基于STM32F104单片机智慧农贸物联网智能电子秤设计
摘要：本文以意法半导体的STM32F104系列单片机为控制芯片，以软件同步采样为基础，制定了一种多功能物联网电子秤的设计方案。论文首先分析了软件压力采样的基本原理、压力测量算法、软件同步采样和参数的计算方法，然后从硬件和软件两方面详细介绍了方案的设计要点，其中重点讨论了提高测量准确性和稳定性的方法，最后介绍了方案和调试过程，并对调试过程中遇到的问题进行分析和改进。实践表明本设计具有很高的测量精确性和实时性、功能齐全、方案扩展性好，具有广阔的应用前景和实用价值。
关键词：智慧农贸；物联网；智能电子秤
intelligent electronic scale of smart farmers market based on IOT
Abstract:Taking STM32F104series MCU of STMicroelectronics as the control chip and based on software synchronous sampling, this paper introduces a design scheme of a multifunctional electronic scale for Internet of Things. Paper first analyzes the software pressure sampling, the basic principle of measuring the parameters of the algorithm and software synchronous sampling and calculation method, and then introduced in detail from two aspects of hardware and software design of main points, it focuses on the method to improve measurement accuracy and stability, finally introduces the scheme of making and debugging process, The problems encountered in the debugging process are analyzed and improved. The practice shows that this design has high measurement accuracy and real-time, complete functions, good prsibility, haoad application prospects and practical value.
Key words: Intelligent Farm Trade; Internet of Things; intelligent electronic scale
目 录
第一章 绪论 4
1.1 课题的背景及意义 4
1.2 国内外研究现状 5
1.3 电子秤技术特点 6
1.4 课题研究的内容 6
第二章 系统的总体设计 7
2.1系统整体方案设计 7
2.2系统方案设计指标 9
第三章 硬件电路设计 10
3.1 系统硬件总体设计 10
3.2单片机最小系统电路 11
3.3信号调理电路 12
3.4电源电路 13
3.5按键及显示驱动电路 14
第四章 系统软件设计 15
4.1 系统软件架构 15
4.2 主要流程图 16
4.3 参数计算 19
第五章 制作与调试 21
5.1 硬件电路的布线 21
5.2 计量前端校准 22
5.3软件调试 22
第六章 总结与展望 25
附录目录： 28
第一章 绪论
1.1 课题的背景及意义
首先近年来，农产品安全问题，现在已经成为广大消费者非常注重的问题。俗话说民以食为天，如果连基本的保障都不能满足的话，那么农贸市场就会失去民心。所以对传统的农贸市场进行升级改造显得很重要，这就促进了解决如食品溯源的诞生。对农产品的市场进行大力的整改，改变农产品的运行方式，建立可追溯的农产品质量信息管理体系，从而对农贸的食品安全基于有力的保障，只是完成这个核心目的的方式之一。
然后国家倡导农贸市场经济缓解新冠疫情造成的市场压力，所以大大小小的农贸市场遍地开花。这些农贸市场摊贩流动量大,很难管理。突然涌现出这么多的摊贩,各种称量器具也涌入农贸市场。农贸市场流动摊贩称量工具没有统一标准。农贸市场流动摊贩是否诚信无法追踪。顾客不信任农贸市场流动摊贩的称量工具,顾客农贸市场流动摊贩的诚信度。去农贸市场消费的顾客数量自然不会增多。国家倡导农贸市场经济缓解新冠疫情造成的就业压力的目标就达不到。建立农贸市场就没有意义。所以解决问题的关键是设计可以追踪农贸市场流动摊贩诚信度、方便管理农贸市场流动摊贩、称量准确可靠的电子秤。
最后目前手机普及,电子秤要可以和手机联网。电子秤通过手机绑定农贸市场流动摊主的信息资料。利用智能技术手段帮助摊主统计卖出的菜品种类、数量,制定销售计划。
1.2 国内外研究现状
在设计制造电子秤管理方面最具有领先地位的基本上是日本，日本的设计制造电子秤在智能化水平，精细化程度上都有很多值得我国借鉴和学习的地方，日本设计制造电子秤的自动化水平高，不仅限于精准称量，而且实现了智能语音，非常具有领先性。随着我国扩大农贸市场建设。农贸市场数量急剧增长。农贸市场专用称量设施的压力也急剧增加。因此，本文以电子秤优化改进为例进行研究。设计电子秤自动计费系统。一方面物联网电子秤可以根据使用情况自动计费。节能环保、避免浪费。另一方面农贸市场管理人员根据上位机、手机软件可以实时监控物联网电子秤使用情况，自动计费。降低管理成本。其次，客户可以用手机APP实时查看电子秤使用情况和摊主投诉信息，快捷找到有诚信的摊主。
目前国内外电子秤控制器，就其性能而言,可以分为高档、中档、低档。国外对电子秤控制器的研究起步非常早，现在掌握了核心的一些技术, 尤其是在高档的产品领域占据绝对地位，其特点突出表现在功能丰富和精度高两个方面，如法国溯高美、德国的赛多利斯、中国的友声电子秤、美国华志等一些公司生产的电子秤控制器能检测目前几乎所有的压力参数和质量参数,基本精度可达0.01%。
在国内目前电子秤控制器中的某些问题已经成为电子技术领域的前沿性课题,如承重质量分析，吸引了众多高校和科研机构的一大批优秀的科技人员投入其中进行研究,成果也很显著，国内电子秤控制器行业已进入一个蓬勃的发展时期,硬件方面有基于单片机,基于英特尔和基于ARM系统等,国内生产电子秤控制器水平较高的公司有广东香山衡器集团股份有限公司、凯丰集团有限公司、杭州爱锐特电子有限公司等,他们生产的电子秤控制器在一定程度上代表着我国电子秤控制器的先进水平。
1.3 电子秤技术特点
1.3.1 计费系统特点
具备物联网功能，管理者和顾客可以用手机追踪电子秤使用者；
每个电子秤有自身固有的ID号有WIFI接口，自动接入WIFI网络；
电子秤实时测量货物重量。电子称计算货物金额；
电子秤有图形化TFT液晶屏幕显示：当前货物重量、单价、金额。
1.3.2 上位机软件功能
登记、编辑、查询摊主信息、电子秤状态；
录入、查询、修改摊主信息；
实时检索电子秤工作状态；
统计一台或多台电子秤在一个月、一周、一日内的销售量情况；
统计、查询电子秤使用数据；
1.4 课题研究的内容
本文以意法半导体的STM32F104系列单片机为控制芯片，以软件同步采样为基础，介绍了一种多功能物联网电子秤的设计方案。论文首先分析了软件压力采样的基本原理、压力测量算法、软件同步采样和参数的计算方法，然后从硬件和软件两方面详细介绍了方案的设计要点，其中重点讨论了提高测量准确度和稳定性的方法,最后介绍了方案的制作和调试过程，并对调试过程中遇到的问题进行分析和改进。通过实践证实本设计具备很高的测量正确性和实时性、功能面面俱到、方案可扩充性好，具有广阔的应用“舞台”和实用价值。
本设计把握了信息技术发展的最新动向，采用了较先进的实践方法，并且在保证系统性能和功能的前提下，提出了一种基于Cortex-M4架构的嵌入式硬件平台的解决方案。在研制过程中，本文所做的主要研究工作有：
(1)介绍了软件同步交采样算法的基本原理，详细分析了物联网电子秤中各种电参数的计算方法。
(2)设计开发了电子秤控制器系统的硬件电路，在系统板级和PCB布线设计时，充分考虑了电磁兼容和仪器仪表设计安全规范问题，有效避免了电磁干扰对系统稳定性及安全性的影响。
(3)采用集成开发环境MDK编程，实现了系统的数据采集、处理、显示、通信、报警和变送等功能。
(4)样板的硬件、软件测试以及系统集成，并讨论了系统进一步改进的方法。
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