基于STM32F101的多功能电子计价秤系统设计

　　1　硬件总体设计思路

　　1.1　主控器件选型

　　本系统功能丰富,是一个典型的多输入多输出系统,需要处理大量的数据以达到系统速度和精度的要求并且简化电路设计,为此,选用了ST公司的 STM32F101RB处理器作为主控制器。STM32F101xx系列是基于ARM Cortex-M3内核的32位基本型微控制器, STM32F101RB主频36MHz, 0等待的存储器访问;片上资源丰富,内嵌高达128K字节的闪存程序存储器和多达16K字节的SRAM,实时时钟(RTC), 51个多功能双向5V兼容的I/O口, 6个定时器, 1个12位模数转换器, 3个USART接口, 2个SPI同步串行接口,串行线调试(SWD)和JTAG调试接口。

　　1.2　系统构架

　　该系统结构框图如图1所示。称重传感器经CS5532模数转换后的数值及内部温度传感器转换后的数值,经主控制器STM32F101RB进行处 理,然后通过液晶显示电路完成日历时钟、环境温度和被测物品重量、单价、总额等条目的显示功能;触摸屏控制芯片ADS7843将按键信息转换成电压信号交 予主控器处理,实现设置单价,去皮和总额累加计算,主控器将数据处理后,通过打印机控制电路实现购物清单的打印;语音播报电路播报顾客此次消费总额并添加 了许多特色声音;外扩SD卡极大扩充了系统存储空间,主控器还可以通过RS-485接口与PC机进行通信。

　　1.3　系统模块电路设计

　　1.3.1　模拟量采集电路

　　模拟量采集电路是系统最重要的部分,其设计的好坏直接关系到系统测量的精确度。本电路由CZL图2　系统模拟量处理通道原理图系列称重传感器、恒压源、仪用放大器和A/D转换芯片组成。模拟量通道原理图如图2所示。

　　根据需求,选择了20kg的CZL-6C型称重传感器,其输出灵敏度等参数均满足系统的设计要求,该传感器为力敏应变片,输出的信号幅值为 1.8mV/V,输出信号的幅值与压力的信号成线性输出。本系统中选择±6V供电电压,满量程输出电压信号为:1.8mV/V×12V=21.6mV为保 证传感器输出信号的稳定和精度,采用TL431高精度的基准电压源产生±6V电压为传感器的供电稳定电源。

　　由于传感器输出信号比较微弱且实际工作环境中存在大量的外界干扰,为此,选用具有24位精度,抗干扰能力很强的CS5532模数转换芯片。 CS5532实现了Σ-Δ转换技术,可以满足本系统对ADC电路高分辨率、高精度的要求,支持SPI总线标准,与单片机接口十分方便,且输出的速率可编 程。传感器的输出接入仪用放大器AD620,经过一级放大,输入具有超低噪声可编程增益的A/D转换器CS5532,最后送入主控器进行数据处理。

　　1.3.2　触摸屏控制电路

　　本系统设计人机界面操作采用电阻式4线触摸屏AT9503。触摸屏采用专用控制接口芯片ADS7843,它是一款具有同步串行接口的12位 A/D模数转换器,具有低功耗和高速率等特性,被广泛应用在采用电池供电的小型手持设备中。该芯片具有SPI总线接口输入、触摸中断输出信号等电路,与主 控器的接口十分方便。为保证系统采集的触摸屏位置信号的准确性,ADS7843内部基准电压采用精密基准源TL431提供。