多功能語音電子秤設計

第1章緒論1.1研究目的及意義多功能語音電子秤的設計研究是基于當前社會的需求而產生的?，F代社會的生活節(jié)奏越來越快，人們需要更加智能化、快速的測量方法來提高使用的便捷性和效率。它經歷了幾千年的發(fā)展進程，由簡單、粗糙的結構變成的精密、復雜儀器。但是隨著電子技術的不斷發(fā)展，生活水平的提高，電子秤技術也越來越成熟，微處理器逐漸更新成熟，電子秤已經在我們的日常生活中占據了很高的地位。通過上面的因素我們根據實際生活的具體情況設計了一種由單片機設計的電子秤。傳統的電子秤需要人們親自操作，輸入稱重物品的編號、名稱等信息，過程較為繁瑣。多功能語音電子秤的出現，也使得電子秤市場上出現了一種新型產品。與傳統的電子秤相比，多功能語音電子秤不僅具備了測量功能，還具有語音識別和語音交互功能，能夠實現人機語音交互，提供更加智能化的使用體驗。用戶只需通過簡單的語音指令，即可完成稱重、查詢、存儲等操作，大大減輕了使用者的工作量，提高了效率。同時，語音電子秤還具有廣泛的適用性和使用場景。為人們的生活和工作提供了許多便捷。在多功能語音電子秤的設計研究中，技術創(chuàng)新是必不可少的。語音識別技術是多功能語音電子秤的核心技術之一，它的穩(wěn)定性和準確性對產品的使用效果有著至關重要的影響。因此，需要對語音識別技術進行深入的研究和開發(fā)，以確保其在產品中的穩(wěn)定性和準確性。同時，在多功能語音電子秤的設計中，用戶體驗也是非常重要的。產品的外觀設計、操作界面、語音提示等方面都需要考慮到用戶的需求和使用習慣，使得用戶可以更加輕松地使用產品，提高產品的易用性和人性化。另外，多功能語音電子秤在應用領域方面也具有很大的潛力。它可以應用于物流、商業(yè)、家庭等不同領域，為用戶提供更加便捷、高效的重量測量服務。在物流領域，語音電子秤可以大幅度提高物流公司的工作效率和準確性，減少了人為操作的錯誤率，提高了工作效率。在家庭領域，語音電子秤可以幫助用戶更加方便地測量物品的重量，避免了傳統電子秤需要用戶盯著屏幕讀數的不便。總之，語音電子秤的設計研究具有重要的現實意義和實用價值。它的出現不僅使得測量更加方便快捷，還能夠推動智能硬件的發(fā)展，語音電子秤是語音識別技術與電子秤技術的有機結合，這也體現了物聯網技術的應用。在這個數字化時代，物聯網技術正在不斷地發(fā)展，智能硬件的應用也變得越來越廣泛。多功能語音電子秤的設計研究可以為智能硬件的發(fā)展提供新的思路和創(chuàng)新點,為人們提供更加便捷、高效的測量方法。在未來的發(fā)展中，語音電子秤有著廣泛的應用前景和市場潛力，可以為人們的生活帶來更多的便利。1.2國內外研究現狀在現代社會，電子秤已經隨處可見，它不僅種類多種多樣而且功能繁多，對電子秤的要求也大大提高了。2020年，王佳在《多功能電子稱設計》明確指出，智能電子秤是一種通過數字信號處理技術實現重量測量的裝備。該系統主要由數據采集模塊、控制器模塊和人機交互模塊三部分組成。數據采集模塊主要包括壓力傳感器和信號前置放大器。將轉換后的信號傳輸到控制模塊，由控制模塊對數字信號進行處理?？刂破髂K是電子秤的核心部分，其主要任務是將模擬信號轉換為數字信號進行數據處理。最后，人機交互模塊通過液晶顯示屏、按鍵等部件將測量結果反饋給用戶。為了增強電子秤的功能，2022年，李哲在《多功能電子裝備診斷模型與層次化建模方法研究》中指出了AT89S52單片機。它具有更大的儲存空間和更強的程序儲存能力。相比于傳統的電子秤，它可以實現更多的功能和算法，例如儲存和處理測量數據、進行溫度補償等。此外，使用AT89S52單片機還可以實現電子秤的數字化，將重量數據輸出到計算機等其他設備當中，方便數據的分析和管理。2019年，馬雅盼、劉忠富、李美儀、趙詩文、雷禹等人在《多功能電子秤的優(yōu)化設計與實現》提出最重要的組成部分是稱重傳感器，主要體現在，電子秤的性能決定了穩(wěn)定性。在惡劣的環(huán)境下，稱重傳感器所占比重會更大，這就要求電子秤的傳感器具有更高的防護性能和穩(wěn)定性。當傳感器的誤差達到電子秤整體誤差的50%-70%時，如果環(huán)境非常惡劣，傳感器誤差的比例會非常大。因此，在設計電子秤時，傳感器是非常重要的。在2015年的研究中，CasiniIsabella,AngenentLargusT.,MolitorBastian《GeneticEvidenceRevealstheIndispensableRoleofthereGeneforAutotrophyandtheImportanceofaFunctionalElectronBalanceforNitrateReduction》中提出電阻變壓的傳感器主要包括以下兩個方面，第一個是彈性敏感元件，當通過被測的重量轉換成應變性。除此之外還有電阻應變器，這時傳感器的彈性應變，也會轉化為電阻應變。當電阻應變器的質量增加的時候，電阻變化率也在不斷增加。當電阻變化比較小的時候，通過測量小路的方式，將電阻轉化為電流，通過二次儀表顯示出來，電阻應變主要通過橋式電路將電阻化為電壓。2017年，WenZongLiu，MinHuaCui，YingShiZhu在《Enhancedmethaneproductioninanup-flowmicrobialelectrolysisassistedreactors:Hydrodynamicscharacteristicsandelectronbalanceunderdifferentspatialdistributionsofbioelectrodes》中提出對于高精度傳感器來說，只利用4個應變器檢測電路是不夠的，彈性材料受熱不均勻，對于工藝的處理，溫度變化都會產生影響了，這也會造成傳感器出現誤差。為了盡可能減少誤差，提高一起的精密程度，需要在橋路兩端加入一些補償元件，以對傳感器的輸出進行調整和校正。在實際應用中，電阻變壓傳感器常常被用于測量物體的重量和壓力等參數。這種傳感器的優(yōu)點在于結構簡單、體積小、響應速度快、靈敏度高等。不過，對于不同的測量對象和環(huán)境，需要根據實際情況來選擇合適的傳感器類型和參數。此外，對于傳感器的使用和維護也需要進行相應的操作和注意事項，以確保傳感器的正常工作和準確測量。2019年，HaoruiZhang，YanyanJing在《Evaluationofbiohydrogenyieldpotentialandelectronbalanceinthephoto-fermentationprocesswithdifferentinitialpHfromstarchagriculturalleftover》中提出，隨著計算機技術的不斷發(fā)展，鍵盤作為計算機輸入設備的重要組成部分，能夠直接接受用戶的指令，實現人機交互。鍵盤輸入是重要組成部分，用戶的指令能夠直接被它接受。鍵盤主要由若干個主鍵構成，每個鍵都代表著一個特定的功能或字符，鍵的多少主要根據系統用途來進行確定。單片機接收到鍵盤信號之后，會進行相應的處理和調整，根據用戶輸入的指令來控制系統的運行。因此，鍵盤接口被視為連接人和計算機之間的橋梁，扮演著非常重要的角色。鍵盤由若干個主鍵構成，鍵的多少主要根據系統用途來進行確定的。當一個鍵的打開的時候，觸點閉合，當鍵松開時，觸點斷開。接收到信號的單片機要進行調整對應的功能，與單片機相比，鍵盤接口更加重要?？偟膩碚f，我國的研究團隊在多功能語音電子秤的設計和開發(fā)方面取得了顯著的進展。他們致力于技術創(chuàng)新、健康管理、數據分析與云平臺、用戶體驗和設計、應用領域拓展等方面的工作，為多功能語音電子秤的發(fā)展提供了重要的參考和借鑒。隨著技術的不斷進步和市場需求的增長，多功能語音電子秤有望在我國得到更廣泛的應用和推廣1.3主要研究內容本系統主要設計一個多功能語音電子秤，系統主要包括LCD1602液晶顯示器、矩陣鍵盤輸入模塊、去皮功能、計價功能、常用價格存儲功能、語音芯片、單片機。多功能語音電子秤主要包括以下幾個方面：1.液晶顯示的質量，單價，總價，顯示年月日，可以設置時間。2.矩形鍵盤3.具有去皮清零功能，微調校準4.計價，計總價5.分辨率1g，誤差<1g。6.儲存價格。7.語音芯片播報1.4電子秤的工作原理當物體被放在秤上時，其重量通過秤體傳遞給稱重傳感器，秤體發(fā)生彈性變形，引起阻抗變化。同時，勵磁也發(fā)生變化，產生力-電效應。變化的模擬信號輸出，經放大電路放大后輸出到模數轉換器。將數字信號轉換成易于處理的數字信號，然后輸出到CPU進行處理。CPU根據鍵盤命令和各種功能開關對其進行判斷和分析，并根據鍵盤輸入內容和各種功能開關的狀態(tài)通過軟件控制各種計算。

第2章系統總體結構2.1設計方法根據本設計功能的要求，通過查找資料，結合所學過的知識，有以下幾個方法進行設計并完成所要求的設計，分別是文獻研究法、功能分析法、定性分析法、經驗總結法。文獻研究法。通過查閱文獻來獲得研究資料，對系統設計中所涉及到的相關內容，如PVDF傳感器技術、鼾聲檢測技術等，初步構想系統要實現的功能及其運用的技術并搜集相關資料，作為系統設計的材料。功能分析法。主要是社會科學的方法，是常用的調查分析法，這個系統方法主要對各項功能進行具體分析，從而展開發(fā)展目標。定性分析法。通過對文獻進行研究，通過歸納推理，分析演繹，利用軟件和硬件進行仔細分析，熟悉各個模塊之間的關系，更我更多的工作原理。確定開發(fā)流程。經驗總結法。希望通過已有的每一塊功能的結合進行總結，設計出一套優(yōu)良的系統，并規(guī)范的編寫程序。2.2功能需求分析2.2.1技術路線（1）硬件部分主要包括LCD1602液晶顯示模塊、語音芯片、稱重模塊、單片機；（2）軟件平臺程序用keil5；（3）畫原理圖用AD；（4）編程語言用C語言；（5）設計結構框圖。2.2.2預期結果作品展示，設計一個多功能語音電子秤，并且該設計能實現如下功能：多功能語音電子秤主要有以下功能：1.液晶顯示的質量，單價，總價，顯示年月日，可以設置時間。2.矩形鍵盤3.具有去皮清零功能，微調校準4.計價，計總價5.分辨率1g，誤差<1g。6.儲存價格7.語音芯片播報2.3總體方案設計第一:準備理論知識，學習內容，掌握相關課題知識。第二:明確各個模塊，梳理模塊之間的聯系，收集相關信息。第三:進行主題策劃，明確系統組織，勾勒出總體框架，并列出原理框架圖。第四:通過軟件完成相應的電路原理圖，將系統各部件與電路連接在一起，并繪制電路原理圖。第五:根據相關系統控制，繪制流程圖。第六:進行仿真，檢查系統控制功能，整理論文。2.4單片機型號選擇選擇主控制器，這是選擇美國的單片作為系統控制芯片，并且性價比比較高，功能也非常強大。這種單片機要求比較低，性能比較高，耗能比較少，從功耗角度來看性能非常好。非常便捷，受到了行業(yè)內的喜歡。本設計采用的最小系統如圖2-1所示。圖2-1STM系列單片機電源插腳共有兩個，分別是VCC(40)VCC單片機電源為陽極，單片機的電源直接對準陰極，直接接觸地面。在設計方案當中，主要利用外部震蕩方式，它的具體布線如下圖所示，走線非常簡單，具有較好的實用價值。在設計方案中主要利用RST，并且對此展開說明，其他引腳不進行詳細介紹。當脈沖信號超過兩個周期之后，RST引腳比較合理，控制器的程序也進行復位，微控制器對準第一個流程，在具體實行的時候，脈沖信號要對準控制器，如下圖2-2所示。圖2-2單片機最小系統電路圖

第3章系統的硬件部分設計3.1系統總體設計系統主要包括LCD1602液晶顯示模塊、HX71稱重模塊、語音播放芯片、矩陣按鍵、蜂鳴器、上位機和單片機。單片機能夠實現電子秤的功能，使電子秤逐漸微型化。下圖3-1是它的總體原理圖。圖3-1總體原理圖3.2系統的主要功能模塊設計3.2.1系統超重報警指示電路設計超重報警系統主要對重量進行測量，當超出最高值的時候，單片機控制三極管，通過三極管來驅動報警系統，蜂鳴器發(fā)出報警。如果三極管驅動停止，然后蜂鳴器不再報警。該模塊測量物體的重量，并將其與預設的重量閾值進行比較，以確定物體是否超重，并向用戶發(fā)出警報指示。該電路模塊主要由以下幾個部分組成:傳感器模塊、單片機模塊、報警指示燈模塊和音頻輸出模塊。系統超重報警指示電路模塊也是多功能語音電子秤設計中的重要組成部分。首先，傳感器模塊用來測量物體的重量。常見的重量傳感器使用應變片或稱重傳感器來測量電阻的變化，以確定物體的重量。傳感器將測得的力信號轉換成電信號，送至模數轉換器進行處理。單片機通過模數轉換器將模擬信號轉換為數字信號。然后進行計算和比較。它與預設的重量閾值進行比較，確定物體是否超重。當單片機檢測到物體超重時，它將觸發(fā)報警指示模塊。報警指示模塊通常使用LED或蜂鳴器來提醒用戶。LED可以發(fā)出明亮的光線，而蜂鳴器則發(fā)出高頻的聲音。這些報警信號可以吸引用戶的注意力，提醒他們物體超重。此外，音頻輸出模塊可以進一步增強報警功能。它可以連接到單片機模塊，通過揚聲器播放預先錄制的語音提示，例如"超重警告，請取出物體"等。這樣的語音提示可以使報警更加直觀和明確，幫助用戶更好地理解報警信息。綜上所述，系統超重報警指示電路模塊是基于單片機的多功能語音電子秤設計中的一個重要組成部分。它通過傳感器模塊測量物體的重量，單片機模塊進行重量比較和計算，并通過報警指示模塊和音頻輸出模塊提醒用戶物體是否超重。這樣的設計可以提高電子秤的功能性和用戶體驗，使其更加智能和便捷。圖3-2蜂鳴器報警原理圖3.2.2系統按鍵輸入電路設計輸入電路對電子秤進行測量，電路主要通過矩陣鍵盤的方式來實現。開機后電子秤就會測量托盤的重量，托盤會出現清零的情況，在稱重的過程中需要對托盤進行去皮，才能稱量出物體實際的重量。系統按鍵輸入電路模塊是基于單片機的多功能語音電子秤設計中的一個關鍵組成部分。該模塊負責接收用戶的按鍵輸入，并將輸入信號傳遞給單片機進行相應的處理和響應。這個電路模塊主要由以下幾個部分組成：按鍵組件、電阻網絡、解碼器和單片機接口。首先，按鍵組件是用戶與電子秤進行交互的主要方式。常見的按鍵組件包括機械按鍵、觸摸按鍵或者觸摸屏。用戶可以通過按下相應的按鍵來實現不同的功能，如重置秤的歸零、切換單位、選擇功能模式等。接下來，電阻網絡用于對按鍵進行編碼。每個按鍵都與電阻網絡中的一個特定位置相連。當按下某個按鍵時，電阻網絡中相應位置的電阻值發(fā)生變化。這樣的編碼設計可以有效地減少所需的輸入引腳數量，并簡化電路設計。解碼器是按鍵輸入信號的解碼和處理單元。它可以根據電阻網絡的變化情況，將按鍵的位置譯碼為對應的二進制碼。解碼器通常采用專用集成電路，如74HC138等。解碼器將譯碼后的二進制碼輸出到單片機接口，以供單片機進行后續(xù)處理。最后，單片機接口是將解碼器輸出的二進制碼連接到單片機的電路接口。單片機通過讀取接口上的二進制碼，可以識別用戶按下的具體按鍵，并執(zhí)行相應的操作。根據不同的按鍵輸入，單片機可以控制秤的顯示、功能選擇、數據存儲等。綜上所述，系統按鍵輸入電路模塊是基于單片機的多功能語音電子秤設計中的重要組成部分。它通過按鍵組件接收用戶的按鍵輸入，并通過電阻網絡、解碼器和單片機接口將輸入信號傳遞給單片機進行處理。這樣的設計使得用戶可以方便地與電子秤進行交互，并實現不同的功能操作，提高了電子秤的便利性和可操作性。圖3-3矩陣按鍵模塊電路圖3.2.3液晶顯示模塊電路設計液晶顯示模塊電路模塊是基于單片機的多功能語音電子秤設計中的一個重要組成部分。該系統的液晶顯示模塊主要用于重量、單價以及總價，提供用戶友好的界面和交互體驗。這個電路模塊主要由以下幾個部分組成：液晶顯示屏、驅動電路、單片機接口和電源電路組成。液晶顯示屏，作為顯示模塊的核心組成部分，扮演著至關重要的角色。在實際應用時，人們往往根據自己對信息需求的不同來選擇一種或幾種類型的液晶顯示屏，以便滿足不同用戶對各種信息的要求。在我們的日常生活中，我們常常會遇到兩種不同類型的液晶顯示屏，一種是具有字符型結構的，另一種則是圖形型。字符型液晶顯示器可呈現文字和數字，而圖形型液晶顯示屏則能夠呈現更為復雜的圖形和圖像，呈現出更為精細的視覺效果。液晶顯示屏則可以通過一系列的液晶單元和控制電路，將輸入的數據信號轉化為可見的圖像或文字。驅動電路是液晶顯示屏的控制和驅動單元。它主要包括液晶驅動芯片、時序控制電路及電壓轉換電路。時序控制電路根據液晶屏顯示狀態(tài)，通過比較輸入端與輸出端的不同時間來控制液晶顯示器的亮度及位置變化。單片機所發(fā)出的信號經過液晶驅動芯片的處理，被轉換為符合液晶顯示所需的電壓和信號格式。液晶顯示所需的工作電壓可通過電壓轉換電路進行轉換。時序控制電路負責產生精確的時序信號，確保液晶顯示屏能夠按照正確的順序更新和顯示數據。單片機接口是將單片機與液晶顯示模塊連接的橋梁。它負責將單片機產生的顯示數據和控制信號傳輸給驅動電路。通常采用并行接口或串行接口進行數據傳輸。通過單片機接口，單片機可以向液晶顯示屏發(fā)送具體的顯示內容和指令，控制液晶顯示屏的顯示效果。電源電路為液晶顯示模塊提供工作所需的電源穩(wěn)定性。綜上所述，液晶顯示模塊電路模塊是基于單片機的多功能語音電子秤設計中的重要組成部分。為了要求顯示模塊的美觀化，選用合適的顯示模塊很重要。根據設計要求，由眾多顯示單元構成的點陣圖液晶，如果LED有16行，一共有32列，每4列有4行，一共有8個字，一共有32個點。如果每個字節(jié)都相互對應，那么字節(jié)的內容和顯示屏亮暗也是相互對應的，這也是LED的基本原理所在。LCD1602數碼管模塊電路圖3.2.4語音播報模塊電路設計語音播報在人們的日常生活中被廣泛使用，本設計根據要求，要具有語音播報功能，因此語音播報模塊會將生成的語音信號通過內部的音頻輸出接口輸出到揚聲器上。在語音播放結束后會馬上停止工作，芯片進入停止狀態(tài)，因為這些設計的原因使該模塊變成了一個具有低功耗的模塊。揚聲器是一種小型電磁式揚聲器。使用揚聲器可以將生成的語音信號轉換為相應的聲音，以便用戶進行聽取。在設計語音播報模塊時，需要綜合考慮芯片的篩選、音頻放大器的構造以及揚聲器的型號選擇等多個方面的問題。另外，為了保證系統穩(wěn)定可靠地工作，還要注意電源管理和時鐘電路的設置。在挑選語音芯片時，需綜合考慮語音庫的品質、接口的種類等多種因素。對于音頻系統而言，聲音信號是由不同頻率和相位的聲波組成的，所以要根據實際情況來進行匹配工作。在音頻放大器的設計過程中，需要綜合考慮放大器功率、噪聲等多個因素，以確保其性能達到最佳狀態(tài)。在揚聲器的方面，要考慮它的靈敏度和阻抗等原因。圖3-5語音播報模塊原理圖3.2.5稱重模塊電路設計基于單片機的多功能語音電子秤是一種集成了稱重和語音提示功能的先進電子設備。其稱重模塊是該設備的核心部分，下面對稱重模塊進行簡要介紹。稱重模塊采用高精度傳感器，能夠準確測量物體的重量。傳感器通過負載電阻變化來感知重力作用，并將信號傳遞給單片機進行處理。單片機通過對傳感器輸出進行放大、濾波和數字轉換等處理，獲得物體的準確重量。該稱重模塊具備廣泛的應用范圍和多種功能。首先，它可以用于普通的稱重任務。其高精度的測量能力確保了準確度和穩(wěn)定性。其次，該模塊還支持多功能語音提示。通過內置的語音芯片和揚聲器，系統能夠根據稱重結果提供語音提示，例如通過音頻播報物體的重量，方便用戶直觀了解稱重結果，尤其適用于視覺障礙人士和老年人。此外，稱重模塊還具備一些附加功能。例如，它可以支持單位切換，用戶可以通過按鍵選擇不同的重量單位，如千克、磅等。另外，該模塊還可以具備儲存功能，記錄并保存多次稱重結果，方便用戶進行比對和追溯?？傊?，基于單片機的多功能語音電子秤的稱重模塊是一個高精度、多功能的電子秤核心部分。它通過高精度傳感器和單片機處理，實現了準確測量物體重量的功能，并結合語音提示、單位切換和儲存等附加功能，提供了更便捷、智能的稱重體驗。所使用的傳感器如圖3-6所示。第4章系統的軟件設計4.1軟件主流程圖當全部系統軟件通電時，首先進行的是單片機的初始化，成功完成后下位機中的紅外檢測控制模塊和超聲波測距傳感器同過對當前階段環(huán)境和距離進行更好的控制，對于環(huán)境進行精準測量，采集相應模塊傳輸到控制板?？刂破饕惨x取相應的數據做出分辨。如果檢測的數據在一定的范圍之內，就可以進行下一輪檢測。如果超出控制范圍，返回對應設備，設置操控方式，舵機對其做出相對應的操作。如圖4-1所示。開始開始初始化完成，矩陣鍵盤設定所需質量顯示屏顯示實時數據是否超出閾值蜂鳴器警報，燈閃爍發(fā)送單片機數值判斷壓力傳感器檢測質量否是圖4-1整體流程圖4.2超重報警系統模塊設計在當前社會生活中，超重報警系統廣泛應用于日常生活當中，根據社會和市場的需求，它的亮點更加突出，更加簡便，功能更加強大是人們現在所需要的，而超重報警系統就具備了這樣的特點。作為一種計量工具，電子秤具有一定的稱量范圍，一旦被測物體重量超過其量程范圍，我們的內置稱重傳感器將會遭受損壞，因此在考慮實用性和性價比的前提下，我們設置了一套超重報警電路。當電子秤上有物品或重物達到設定的重量時，該電路就會發(fā)出信號給蜂鳴器進行警報提醒用戶注意。把被測物放入稱重模塊上，反饋給單片機查看是否超出量程，超出量程則蜂鳴器報警，沒有則輸出結果。如圖4-2所示。開始開始稱重模塊單片機是否超重蜂鳴器報警結果是否圖4-2超重報警模塊設計流程圖4.34*4矩陣按鍵軟件設計結果開始單片機初始化數據傳輸按鍵輸入信號檢測初始化成功結果開始單片機初始化數據傳輸按鍵輸入信號檢測初始化成功數據是否在范圍內否否是是圖4-34*4矩陣按鍵模塊流程圖4.4LED燈模塊設計LED燈模塊設計是從一開始單一的功能模塊開始的，其具有功能單一，特性明確，易于加工等特點。其中最重要的就是P-N結，正向是導通的作用，反向為截止，當為正向電壓的時候，電子從N到P，空穴從P到N，載流子之間進行復合而發(fā)光。通過不一樣的材料，讓LED發(fā)出不一樣顏色的光。如圖4-4所示。開始單片機初始化開始單片機初始化紅外信號檢測數據傳輸結果初始化成功數據是否在范圍內否否是是圖4-4LED燈模塊設計流程圖4.5聲音模塊軟件的設計開始單片機初始化成功結束執(zhí)行開始單片機初始化成功結束執(zhí)行聲音模塊聲音采集聲音強度是否達到閾值否否是是圖4-5聲音模塊流程圖4.6壓力傳感器設計在電子秤的演進過程中，壓力傳感器扮演著一個不可或缺的角色，其重要性不言而喻。隨著電子技術的進步以及對電子秤功能需求的增加，電子秤壓力傳感器也得到了迅速發(fā)展。一般而言，電子秤的壓力傳感器可分為電阻式、磁浮式以及電容式三種類型。其中電阻式和磁浮式由于具有較好的線性度和靈敏度以及穩(wěn)定性，因此得到了廣泛地應用。電阻式因其高精度而被廣泛應用，而磁浮式則因其更高的精度而成本更高，而電容式則因其更大的體積優(yōu)勢而備受青睞。壓電傳感器是一種基于材料受力所產生的力-電效應的主動傳感器。這種力電耦合現象稱為壓電效應。壓電傳感器以其高度敏感、微小體積、輕盈重量、簡約結構和可靠工作等特點，成為動態(tài)力學測量的理想選擇。在工業(yè)檢測中得到了廣泛的應用。目前廣泛應用于測量加速度、動態(tài)力或壓力等方面的參數。壓力傳感器由兩個主要組成部分構成，一個是具有彈性的形變器，另一個則是用于傳感器電路的元件。彈性形變器具有較高的靈敏度與可靠性，并且具有一定的柔性，在使用過程中能夠對外界環(huán)境進行適應，所以被廣泛地應用于各種領域之中。彈性形變器是一種金屬片，其具有可塑性，能夠在受到外部壓力時表現出可塑性。彈性形變器具有良好的機械強度，能夠承受一定的外力而不被破壞。彈性形變所產生的電信號，在傳感器電路的放大電路中被轉化為數字信號，并通過模數轉換器進行處理，最終輸出到單片機中。隨后，根據鍵盤命令和程序結果，這些數字信號會被輸出到顯示器中。

第5章系統測試5.1系統實物圖這是一個基于STM32智能語音電子秤，它分別由液晶顯示模塊、語音播報模塊、矩陣按鍵模塊、測重模塊等組成。該電子秤結合了重量測量和語音播報功能，為用戶提供便捷的重量獲取和交互體驗。該電子秤的主要特點和功能：高精度測量、清晰的顯示、語音播報功能、多種語音提示、操作簡便、具有可靠性和穩(wěn)定性?；赟TM32的多功能語音電子秤廣泛應用于商場、超市、家庭等場景，提供快速準確的重量測量，并通過語音播報功能增強用戶的交互體驗。其高精度、清晰顯示和簡便操作使得重量獲取變得更加便捷和直觀。根據系統原理圖的設計，對各個元器件進行參數計算，并根據結果選擇相應的器件，最終制作出了實際的電子秤。進行了一系列調試工作，并對調試過程中出現的一些故障進行了分析處理，取得滿意效果。首先進行連線與原理圖的比對，檢查是否存在短路、虛焊等缺陷。請檢查器件的型號、規(guī)格和極性是否存在誤差，以及插接的方向是否符合要求。如果出現上述現象則說明電路中有故障存在，需要進行維修處理。在完成檢查后，使用檢測儀可以檢測電路板正負電源之間的電阻，從而排除電源可能存在短路的情況。根據設計的電路圖，利用工具組裝好所有模塊，完成如圖5-1所示的系統完整實物圖。圖5-1系統完整實物圖5.2測試原理在進行軟件調試時，首先需要對其進行單獨的測試，然后再將其組裝起來進行測試。如果有錯誤的話，則直接把它刪除。在確認程序運行無任何異常后，進行全面的調試工作。對于復雜的軟件系統來說，如果采用傳統的方式來實現調試的話，需要花費大量時間和精力。在進行程序調試之前，務必對硬件模塊之間的連接情況進行仔細檢查，以確保不會出現任何斷路或故障。如果有的話再對各個接口都做一些檢測工作。一旦確認系統連接無誤，即可啟動調試程序。如果需要對所有硬件模塊都進行測試的話，則要先查相關軟件和文件中所提供的測試工具。在進行正式的調試之前，我們需要先進行全面的系統調試，以觀察系統的運行狀態(tài)，以確定是否存在任何潛在問題。對于存在問題的硬件模塊及其程序，我們將進行全面的硬件模塊調試，以確保問題得到更加精準的發(fā)現和解決。物體通過給壓力傳感器施加壓力使傳感器發(fā)生彈性形變，進而通過阻抗的改變使電壓發(fā)生改變，輸出了一個模擬信號。點擊上位機上方開啟服務器后，手動設置上位機中聲音大小、語音識別，并觀察到了上方有所獲得的實時數據。如圖5-2所示圖5-2上位機5.3機械功能模塊測試電子秤是一種利用物體施加壓力于壓力傳感器，從而實現重量測量的高精度設備。由于電子秤本身并沒有物理機械結構，所以其內部電路也就相對簡單。當電子秤接收到物體時，由于其重力作用，壓力傳感器會發(fā)生一種彈性的形變。由于壓力傳感器和電子秤之間存在著電阻性耦合，因此在稱重過程中產生了電容效應。通過連接傳感器和電子秤電路，這種形態(tài)變化會導致阻抗的變化，從而引起輸出電壓的波動，最終形成一個具有可變性的仿真信號。為了實現更多功能和方便用戶操作，一旦成功啟動，用戶可以觀察到實時數據的顯示。這些數據包括當前的重量測量結果以及其他相關信息。通過顯示屏的界面，用戶可以直觀地看到這些數據的變化，并根據需要進行記錄或分析。用戶可以實現更多的功能和靈活性。例如，可以將測量結果保存到數據庫中，進行數據分析和報表生成。另外，通過語音識別功能，用戶可以以語音的方式獲取重量數據，提供更加人性化的交互體驗。總結而言，用戶可以獲得實時數據，并進行更多功能的定制和操作。這種電子秤的使用更加靈活，為用戶提供了更多便利和個性化的選項。當開啟服務器后上位機將獲得各個傳感器器的參數，根據各個傳感器參數大小，之后將參數上下限設置完畢，決定是否移動。最后得出完整的調試結果，實現了預期功能。如圖5-3所示。圖5-3將各項參數上下限設置完畢

第6章總結與展望6.1總結隨著社會的進步，電子秤技術也隨之逐漸更新換代，傳統的稱重工具逐漸被淘汰，智能化，精密化的智能電子秤漸漸取代了傳統工具。在系統軟件的調試過程中并不順利，一些問題也在調試過程中顯露出來，對電路中對設計的各種影響因素沒有考慮到位。但在老師的悉心指導下，我發(fā)現了一些不足的地方，并解決了其中的問題。主要包含如下幾個方面。(1)在進行功率模塊模擬仿真過程中，發(fā)現調試的輸出值未達到設計規(guī)定。檢查到了其中的問題后，發(fā)現電路板焊接出現了問題，于是進行重新焊接。(2)利用仿真應用的軟件，找到錯誤的代碼。通過調整可以發(fā)現，在流程進行啟動的時候，單片機并沒有復位，需要獲得批準才能進行操作。(3)在進行具體模擬的時候，提醒端口存在邏輯錯誤，有可能不會對實際效果產生影響，但是在印刷的時候，可能會產生錯誤代碼，無法進行仔細辨別，在制定以后添加忙碌，系統恢復正常，對信息也不會產生任何影響。6.2展望通過這次的研究設計讓我學到了很多東西，讓我的動手能力得到了提高。此外在這次設計以區(qū)域監(jiān)控管理系統制造連動為研究對象時，在進行具體分析之后，對于單片機的控制系統進行連接，并進行設計，全部設計如下，(1)查閱相關資料和國家相關標準，對周圍設備進行檢測，在此基礎上，對于聲音大小，指令操作作為最主要的目的。(2)從上一部分我們可以看出，利用傳感器的數據，對單片機進行設計并提出相應的解決方案。盡管模擬仿真說明全部設計徹底可以技術規(guī)定，可是全部系統軟件還具有一些問題和優(yōu)化的地區(qū)，必須在之后的探討中進行健全。盡可能模擬全部設計，并嚴格按照相關規(guī)定，對于全部的軟件進行優(yōu)化。(3)本論文的設計中，沒有設計優(yōu)化算法，在實際應用當中，通過模糊算法，神經網絡控制法，進一步進行優(yōu)化，提高工作效率(4)在之后的研究當中，工業(yè)觸摸屏要進行更好的開發(fā)。通過計算機界入口，保證每個節(jié)點的語音數據，開發(fā)設計相應的智能手機軟件，工作人員隨時可以對產品進行監(jiān)測。

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附錄電路圖

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