基于STM32单片机的电子秤-设计说明书
电子校园网 编号：
CJ-32-2022-155-LW
设计摘要：
本论文以STM32单片机为核心控制器，构建了一种基于单片机的电子秤系统。该系统包括中控部分、输入部分和输出部分。中控部分使用STM32单片机实现数据获取和处理，并控制输出部分。输入部分由HX711称重模块、扫码枪、独立按键和供电电路组成，用于检测商品重量、获取商品信息、切换商品和为系统供电。输出部分包括OLED显示屏和TTS语音播报模块，用于显示商品重量和价格，并通过语音播报确认商品信息。该设计能够实现商品称重和价格显示的功能，并提供便捷的使用体验。
关键词：单片机；称重模块；语音播报
字数：9000+
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内容预览：
摘 要
ABSTRACT
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题主要内容
2 系统设计方案
2.1 系统整体方案
2.2 单片机的选择
2.3 电源方案的选择
2.4 显示方案的选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2 主控电路设计
3.3 显示模块
3.4 TTS语音播报模块
3.5 HX711称重模块
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 按键函数流程设计
4.4 显示函数流程设计
4.5 处理函数流程设计
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
5.2 扫描二维码实物测试
5.3称重播报实物测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
自动售货柜一般设置于无商店的办公场所、剧场、车站、娱乐场所、旅游景点等人流密集的地方，它具有购买简便、迅速、24小时全天候营业、以最小空间在消费者可能产生需求的任何地方设置等特点，是商业自动化的常用设备，它不受时间、地点的限制，能节省人力、方便交易。其交易计价方式主要分为两种，第一种：根据图像进行识别，根据货品的种类计价。第二种：根据重力感应进行识别，根据货品的重量计价。选货后，售货机程序会向后台服务器发起收款申请二维码，包括微信、支付宝或其他的电子支付，二维码直接显示在售货机显示屏上，顾客扫码后，后台服务器会查询收款账户是不是收到款了，如果收到了，后台服务器会向售货机发出出货的指令，售货机根据指令出货。
随着人工智能和移动支付的不断发展，自动售货机的应用越来越普及。但是现有的重力感应自动售货柜存在重力感应不精确，提取产品不能精准定位识别是哪种产品，因此不能单纯靠重力感应完成货物的识别以及结算，经常扣错客户款项，市面上许多重力感应自动售货机还需要用图像识别进行辅助，才能完成货物的识别，并且不能很好的展示售卖商品的价格，以及没有很好的考虑到小学学生以及中老年人购物痛点，不能刷卡购物及进行语音播报。基于此，本设计是基于STM32单片机的电子秤，主要实现以下功能：可以通过扫条形码实现物品信息获取名称及单价；然后利用称重模块来识别商品的重量；同时计算出商品重量、总消费金额并通过TTS语音播报模块语音播报商品重量和价格；此外，将物品相关信息在显示屏上显示。该系统能够满足各种不同商品的自助售货需求，通具有准确便捷的优点。
1.2 国内外研究现状
50年代中期电子技术的渗入推动了衡器制造业的发展。60年代初期出现机电结合式电子衡器以来，经过40多年的不断改进与完善，我国电子衡器从最初的机电结合型发展到现在的全电子型和数字智能型。现今电子衡器制造技术及应用得到了新发展。电子称重技术从静态称重向动态称重发展:计量方法从模拟测量向数字测量发展;测量特点从单参数测量向多参数测量发展，特别是对快速称重和动态称重的研究与应用。通过分析近年来电子衡器产品的发展情况及国内外市场的需求，电子衡器总的发展趋势是小型化、模块化、集成化、智能化:其技术性能趋向是速率高、准确度高、稳定性高、可靠性高;其功能趋向是称重计量的控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能:其应用性能趋向于综合性和组合性。
针对市场高精度电子秤具有高价位,大体积等问题,研制了智能化,便携式,高精度电子秤;2016年吴正平，戴龙清，黄锐，何欢设计采用电阻式应变片传感器为前端信号采集单元,采集的信号通过信号调理电路处理即将信号进行放大与A/D转换,结合STM32单片机控制器加以数据处理,并由外键盘电路实现单价,金额输入,由FTF显示屏显示称重与金额.测试由标准砝码校验,在0-50g,误差在0.5g以下;50-500g,误差为1g以下,实现了设计目标.本设计成本低,便携,智能满足于日常需求,对小型精秤市场具有普遍推广价值[1] 。
随着科技的不断发展以及社会的不断进步,劳动密集型的产业构造向技术密集型的产业构造的转变,大量的消费环境以及销售环境的变化,要求新的流通渠道产生,而超市,百货购物等传统渠道和方式的人工成本费用较高,加之场地的局限等因素,自动售货机系统应运而生,目前自动售货机的特点是科技含量高,24小时服务,方便且不需要人工看管,但支付方式过于单一,仅能收取硬币和小额纸币,同时传统的自动售货机不能联网,运营者无法实时的获得售卖信息,这会大大降低自动售货机工作的效率,并给维护带来了很多不便,随着支付方式的多元化发展,自动售货机将由单一的支付方式向多元化的支付方式发展. 刘星宇介绍了实现微信支付功能现有的方案,对各方案的优缺点进行了阐述并提出了一种基于 STM32单片机的支持纸币,硬币,微信支付的多元化支付方式,并可以通过互联网实时上传售卖信息的低成本的自动售货机控制系统.该方案不仅实现了微信支付功能,同时也降低了硬件成本.本文研究了通过RS-232通信接口控制 DTU与服务器进行数据通信实现售卖信息的上传和微信支付功能,并对发送的数据进行 DES加密,对接收的数据进行解密后进行二维码的编码处理,使用 MDB多点总线协议对纸硬币识别器进行控制,并使用RS-485通信接口对电机进行控制.通过实现自动售货机支付方式的多元化和售卖信息的实时上[2]。
电子秤技术的发展给人们的生活带来了极大的便利,尤其是基于单片机的电子秤的出现,更是有效提高了此类商品的精度。2018年梁小洁，张薇，罗重阳，马骁设计的电子秤系统主要是以C8051F020DK单片机为控制核心并由电阻应变式传感器、A/D转换芯片HX711、矩阵键盘和液晶显示器共同组成。该电子秤可以方便的输入数据、直观的显示数据并实现累加、去皮、清零等功能,同时把重量、金额显示到液晶显示屏上[8],具有操作简便、成本低、稳定可靠等优点。
Sato H于2020年提供称重系统、电子秤和电子秤标记器，用于执行库存管理等，用于根据电子秤测量的加工产品的重量处理物料。称重系统包括测量加工产品重量的电子秤和终端设备。电子秤包括一个显示已加工产品重量的显示单元和一个在显示单元附近提供的标记。终端设备包括数据记录器单元，该单元基于图像在标记所指示的区域内执行字符识别处理，该图像通过对显示单元进行成像获得，从而获得被处理产品的重量[9]。
与上述几种设计方案相比，该设计方案更加方便易懂，便于实际操作，价格低廉，在集成电路的选择上更易于使用和精巧。
1.3 课题主要内容
该设计是基于STM32单片机的电子秤系统。系统由中控部分、输入部分和输出部分组成。中控部分使用STM32单片机作为核心控制器，负责数据获取、处理和控制输出。输入部分包括HX711称重模块、扫码枪、独立按键和供电电路，用于检测商品重量、获取商品信息和切换确认商品。输出部分包括OLED显示屏和TTS语音播报模块，用于显示商品重量和价格，并通过语音播报确认商品信息。该设计实现了商品称重和价格显示的功能，提供了便捷的使用体验。
