嵌入式单片机提升电子皮带秤精度：新型主机系统设计与实现

本文主要探讨了基于嵌入式单片机的电子皮带秤主机系统的研究与设计，针对当前国内电子皮带秤主机系统存在的问题，如功能集成度低、运算速度慢、数据处理能力弱以及元件技术过时等，提出了一种新型解决方案。电子皮带秤作为重要的工业自动化设备，在矿山、冶金和港口等行业有广泛应用，其精确性和稳定性对于生产效率至关重要。 本文首先对现有的阵列式电子皮带秤的结构、组成和工作原理进行了深入分析，明确了硬件和软件设计的关键环节。硬件部分的核心是STM32F107嵌入式单片机，它负责数据处理和控制功能，通过HX711芯片实现称重信号的放大和采集，同时采用滚轮脉冲式测速传感器测量皮带速度。称重信号经过串行通信传递到CPU，进一步进行累计和处理，确保速度的准确度。此外，系统还利用D/A输出、AD694芯片和电流环电路生成反映实时流量的4-20mA信号，保证了流量测量的精确性。 电源管理是硬件设计中的另一重要部分，通过开关电源和各种电源元件为传感器和电路组件提供不同电压，确保系统的稳定运行。数据显示则通过LCD19264模块实现，用户界面友好且直观。矩阵键盘用于用户交互，提高了操作便捷性。在设计过程中，作者借助Altium Designer进行电路板设计，包括系统板和电源板，最终形成完整的阵列式电子皮带秤主机系统。 软件开发是本文的另一大亮点，使用Keil的MDK5.25开发工具，设计了驱动程序、滤波程序、数据处理与计算程序以及系统管理程序。驱动程序负责基本的输入输出操作，如A/D和D/A转换、时间管理、存储和读取，以及LCD显示和键盘控制。针对称重传感器信号，采用了改进的中值平均滤波算法，以提升数据的准确性。数据处理与计算程序负责实时计算物料流量的瞬时值、平均值和累计值，而系统管理程序则负责监控数据展示、键盘操作和故障诊断，确保整个系统的高效运行。 本文提出的基于嵌入式单片机的电子皮带秤主机系统，通过优化硬件设计和软件开发，显著提高了电子皮带秤的精度、稳定性和用户体验，对于推动我国电子皮带秤技术的升级换代具有重要意义。