基于STM32的智能体重秤设计

2022-05-11唐智飞牛重举王争站王国懿敬明东

无线互联科技 2022年3期

关键词：零位按键超声波

唐智飞,牛重举,王争站,王国懿,敬明东

(北华大学电气与信息工程学院,吉林吉林 132021)

0 引言

本文提出了一种基于STM32F103,HX711称重传感器模块、步进电机、超声波模块、激光笔、LD3320语音识别模块、光敏电阻传感器的智能体重秤设计,该体重秤可以识别语音指令,测量身高和体重[1]。

1 系统硬件方案设计

本次设计采用32位的嵌入式微控制器STM32F103完成智能体重秤的设计。体重的测量采用HX711称重传感器模块,HX711称重传感器模块的数据经过STM32F103转换,并将得到的体重数据显示在LCD显示屏上[2]。身高值的测量是通过超声波测距实现的。超声波发射器向人体发射声波信号,信号在传播途中遇到人体后立即返回,超声波接收器接收回波信号停止计时,根据计时器记录的发射声波和接收回波的时间差,通过时间差测距法得到发射点到人体的距离,已知发射点的对地高度,即可计算出人体的高度[3]。本装置考虑到测量身高时地面的倾斜度对测量的影响,将步进电机的转轴与激光笔和超声波模块连接,通过所给步进驱动器的脉冲个数控制角位移量控制超声波模块指向零位,然后通过STM32F103自动控制超声波模块旋转,实现在零位左右4°范围内自动测量身高,并返回零位。体重秤总体结构如图1所示。

图1 体重秤总体结构

2 系统软件程序设计

启动体重秤,各个模块初始化后测量毛皮质量,进行零位检测,如果未到达零位,通过识别语音指令或按键控制步进电机的左右旋转使其指向零位;到达零位后,通过识别语音指令“开始”或按键WK_UP,STM32F103读取HX711称重传感器模块体重数据,步进电机自动在零位左右4°范围内旋转,读取超声波模块的身高数据,回归零位,LCD显示屏显示数据。系统软件流程设计如图2所示。

图2 软件流程

3 系统调试与结果分析

3.1 硬件调试

HX711是一款专为高精度电子秤而设计的24位A/D转换器芯片,将端口SCK与STM32F103的引脚PD11连接,并将端口DOUT与STM32F103的引脚PD12连接;超声波模块根据计时器记录发射声波和接收回波的时间差计算人体高度;步进电机由ULN2003芯片进行驱动,通过控制脉冲个数来控制角位移量;光敏电阻传感器通过调节电位器使其在接收到激光信号后开关指示灯发亮输出低电平;LD3320语音识别模块根据语音指令识别结果控制继电器的常开与常闭触点[3]。

3.2 软件调试

3.2.1 STM32F103程序调试

按下按键KEY1后,步进电机右转;按下按键KEY0后,步进电机左转;按下按键WK_UP后,HX711称重传感器模块开始测量体重,超声波模块开始测量身高,步进电机自动在零位左右4°范围内旋转并回归零位,并将得到的体重与身高数据显示在LCD显示屏上。

3.2.2 语音识别程序调试

对LD3320语音识别模块发出语音指令“右转”,LD3320语音识别模块回复“右转”且步进电机右转;发出语音指令“左转”,LD3320语音识别模块回复“左转”且步进电机左转;发出语音指令“开始”,LD3320语音识别模块回复“开始测量”,HX711称重传感器模块开始测量体重,超声波模块开始测量身高,步进电机自动在零位左右4°范围内旋转并回归零位,并将得到的体重与身高数据显示在LCD显示屏上。