基于STM32的*电子地磅设计原理：

称重装置已成为生活中不可或缺的*部分，大到重工业生产，小至街头小贩。目前电子地磅市场普遍存在基于89C51系列芯片研制的电子地磅，电子地磅信号调理系统电路多以使用集成电路芯片HX710A型单芯片处理为主P，以内部模拟电路集成芯片改变以往的多元器件堆积焊接实现单*便捷结构化。

　　本文基于贴片式电阻应变片传感器研发的电子地磅装置，结合STM32单片机控制与信号调理电路，实现在误差范围50g内小于0.5g，在50500g内小于lg的*测量，设计*款便携式、*灵敏度、低成本的智能电子地磅装置。

　　1.方案设计设计结构框图如图l*示，本方案设计有以下几部分组成：信号采集单元、信号放大电路、a/d转换电路、单片机、液晶显示、键盘输入、电源设计。

　　本设计采用BHF350-3AA型贴片式应变片，具有价格低、*度*和较好的线性特性E前端由四路贴片式电阻应变片传感器为数据采集单元，ADA4528-2放大低电平幅度信号，再由24位HADC型20丨电子制作2016年ll月信号采集与调理电路设计AD7791转换放大后的信号，由STM32将*得到的A/D值进行数值计算，将秤取的重量由TFT显示屏显示出来，单片机外加键盘输入，可手动调节物品单价，进行累加计算。

　　电源设计部分按照各部分*需电压分路调节输出。

　　1.1硬件设计应变片安放传感器设计采用等截面矩形结构的悬梁臂结构，如*示，R1、R2为贴片式电阻应变片粘贴于A端的悬梁臂X位置，且A端固定于支架上，B端为体秤受力端，当受到向下拉力时，悬梁臂形变，同时应变片也产生相同的形变，导致应变片输出电阻值发生变化。由物体受力分析可得在悬梁臂A端附近形变zui为明显，应变片形变更明显。

　　等截面悬梁臂为X处的应变值为：信号调理电路设计由于系统设计测量*度要求050g范围内误差小于0.5g，50500g范围内误差小于lg，电阻应变片的温漂效应明显，而且容易受到激励电压的低频变化的影响，我们选用低漂移的低噪声运算放大器，同时还要考虑在*放大倍数的情况下失调电压和增益误差不使ADC电路前端过载，我们还要求选用的放大器是轨到轨的输出性能，通过比较和测试，我们zui终选用ADA4528-2这款*密运算放大器作为前端放大电路。ADA4528-2为双通道运放，具有2.2V至5.5V的宽工作电源电压范围、*增益、出色的cmrr和psrr特性。失调电压为2.5uV，失调电压漂移为0.015uV/°C，适用于不容许误差源的应用，是*密放大应用理想之选。

　　由两个零漂移放大器组成了对称式放大器结构，这样形成了三运放式仪表放大器的*级，很好的自行校正了低频直流误差，同时也抵消了l/f噪声的影响，但对两个放大器反馈电阻选择要求较*，尽量做到完全匹配，因此我们选用1%0*电阻。增益可得：如*示，电容R5与R6置于运算放大器的反馈环路中，与R5和R6―起形成4.3Hz截止频率的低通滤波器，用于限制进入Z-A型ADC的噪声量。C5与R7、R8―起形成*个截止频率为8Hz的差分滤波器，用以进*步限制噪声。C3、C4与R7、R8―起形成截止频率为159Hz的共模滤波器。

　　由于ADA4528-2具有超低失调电压和噪声的*器件，因此必须*心布置PCB安排，以使得芯片性得达到zui佳状态，为减少输出电流变化引起的电源干扰zui小，保持较短的电源走线，旁路电容应尽可能靠近器件电源引脚等细节。

　　二级放大及ADC电路设计经过*级前端放大后，需要再进行*级放大以满足ADC电路的需要。由于我们选用AD7791这款ADC芯片，内置*个24位Z-A型ADC，其中含有*个可缓冲或无缓冲差分输入，使得内部集成了*个差分输入放大器电路，AD7791接受差分模拟输入和差分基准电压。为适合低频测量应用的低功耗、完整模拟前端，采用3V电源时，二者的典型功耗为65pA；采用5V电源、禁用缓冲时，典型功系统电源设计电路采用5V基准电压，峰峰值输入范围为10V，因此LSB等于：约为ADC量程的38%>.较宽的模拟输入有利于称重传感器的失调电压和增益误差不会使ADC前端过载。虽然采用四线式的贴片传感器没有检测引脚，使得ADC的差分基准电压引脚与励磁电压和地直接相连，导致了线路电阻上存在*定的压差，但仍能*出该电桥上产生的电压。

　　系统电源设计电源是*个系统的基础，*个良好的电源设计是系统稳定运行的前提。电压的波动，将导致系统读数称量的*度。

　　传感器是通过压力的改变使得电压对电阻应变片的输出量变化，电压的不稳定，直接导致信号采集的可靠性，同时不稳定的电压将对后面放大电路、AD电路产生压差失调、增益误差和噪声干扰，使得系统无法工作。提升电源性能，会使系统更优良。电源设计如*示。

　　TPS7350具有完善的保护电路，包括过流、过压、电压反接保护。由电压源7.2V输出，经两个TPS7350电路转换为3.3V电压，为单片机及显示屏供电。

　　ADP3301-5.0是*款低噪声调节器，输入工作电压范围3V12V，并提供超过100毫安的负载电流，具有卓越的电压和负载调节，该ADP3301作为*般使用时*需*个0.47mF旁路电容输出。

　　和称重传感器提供稳定的5V电压，外围电路设计中加以去耦电容、降噪电容，避免了电源、地层的噪声在电路中的影响致使性能下降。

　　1.2软件设计软件设计是基于STM32单片机的开发运用，STM32F103RCT6芯片以ARMCortex-M3为内核，zui*工作频率为72MHz，片上集成64K字节SRAM，512K字节的FLASH容量，自带校准RTC晶振，tag接口等。具有*强的处理计算能力，并且开发环境易搭建。非常适用于此次简易电子称的数据处理。

　　键盘为4X4的数字键盘，除了简单的0~9的数字功能外，并由校准、去皮、单价、累加、归零、等于代替其他键的功能。键盘的输入是以状态机输入判断，STM32控制器具体需要执行的代码取决于接收到的事件。*以，数据控制流程不能是事先设定好的，它们的命令和选择也就是用户随机输入造成的事件来驱动。

　　系统软件分由A/D转换模块、数制转换、键盘扫描模块、液晶显示模块和主函数模块。在开机初始化后，由目」端传感器采集信号，经过放大、A/D转换，传送到STM32单片机控制器，有STM32进行数值转换；同时判断外部键盘是否有输入响应，若无，则STM32将处理的信号送至显示屏，由显示屏显示秤取的重量；如果由外部响应输入，单片机根据输入的信号事件，处理事故；并由显示屏显示输入的数据信号和单片机处理的结果。软件实现流程如。

　　2.测试结果与分析2.1测试结果数据如表1.（下转第24页）22丨电子制作2016年11月23）中的值与计数寄存器中的值相等时，对应的引脚PWMx（x=1，2，3，4）上的电平就会产生跳变，从而产生*些列等*的方波信号。为保证时区时间，输出的PWM波形占空比zui大不超过40%o. pwmi信号用来驱动dc/dc型调节器，使输出电压基本稳定在12V，PWM2和PWM3信号用来驱动推挽式变换器开关管；输出电压采样信号与给定的直流电压信号进行比较，根据比较结果调整PWM2和PWM3的占空比，使输出电压稳定于25V；输出电流采样数据用来判别是否发生过流故障，温度采样数据用来判别是否发生过热故障，直流电压采样信号用来判别是否有过压和欠压故障；根据采样信号实施相应的保护。

　　2.实验数据和实验波形根据设计要求确定稳压电源的主要参数如下：太阳能电池板输入直流电压12V~35V，变压器效率95./.，变压器磁芯选用EB5X27X10，变压器初级线圈12匝，初次级绕组匝比0.4：1，变换器工作频率28kHz，驱动信号占空比25/~45%，输出滤波电感0.25mH，滤波电容为300mF，输出电压直流25V，zui大输出电流5A.当电源由空载变换到满载时，电压的变换*有0.14V，而输出纹波电压的峰峰值zui*有0.94mV.同时当负载由1A突变为5A时，用示波器读出的输出电压稳定时间*有0.2s.电源在空载和满载时，输出电压都能稳定在25V，开关管驱动信号的占空比也小于45%，完全达到了设计要求。

　　针对某型电台供电要求采用TMS320LF2407A*速数字信号处理器设计实现了25V/5A太阳能稳压电源。实际应用表明该电源具有稳压*度*、稳态性能好、动态响应快、可靠性*等优点，同时，该电源对利用太阳能发电的同类产品也具有很好的价值。