TI杯二等獎——手把手教你制作電子秤（完整設(shè)計資料）

前言：

這是本人參加2016年TI杯福建賽區(qū)的作品，獲得二等獎。作品以TI的MSP430F5529為主控，利用電阻應(yīng)變片作為傳感器，經(jīng)過AD采樣后得到數(shù)字信號。將這套系統(tǒng)分享給有需要的人。

硬件平臺：

1. 主控制器：MSP430F5529 flash 128k sram 8k
2. 屏幕：NOKIA5110*1
3. 傳感器：電阻應(yīng)變片*4
4. 放大器：HX711 * 1
5. 穩(wěn)壓：7805 * 1
6. 矩陣鍵盤 * 1
7. DC +12V

硬件成本：150左右。

注：芯片的數(shù)據(jù)手冊等信息可以在集成電路查詢網(wǎng)站搜索 https://www.datasheet5.com/

芯片詢價和在線購買鏈接 https://www.bom2buy.com/

軟件平臺：

• TI的energia、VS c++ 6.0
• altium designer、protues

簡易電子秤要求及功能：

• 并制作一個以電阻應(yīng)變片為稱重傳感器的簡易電子秤，電子秤的結(jié)構(gòu)如圖所示。

  

  鐵質(zhì)懸臂梁固定在支架上，支架高度不大于40cm，支架及秤盤的形狀與材質(zhì)不限。懸臂梁上粘貼電阻應(yīng)變片作為稱重傳感器。

• 電子秤可以數(shù)字顯示被稱物體的重量，單位克（g）；
• 電子秤稱重范圍5.00g~500g；重量小于50g，稱重誤差小于0.5g；重量在50g及以上，稱重誤差小于1g；
• 電子秤可以設(shè)置單價（元/克），可計算物品金額并實現(xiàn)金額累加；
• 電子秤具有去皮功能，去皮范圍不超過100g；

簡易電子秤性能參數(shù)：

• 主控：MSP430F5529
• 液晶屏：電壓供電的nokia 5110
• AD:24位高精度HX711
• 內(nèi)碼：0.01克/3
• 精度：0-50克誤差0.10 50-500克誤差0.50克
• 預(yù)熱時間：1min
• 稱重范圍0-600g
• 放大方式：全橋差分

實測參數(shù)及誤差

傳感器制作方法：

https://v.ku6.com/show/KioEVEdbJxweS6aGg5fvcw...htm...

注：經(jīng)多次制作，利用全橋測量時，應(yīng)選用在4-6mm的鋼材最為合適。位置應(yīng)在支柱架3-5CM位置適宜。貼電阻片時，宜用大目砂紙先同一方向打磨，后用細(xì)目砂紙打磨。

全橋差分圖：

HX711典型應(yīng)用原理圖：

注：若讀出內(nèi)碼浮動太大，可更改E+與E-之間的濾波電容

MSP430F5529launchpad引出引腳及功能圖：

硬件實物圖：

PCB圖：

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖及程序流程圖詳見附錄報告：

軟件濾波：一階滯后濾波，詳見源碼；

設(shè)計心得：

這個作品的制作時間只有三天，三天時間內(nèi)需要定方案，軟件仿真，電路圖繪制及制版和編寫程序調(diào)試，時間短。所以采用的launchpad這種I/O口并非全部引出的開發(fā)板為主控板，這中間有利有弊。選用軟件平臺來說，energia是一款類似arduino的IDE軟件，但不同的是，energia可以在底層更改配置，使用時會比arduino更加靈活。這中間的花在編程的時間可以節(jié)約很多。其實，在實物制作上，三天時間測試許多的鋼材，制作各種傳感器著實不易，靠著手工鋸出來的形狀總不進(jìn)人意，電阻應(yīng)變片的貼法也很有講究。在比賽中，體現(xiàn)出來的問題有，作品的預(yù)熱時間過長，測量臂很嬌貴等問題。希望大家有興趣可以繼續(xù)改進(jìn)。

附件內(nèi)容包括：

1. 整個電路設(shè)計源代碼；
2. 電路設(shè)計的硬件文件；
3. 文檔報告及其它設(shè)計文件；
4. energia下載地址及修改過的庫文件。