）的透明隔離點(diǎn)把兩層導(dǎo)電層隔開(kāi)絕緣。 當(dāng)手指觸摸屏幕時(shí)，兩層導(dǎo)電層在觸摸點(diǎn)位置就有了接觸，電阻發(fā)生變化，在X和Y兩個(gè)方向上產(chǎn)生信號(hào)，然后送觸摸屏控制器。控制器偵測(cè)到這一接觸并計(jì)算出（X，Y）的位置，再根據(jù)獲得的位置模擬鼠標(biāo)的方式運(yùn)作。這就是電阻技術(shù)觸摸屏的最基本的原理。

　　電阻屏的特點(diǎn)有：

　　1）是一種對(duì)外界完全隔離的工作環(huán)境，不怕灰塵、水汽和油污。

　　2）可以用任何物體來(lái)觸摸，可以用來(lái)寫(xiě)字畫(huà)畫(huà)，這是它們比較大的優(yōu)勢(shì)。

　　3）電阻觸摸屏的精度只取決于A/D轉(zhuǎn)換的精度，因此都能輕松達(dá)到4096*4096。

　　3、稱重模塊

　　滿量程輸出電壓=激勵(lì)電壓x靈敏度2.0mv/v

　　例如：供電電壓是5v乘以靈敏度2.0mv/v=滿量程10mv

　　接線：紅線輸入電壓+，黑線輸入電壓-，綠線輸出信號(hào)+，白線輸出信號(hào)- 安裝方式：懸臂梁安裝方式

　　4、語(yǔ)音播報(bào)模塊

　　WT588D 語(yǔ)音芯片是一款功能強(qiáng)大的可重復(fù)擦除燒寫(xiě)的語(yǔ)音單片機(jī)芯片。WT588D 讓語(yǔ)音芯片不再為控制方式而尋找合適的外圍單片機(jī)電路，高度集成的單片機(jī)技術(shù)足于取代復(fù)雜的外圍控制電路。配套 WT588D VoiceChip 上位機(jī)操作軟件可隨意更換 WT588D語(yǔ)音單片機(jī)芯片的任何一種控制模式，把信息下載到 SPI-Flash 上即可。軟件操作方式簡(jiǎn)潔易懂，撮合了語(yǔ)音組合技術(shù)，大大減少了語(yǔ)音編輯的時(shí)間。完全支持在線下載，即便是 WT588D 通電的情況下，一樣可以通過(guò)下載器給關(guān)聯(lián)的 SPI-Flash 下載信息，給 WT588D語(yǔ)音芯片電路復(fù)位一下，就能更新到剛下載進(jìn)來(lái)的控制模式

　　本作品的語(yǔ)音播報(bào)模塊使用了一線串口控制模式，可通過(guò)發(fā)碼端控制語(yǔ)音播放、停止、循環(huán)播放和音量大小，或者直接觸發(fā) 0～219 地址位的任意語(yǔ)音，發(fā)碼速度 600us～2000us； 有兩種輸出方式：PWM 和 DAC ，PWM 輸出可直接推動(dòng) 0.5W/8Ω的揚(yáng)聲器，DAC 輸出外接功放，音質(zhì)好。由于本作品對(duì)音質(zhì)沒(méi)有過(guò)高要求，所以使用PWM輸出方式。

　　使用WT588D語(yǔ)音播報(bào)模塊時(shí)需要使用語(yǔ)音合成軟件合成語(yǔ)音，然后通過(guò)Voice_Chip_V-B軟件將語(yǔ)音對(duì)應(yīng)特定地址編譯成bin文件下載進(jìn)WT588D模塊中。

　　5、24bitAD HX711轉(zhuǎn)換模塊

　　HX711 采用了海芯科技集成電路專利技術(shù)，是一款專為高精度電子秤而設(shè)計(jì)的 24 位 A/D 轉(zhuǎn)換器芯片。與同類型其它芯片相比，該芯片集成了包括穩(wěn)壓電源、片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器等其它同類型芯片所需要的外圍電路，具有集成度高、響應(yīng)速度快、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。降低了電子秤的整機(jī)成本，提高了整機(jī)的性能和可靠性。

　　該芯片與后端 MCU 芯片的接口和編程非常簡(jiǎn)單，所有控制信號(hào)由管腳驅(qū)動(dòng)，無(wú)需對(duì)芯片內(nèi)部的寄存器編程。輸入選擇開(kāi)關(guān)可任意選取通道 A 或通道 B，與其內(nèi)部的低噪聲可編程放大器相連。通道 A 的可編程增益為 128 或 64，對(duì)應(yīng)的滿額度差分輸入信號(hào)幅值分別為±20mV或±40mV。通道 B 則為固定的 64 增益，用于系統(tǒng)參數(shù)檢測(cè)。芯片內(nèi)提供的穩(wěn)壓電源可以直接向外部傳感器和芯片內(nèi)的 A/D 轉(zhuǎn)換器提供電源，系統(tǒng)板上無(wú)需另外的模擬電源。芯片內(nèi)的時(shí)鐘振蕩器不需要任何外接器件。上電自動(dòng)復(fù)位功能簡(jiǎn)化了開(kāi)機(jī)的初始化過(guò)程。 特點(diǎn)：

　　? 兩路可選擇差分輸入

　　? 片內(nèi)低噪聲可編程放大器，可選增益為 64 和128

　　? 片內(nèi)穩(wěn)壓電路可直接向外部傳感器和芯片內(nèi)A/D 轉(zhuǎn)換器提供電源

　　? 片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器無(wú)需任何外接器件，必要時(shí)也可使用外接晶振或時(shí)鐘

　　? 上電自動(dòng)復(fù)位電路

　　? 簡(jiǎn)單的數(shù)字控制和串口通訊：所有控制由管腳輸入，芯片內(nèi)寄存器無(wú)需編程

　　? 可選擇 10Hz 或 80Hz 的輸出數(shù)據(jù)速率 ? 同步抑制 50Hz 和 60Hz 的電源干擾

　　? 耗電量（含穩(wěn)壓電源電路）： 典型工作電流：《 1.7mA， 斷電電流：《 1μA ? 工作電壓范圍：2.6~ 5.5V

　　? 工作溫度范圍：-20~ +85℃ ? 16 管腳的 SOP-16 封裝

　　6、軟件部分 TFT驅(qū)動(dòng)部分：

　　void LCD_WR_REG（u8 data） 寫(xiě)寄存器函數(shù)

　　u16 LCD_ReadReg（u8 LCD_Reg） 讀寄存器

　　void LCD_WriteRAM_Prepare（void） 開(kāi)始寫(xiě)GRAM

　　u16 LCD_ReadPoint（u16 x，u16 y） 讀取個(gè)某點(diǎn)的顏色值

　　void LCD_DisplayOn（void） //LCD開(kāi)啟顯示/ void LCD_Clear（u16 Color） 清屏函數(shù)

　　void LCD_Init（void） 初始化lcd

　　void LCD_DrawPoint（u16 x，u16 y） 畫(huà)點(diǎn)

　　void LCD_Fill（u16 xsta，u16 ysta，u16 xend，u16 yend，u16 color） 在指定區(qū)域內(nèi)填充指定顏色

　　void LCD_DrawLine（u16 x1， u16 y1， u16 x2， u16 y2） 畫(huà)線

　　void LCD_DrawRectangle（u16 x1， u16 y1， u16 x2， u16 y2） 畫(huà)矩形

　　void Draw_Circle（u16 x0，u16 y0，u8 r） 在指定位置畫(huà)一個(gè)指定大小的圓

　　void LCD_ShowChar（u16 x，u16 y，u8 num，u8 size，u8 mode） 在指定位置顯示一個(gè)字符

　　void LCD_ShowNum（u16 x，u16 y，u32 num，u8 len，u8 size） 顯示數(shù)字

　　void LCD_Show2Num（u16 x， u16 y， u16 num， u8 len，u8 size，u8 mode） 顯示2個(gè)數(shù)字

　　void LCD_ShowString（u16 x，u16 y，const u8 *p） 顯示字符串

　　WT588D部分：

　　void wt588d_init（void） WT588D初始化

　　void send_dat（u8 addr） 以一線串口方式發(fā)送數(shù)據(jù)到WT588D

　　void pronounce_num（u16 t） 整數(shù)部分?jǐn)?shù)字發(fā)音 范圍（0~9999）

　　void pronounce_point3num（u16 t） 小數(shù)部分?jǐn)?shù)字發(fā)音范圍（0~0.999）

　　void pronounce_point2num（u8 t） 小數(shù)部分?jǐn)?shù)字發(fā)音范圍（0~0.99） HX711部分：

　　u32 Read_HX711（void） 該函數(shù)讀取HX711采集回來(lái)的經(jīng)過(guò)放大以后的值

　　u32 Sampling（void） 該函數(shù)將AD采樣回來(lái)的值算術(shù)平均數(shù)字濾波，去掉最低和最高后的平均值

　　main.c部分：

　　void UI（void） 設(shè)置界面

　　main函數(shù)中整合各個(gè)模塊的函數(shù)實(shí)現(xiàn)電子秤稱重功能，TFT顯示功能等等。

　　基于stm32的電子秤方案大全（二）

　　基于STM32的語(yǔ)音電子秤的電路設(shè)計(jì)

　　本設(shè)計(jì)采用STM32F103RBT6作為主控芯片，通過(guò)TFT液晶屏幕顯示數(shù)據(jù)，以觸控方式操作電子秤，DS18B20作為溫度傳感器采集實(shí)時(shí)溫度，播報(bào)重量、價(jià)格、商品名等語(yǔ)音信息使用Flash芯片存儲(chǔ)配合語(yǔ)音芯片WT588D發(fā)音，采用電阻應(yīng)變片橋式連接的稱重傳感器采集重量，以24位的HX711作為A/D轉(zhuǎn)換芯片。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1。

　　架構(gòu)為Cortex-M3的STM32F103RBT6工作頻率為72MHz，16位并行連接TFT液晶屏，能實(shí)現(xiàn)快速刷屏，顯示效果良好，通過(guò)SPI通訊方式連接觸控芯片XPT2046，以觸控方式操作電子秤，以單總線方式連接DS18B20采集實(shí)時(shí)溫度，主控芯片以一線串口模式控制語(yǔ)音芯片WT588D播報(bào)重量、價(jià)格、商品名等信息，以上模塊對(duì)速度都有苛刻的要求，普通的51單片機(jī)達(dá)不到要求，所以采用了工作頻率為72MHz的STM32F103RBT6，它內(nèi)部的單周期乘法和硬件除法方便了價(jià)格計(jì)算和累計(jì)，采用型號(hào)為YZC-1B的電阻應(yīng)變片式電橋結(jié)構(gòu)的稱重傳感器，以24位的電子秤專用A/D芯片HX711作為A/D轉(zhuǎn)換芯片。

　　1、系統(tǒng)基本功能及其性能指標(biāo)

　　本論文設(shè)計(jì)的電子秤測(cè)量系統(tǒng)包括重量測(cè)量、液晶屏顯示、觸摸控制、語(yǔ)音播報(bào)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、實(shí)時(shí)溫度、單價(jià)存儲(chǔ)、自動(dòng)計(jì)價(jià)、價(jià)格累計(jì)、去皮、超重報(bào)警等功能，主要技術(shù)指標(biāo)如表2-1。

　　2、稱重傳感器要求及選擇

　　稱重傳感器是將非電量（質(zhì)量或重量）轉(zhuǎn)換成電量的轉(zhuǎn)換元件，它把重量變換成電信號(hào)或其它形式適合計(jì)量的信號(hào)以方便數(shù)字處理器處理。稱重傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件以及后續(xù)處理部分組成。

　　按照稱重傳感器的結(jié)構(gòu)形式不同，可分為應(yīng)變式傳感器（電阻應(yīng)變式、聲表面諧振式）和直接位移式傳感器（電位計(jì)式、電容式、電感式、空腔諧振器式、振弦式等）或是利用壓電、壓阻和磁彈性等物理特性的傳感器?？紤]到本設(shè)計(jì)的產(chǎn)品應(yīng)用在市場(chǎng)、工廠和戶外等環(huán)境比較惡劣潮濕的場(chǎng)合，使用直接位移傳感器和物理效應(yīng)的傳感器容易受到外界干擾，綜合各方面因素選擇電阻應(yīng)變式傳感器。

　　本設(shè)計(jì)對(duì)稱重傳感器的要求主要有：輸入的重量與輸出的電量應(yīng)該保持一一對(duì)應(yīng)，即具有良好的線性關(guān)系；具有較高的靈敏度；能在惡劣的條件下工作；對(duì)被稱物體的狀態(tài)的影響要小；具有較好的頻率響應(yīng)特性；具有重現(xiàn)性；穩(wěn)定可靠。就以上要求本設(shè)計(jì)所使用的稱重傳感器為YZC-1B型傳感器，該傳感器是10kg量程的電阻應(yīng)變片式傳感器，在激勵(lì)電壓為5V的條件下輸出，滿量程時(shí)輸出為10mV，該稱重傳感器的實(shí)物如圖2-2。

　　其結(jié)構(gòu)為由電阻應(yīng)變片搭接的惠更斯全臂電橋貼于鋁塊載體上。應(yīng)變片是鎳鉻絲或康銅絲繞成柵狀（或使用薄金屬箔腐蝕成柵狀）夾在兩層絕緣的薄片中制成。YZC-1B稱重傳感器上表面鑲嵌兩片應(yīng)變片，同時(shí)下表面也有兩個(gè)同樣的應(yīng)變片，上下連接形成全臂電橋，當(dāng)應(yīng)變片不受外力時(shí)，輸出的電壓為零，當(dāng)受外力作用時(shí)，上表面的應(yīng)變片電阻變大，下表面的應(yīng)變片電阻變小，使電橋不平衡，由于相同的電阻絲其電阻的變化量相同，所以輸出的電壓與電阻的變化量成線性關(guān)系，再經(jīng)相應(yīng)的測(cè)量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，此過(guò)程完成了將外力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的過(guò)程，這樣就測(cè)量出重量的大小。

　　外接的5根線分別是一根屏蔽線，兩根輸出線，兩根供電線。當(dāng)未載物時(shí)傳感器內(nèi)部電橋橋臂上的電阻滿足這樣的條件：R1*R3=R2*R4，電橋平衡，輸出的電壓為零；載物時(shí)鋁塊發(fā)生微小形變，致使貼在上面的電阻應(yīng)變片也發(fā)生形變，從而導(dǎo)致應(yīng)變片電阻發(fā)生變化，破壞電橋平衡，使電橋輸出微弱電壓，其輸出的電壓與電阻的變化量（外力變化量）成近似的線性變化，線性度小，這極大地方便了后續(xù)軟件根據(jù)A/D值計(jì)算處理得到重量。

　　3、質(zhì)量的計(jì)算

　　由于本設(shè)計(jì)所選的YZC-1B型電阻應(yīng)變片式電橋結(jié)構(gòu)的稱重傳感器具有良好的線性度，所以為后續(xù)數(shù)據(jù)處理帶來(lái)了很大方便。本設(shè)計(jì)使用線性擬合軟件CurveExpert 1.3來(lái)擬合A/D值與實(shí)際重量之間的函數(shù)關(guān)系。主控芯片內(nèi)部的單周期乘法和硬件除法為重量的快速計(jì)算提供硬件支持。隨著質(zhì)量的增大，稱重傳感器的線性度下降，再配以人工補(bǔ)償，以保證精度。在校正精度時(shí)，選用了M1等級(jí)的高精度不銹鋼砝碼以確保電子秤的精度。

　　二、電子秤硬件電路設(shè)計(jì)

　　1、A/D采集的電路設(shè)計(jì)

　　對(duì)于電子秤的設(shè)計(jì)，核心問(wèn)題是A/D轉(zhuǎn)換。只有正確的選擇A/D轉(zhuǎn)換芯片的類型才能才能做出高精度的電子秤。

　　本論文設(shè)計(jì)的電子秤使用一款24位的Σ-Δ（Sigma-Delta）型A/D轉(zhuǎn)換芯片HX711。

　　在電子秤的實(shí)際使用中，由于人們對(duì)重量測(cè)量速度的要求不高，所以使用這款高分辨率的慢速A/D轉(zhuǎn)換芯片。

　　Σ-Δ型的A/D芯片是由1位A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字濾波器、積分器和比較器等組成［8］。在原理上近似于積分型A/D，將輸入電壓量變換成脈沖寬度（即時(shí)間信號(hào)）信號(hào)，經(jīng)過(guò)數(shù)字濾波器的處理之后得到數(shù)字量［9］。電路的數(shù)字部分容易做到單片化，因此極易做到高分辨率。由于輸出的數(shù)字量與模擬輸入量之間有較長(zhǎng)的延時(shí)，所以這類A/D芯片適用于那些模擬信號(hào)近似直流或變化很慢的應(yīng)用場(chǎng)合，如溫度測(cè)量、流量測(cè)量和壓力測(cè)量等。

　　HX711與同類型其它A/D芯片相比，其內(nèi)部集成其它同類型芯片所需要的外圍電路，如內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器和穩(wěn)壓電源等，具有集成度高、抗干擾性強(qiáng)、響應(yīng)速度較快等優(yōu)點(diǎn)，使用該芯片設(shè)計(jì)的電子秤既能降低了整機(jī)成本又提高了電子秤的可靠性和抗干擾性。

　　該芯片與主控芯片的連接電路非常簡(jiǎn)單，只有DATA和SCLK兩條線連接與主控芯片連接，兩個(gè)控制信號(hào)由管腳驅(qū)動(dòng)，且無(wú)需對(duì)芯片內(nèi)部的寄存器編程。在輸入指定的脈沖數(shù)可任意選取通道A或通道B以及增益，通道A的可編程增益為128和64，對(duì)應(yīng)滿額度的差分輸入信號(hào)幅值分別為±40mV和±20mV，通道B則為固定為64增益。芯片內(nèi)部的穩(wěn)壓電源可以直接向外部傳感器供電，系統(tǒng)板上無(wú)需另外提供電源，可以保證傳感器的準(zhǔn)確度。HX711的工作溫度范圍為-20~ +85℃，工作電壓范圍為2.6~5.5V，可同步抑制50Hz和60Hz的電源干擾，典型工作電流：《1.7mA（含穩(wěn)壓電源電路），斷電電流：《1μA，可見(jiàn)該芯片是功耗極低的，適合運(yùn)用于充電的便攜式設(shè)備中，較大的工作溫度范圍和寬電壓決定了該芯片能應(yīng)用在較惡劣的場(chǎng)合。 HX711的硬件電路如圖3-1。

　　圖中E+和E-分別連接5V和地線，為芯片供電，S+和S-連接稱重傳感器的輸出端。本設(shè)計(jì)使用HX711內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器（引腳XI接地），10Hz的輸出數(shù)據(jù)速率（引腳RATE接地）。芯片供電電壓取用5V，片內(nèi)穩(wěn)壓電源電路通過(guò)片外三級(jí)管8550和滑動(dòng)變阻器R11向傳感器提供穩(wěn)定的低噪聲模擬電源（圖中E+和E-）。在程序設(shè)計(jì)中選用通道A，所以INNA和INPA與傳感器相連，通道B接地。

　　2、單片機(jī)外擴(kuò)電路設(shè)計(jì)

　　2.1、STM32F103RBT6的最小系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　本設(shè)計(jì)采用STM32F103RBT6作為主控芯片。該芯片使用Cortex-M3架構(gòu)，支持Thumb-2指令集，最高支持72MHz工作頻率，在存儲(chǔ)器的0等待周期訪問(wèn)時(shí)可達(dá)1.25DMips/MHz，而且具備單周期乘法和硬件除法。在存儲(chǔ)器方面，該片有128K字節(jié)的閃存程序存儲(chǔ)器和高達(dá)20K字節(jié)的SRAM。片內(nèi)的帶校準(zhǔn)功能的32kHz RTC振蕩器和后備供電VBAT，可為實(shí)時(shí)時(shí)鐘提供精確的定時(shí)和掉電不掉時(shí)提供支持［1］［2］。2.0~3.6V的供電電壓和睡眠、停機(jī)和待機(jī)模式可為電子秤的低功耗提供硬件支持。該芯片還擁有多達(dá)51個(gè)快速I(mǎi)/O端口，并且所有I/O口可以映像到16個(gè)外部中斷，幾乎所有端口均可容忍5V信號(hào)，即兼容5V數(shù)字電平。STM32F103RBT6的引腳圖如圖3-2。

　　主控芯片外接8MHz和32.768kHz的石英晶振，最高工作頻率達(dá)72MHz，其中，32.768kHz的晶振作為RTC的輸入頻率，為實(shí)時(shí)時(shí)鐘提供精確的頻率［14］。外接晶振的硬件電路如圖3-3。

　　圖3-3為主控芯片的復(fù)位電路和后備電源電路。當(dāng)系統(tǒng)上電時(shí)，電容C1充電，此時(shí)RESET為0電位，芯片復(fù)位，C1充滿電后，電路相當(dāng)于斷路，RESET為高電平，進(jìn)入工作狀態(tài)。當(dāng)按鍵KP1按下時(shí)，RESET接地，使RESET為0電位，產(chǎn)生復(fù)位，一般低電平持續(xù)20us之后，可實(shí)現(xiàn)有效復(fù)位［15］。后備電池BAT1通過(guò)二極管D2連接到主控芯片的VBAT腳，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)“掉電不掉時(shí)”的功能，如圖3-4。

　　2.2、TFT液晶屏的硬件電路設(shè)計(jì)

　　TFT-LCD（Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display）即薄膜晶體管液晶顯示器。TFT-LCD與無(wú)源TN-LCD、STN-LCD的簡(jiǎn)單矩陣不同，它在液晶顯示屏的每一個(gè)象素上都設(shè)置有一個(gè)薄膜晶體管（TFT），可有效地克服非選通時(shí)的串?dāng)_，使顯示液晶屏的靜態(tài)特性與掃描線數(shù)無(wú)關(guān)，因此大大提高了圖像質(zhì)量。實(shí)物如圖3-5。

　　本設(shè)計(jì)使用的TFT-LCD液晶屏使用的控制芯片為ILI9320，屏幕尺寸為2.8寸，320*250像素，26萬(wàn)真彩，通過(guò)16位并行方式連接主控芯片。該液晶刷頻速度快，顯示效果能滿足實(shí)際需求。該液晶模塊中還整合了觸控芯片XPT2046，通過(guò)SPI通訊和主控芯片連接，以實(shí)現(xiàn)快速觸摸識(shí)別。該液晶模塊和主控芯片的硬件連接圖3-6。

　　2.3 WT588D語(yǔ)音模塊的硬件電路設(shè)計(jì)

　　本設(shè)計(jì)的語(yǔ)音功能采用WT588D語(yǔ)音模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。這是帶32Mbit的SPI-Flash存儲(chǔ)器、內(nèi)嵌DSP高速音頻處理器、13Bit的DA轉(zhuǎn)換器和12Bit的PWM輸出的DIP28封裝的語(yǔ)音模塊。DSP高速音頻處理器讓該模塊有較快的音頻處理速度，12Bit的PWM輸出讓該快具有良好的音質(zhì)，可直接驅(qū)動(dòng)0.5W/8Ω揚(yáng)聲器，推挽電流充沛。該模塊可以通過(guò)專業(yè)的上位機(jī)軟件VoiceChip V-B建立語(yǔ)音工程，可隨意組合語(yǔ)音塊、插入10ms～25min的靜音，插入的靜音不占用內(nèi)存的容量，一個(gè)已加載語(yǔ)音可重復(fù)調(diào)用到多個(gè)地址，語(yǔ)音工程編譯之后用USB下載方式下載到模塊中，支持在線下載和脫機(jī)下載，在WT588D語(yǔ)音芯片通電的情況下，也一樣可以正常下載數(shù)據(jù)到模塊中。語(yǔ)音塊支持WAV格式的6K～22KHz采樣率的音頻。該模塊的BUSY引腳能輸出語(yǔ)音播放狀態(tài)信號(hào)，為編程提供方便。該模塊的工作電壓為直流2.8V～5.5V，在語(yǔ)音播放停止時(shí)會(huì)馬上進(jìn)入休眠模式，芯片轉(zhuǎn)為完全停止?fàn)顟B(tài)，靜態(tài)休眠電流小于10uA，這些都決定了該模塊是一個(gè)低功耗的模塊。WT588D語(yǔ)音模塊的結(jié)構(gòu)如圖3-7。

　　WT588D與主控芯片的硬件連接如圖3-8。

　　圖中P2為0.5W/8Ω的揚(yáng)聲器，與模塊的正負(fù)PWM輸出連接，該模塊的復(fù)位引腳連接主控芯片的IO口PA3，由于該模塊與主控芯片為一線串口通訊模式，所以只需使用模塊的P03引腳即可，這里我們連接主控芯片的PA2口。該模塊的VDD供電為DC2.8～5.5V，VCC為DC2.8～3.6V。采用DC3.3V供電時(shí)，可以直接短接VDD跟VCC，但考慮到使用環(huán)境聲音嘈雜，故VDD供5V以提供較大的音量。BUSY連接發(fā)光二級(jí)管指示模塊的工作狀態(tài)，當(dāng)模塊發(fā)音時(shí)二極管亮，不發(fā)音時(shí)不亮。

　　2.4 電源模塊的硬件電路設(shè)計(jì)

　　本設(shè)計(jì)的主控芯片和TFT觸控液晶模塊需要3.3V電壓，WT588D語(yǔ)音模塊、HX711芯片和蜂鳴器需要5V電壓?？紤]到本設(shè)計(jì)產(chǎn)品的功耗較低和方便攜帶的問(wèn)題，使用9V層積電池作為主電源供電，具體電路如圖3-9。

　　如圖使用9V層積電池為主電源，通過(guò)穩(wěn)壓芯片AMS1117-3.3得到3.3V的電壓，供主控芯片和TFT觸控液晶模塊使用，通過(guò)穩(wěn)壓芯片LM7805得到5V的電壓，供WT588D語(yǔ)音模塊、HX711芯片和蜂鳴器使用。