【正文】 //高電平比低 電平為 600us： 200us，表示發(fā)送數(shù)據(jù) 1 sda=0。 delay_us(200)。 } else { delay_us(200)。//高電平比低電平為 200us： 600us，表示發(fā)送數(shù)據(jù) 0 sda=0。 delay_us(600)。 } addr=1。 sda=1。 } } 20 將語(yǔ)音合成軟件合成的語(yǔ)音碎片通過(guò)程序組織起來(lái)，形成語(yǔ)音。各函數(shù)功能如下： 播報(bào) 0~9999 任意整數(shù) 函數(shù) ： void pronounce_num(u16 t)； 播報(bào)小數(shù)點(diǎn)后 三位數(shù) 函數(shù) ： void pronounce_point3num(u16 t)； 播報(bào)小數(shù)點(diǎn)后兩位數(shù) 函數(shù) ： void pronounce_point2num(u8 t)。 HX711芯片部分 HX711 是一個(gè)可編程多通道可選增益的 A/D轉(zhuǎn)換芯片 。通過(guò) PD_SCK的脈沖個(gè)數(shù)來(lái)選擇轉(zhuǎn)換通道和增益，其時(shí)序如圖 49。 圖 49 HX711 設(shè)置時(shí)序圖 其中 T1為 DOUT下降沿到 PD_SCK脈沖上升沿的時(shí)間，最小值為 ； T2為 PD_SCK脈沖上升沿到 DOUT數(shù)據(jù)有效 的時(shí)間，最大不能超過(guò) ； T3為 PD_SCK正脈沖電平時(shí)間 ，最小為 ； T4為 PD_SCK負(fù)脈沖電平時(shí)間 ，最小為 。 HX711 程序流程如圖 410。 21 開 始初 始 化發(fā) 送 2 5個(gè) 脈 沖獲 得 A /D值結(jié) 束 圖 410 HX711 程序流程圖 在初始化程序中完成主控芯片 與 HX711 芯片 連接的 IO 口配置。 HX711 芯片的PD_SCK 設(shè)置為推挽輸入， DOUT 設(shè)置為上拉輸入。 程序工程中 HX711 的初始化函數(shù)為 void HX711_int(void)。 根據(jù) HX711芯片 的時(shí)序圖編寫寫數(shù)據(jù)函數(shù) u32 Read_HX711(void)（ 由于該芯片只需發(fā)數(shù)據(jù)給主控芯片，所以無(wú)需編寫寫入數(shù)據(jù) 的 函數(shù) ） 具體函數(shù)代碼如下： u32 Read_HX711(void) { u32 count=0。 u8 i。 AD_sck=0。 while(AD_dout)。 //AD_dout為 1時(shí)表明 A/D轉(zhuǎn)換器還未準(zhǔn)備好 for(i=0。i24。i++) { AD_sck=1。 //上升沿 count=count1。 AD_sck=0。 if(AD_dout) count++。 } AD_sck=1。 count=count^0x800000。 22 AD_sck=0。 return count。 } DS18B20芯片部分 DS18B20 通過(guò)單總線和主控芯片連接 ，時(shí)序比較復(fù)雜。 DS18B20部分的程序流程如圖 411。 開 始初 始 化D S18B20是 否 存在 ？寫 數(shù) 據(jù) 開 始 轉(zhuǎn) 換讀 溫 度結(jié) 束YN 圖 411 DS18B20 程序流程圖 在初始化中主要完成主控芯片與 DS18B20 相連的數(shù)據(jù)引腳的時(shí)鐘的開啟和復(fù)位DS18B20。 在初始化完后檢測(cè) DS18B20是否正常，檢測(cè) DS18B20是否存在的時(shí)序如圖 412。 23 圖 412 DS18B20 檢測(cè)時(shí)序 首先由主控芯片拉低總線 480us~960us，然后等待 15us~60us，之后芯片自己會(huì)拉低總線，主控芯片通過(guò)檢測(cè)是否 有 低電平來(lái) 判斷 DS18B20是否存在 ， 具體代碼如下 [3]： u8 DS18B20_Check(void) { u8 retry=0。 DS18B20_IO_IN()。 //SET PA0 INPUT while (DS18B20_DQ_INamp。amp。retry200) { retry++。 delay_us(1)。 }。 if(retry=200)return 1。 else retry=0。 while (!DS18B20_DQ_INamp。amp。retry240) { retry++。 delay_us(1)。 }。 if(retry=240) return 1。 else return 0。 24 } 該函數(shù)返回 1則總線上沒(méi)有 DS18B20，返回 0 則有。 DS18B20的寫時(shí)序如圖 413。 圖 413 DS18B20 寫時(shí)序 如果要寫“ 0”則主控芯片拉低總線 60us~120us，在開始拉低總線 15us后 DS18B20會(huì)開始檢測(cè)總線狀態(tài)，此時(shí)會(huì)檢測(cè)到低電平 [3]。如果要寫“ 1”則至少拉低總線 1us后釋放總線即可，之后 DS18B20 會(huì)檢測(cè)總線狀態(tài)。寫兩位數(shù)據(jù)的間隔要大于 1us。 DS18B20的 寫函數(shù) void DS18B20_Write_Byte(u8 dat)具體代碼如下： void DS18B20_Write_Byte(u8 dat) { u8 j。 u8 testb。 DS18B20_IO_OUT()。//SET PA0 OUTPUT。 for (j=1。j=8。j++) { testb=datamp。0x01。 dat=dat1。 if (testb) { DS18B20_DQ_OUT=0。// Write 1 delay_us(2)。 DS18B20_DQ_OUT=1。 delay_us(60)。 25 } else { DS18B20_DQ_OUT=0。// Write 0 delay_us(60)。 DS18B20_DQ_OUT=1。 delay_us(2)。 } } } DS18B20的讀時(shí)序如下圖 414。 圖 414 DS18B20 讀時(shí)序 首先主控芯片先拉低總線至少 1us，然后釋放總線并檢測(cè)總線狀態(tài)，如果是低電平則讀到的是“ 0”，高電平則讀到的是“ 1”，讀兩個(gè)值之間間隔至少 1us[17]。本例中讀函數(shù) u8 DS18B20_Read_Bit(void)和 u8 DS18B20_Read_Byte(void)代碼如下： u8 DS18B20_Read_Bit(void) // read one bit { u8 data。 DS18B20_IO_OUT()。//SET PA0 OUTPUT DS18B20_DQ_OUT=0。 delay_us(2)。 26 DS18B20_DQ_OUT=1。 DS18B20_IO_IN()。//SET PA0 INPUT delay_us(12)。 if(DS18B20_DQ_IN) data=1。 else data=0。 delay_us(50)。 return data。 } u8 DS18B20_Read_Byte(void) // read one byte { u8 i,j,dat。 dat=0。 for (i=1。i=8。i++) { j=DS18B20_Read_Bit()。 dat=(j7)|(dat1)。 } return dat。 }[5][17] 實(shí)時(shí)時(shí)鐘部分 本設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘顯示功能通過(guò)使用 STM32F103RBT6 內(nèi)部的 RTC 模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。主控芯片內(nèi)部的實(shí)時(shí)時(shí)鐘是一個(gè)獨(dú)立的定時(shí)器，位于后備區(qū)域，所以在系統(tǒng)復(fù)位后或者待機(jī)喚醒后都不會(huì)影響時(shí)間。在硬件方面還添加了 3V 的紐扣電池作為后備電源，所以即使掉電后該定時(shí)器仍能運(yùn)行，且不“掉時(shí)”。實(shí)時(shí)時(shí)鐘的程序設(shè)計(jì)流程 圖 如圖 415。 27 開 始結(jié) 束獲 得 工 程 編 譯 時(shí)間初 始 化設(shè) 置 時(shí) 間已 經(jīng) 設(shè) 置 時(shí)間 ？NY 圖 415 實(shí)時(shí)時(shí)鐘的程序流程圖 在初始化中主要完成開啟電源時(shí)鐘和備份區(qū)域時(shí)鐘，然后取消備份 區(qū) 的寫保護(hù) ，以便后續(xù)向備份區(qū)寫數(shù)據(jù)， 最后 向備份區(qū)寫數(shù)據(jù)，設(shè)置寄存器，開啟 RTC。然后通過(guò)代碼： const u8 *COMPILED_DATE=__DATE__。//獲得編譯日期 const u8 *COMPILED_TIME=__TIME__。//獲得編譯時(shí)間 獲得編譯時(shí)間，后檢測(cè) RTC的時(shí)間是 否已經(jīng)設(shè)置，如果未設(shè)置則將編譯時(shí)間設(shè)置為當(dāng)前時(shí)間，若已經(jīng)設(shè)置則直接退出 RTC程序。 RTC的一些主要函數(shù)如下： RTC的初始化函數(shù)： u8 RTC_Init(void)； RTC的時(shí)間設(shè)置函數(shù)： u8 RTC_Set(u16 syear,u8 smon,u8 sday,u8 hour,u8 min,u8 sec)； 獲得 RTC當(dāng)前時(shí)間函數(shù)： u8 RTC_Get(void)； 數(shù)據(jù)計(jì)算部分 稱重傳感器有良好的線性度 ，本設(shè)計(jì)使用線性擬合軟件 CurveExpert 來(lái)擬合 A/D值與實(shí)際重量之間的線性函 數(shù) [18]。 CurveExpert 415，計(jì)算結(jié)果如圖 416。 28 S = 2 . 7 2 3 2 4 9 6 7r = 0 . 9 9 9 9 9 8 7 4X A x i s ( u n i t s )Y Axis (units)4 1 2 4 2 . 2 4 8 4 3 7 . 8 5 5 6 3 3 . 4 6 2 8 2 9 . 0 7 0 0 2 4 . 6 7 7 2 2 0 . 2 8 4 4 1 5 . 80 .0 01 44 3. 202 88 6. 404 32 9. 605 77 2. 807 21 6. 008 65 9. 20 圖 416 A/D 值與實(shí)際重量之間的函數(shù)關(guān)系圖 圖 417 擬合計(jì)算后的結(jié)果 擬合函數(shù)為 y=a+bx，其中 a=， b=， Y是實(shí)際重量， X是當(dāng)前重量的 A/D[19]。我們只需將采集的 A/D值代入 函數(shù)中運(yùn)算即可求出相對(duì)應(yīng)重量 ， 相應(yīng)函數(shù)代碼如下： u32 Weight_Get(s16 zero_point, u32 AD_val) 29 { u32 weight。 AD_val = AD_val/100。 //AD_val舍棄最后兩位 weight = (u32) (*(AD_val + zero_point) +)。 //經(jīng)擬合的函數(shù) return weight。 }[5] 通過(guò)函數(shù) u32 Weight_Get(s16 zero_point, u32 AD_val)計(jì)算后所得的重量與實(shí)際重量還是有所差距，差距表現(xiàn)為：隨著實(shí)際重量的增加，越來(lái)越大，且均偏小。針對(duì)此微小的非線性問(wèn)題，本設(shè)計(jì)采用分段補(bǔ)償?shù)姆椒?，即?500 克為單位，每增加 500 克補(bǔ)償 1克。 提高測(cè)量精度的數(shù)字濾波軟件設(shè)計(jì) 對(duì)于測(cè)量系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，精度是一個(gè)重要的性能指標(biāo)，在本課題設(shè)計(jì)的測(cè)量系統(tǒng)中，除了硬件中的濾波設(shè)計(jì)，還通過(guò)軟件設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器的方法提高測(cè)量精度。 本設(shè)計(jì)使用的是中位值平均濾波法（ 亦 稱防脈沖干擾平均濾波法），這種方法相當(dāng)于“中位值濾波法”和 “算術(shù)平均濾波法” 的 結(jié) 合 ，即連續(xù)采樣 N個(gè)數(shù)據(jù)， 去掉 X個(gè)最大值和最小值，然后計(jì)算 N2X 個(gè)數(shù)據(jù)的平均值。 這種濾波方法融合了中位值濾波法和算術(shù)平均濾波法的優(yōu)點(diǎn)，能有效地消除脈沖干擾所引起的采樣值偏差。 由于本設(shè)計(jì)所使用的單片機(jī)主頻較高，且 電子秤的重量顯示速度要求不高，所以 連續(xù)采集 12 個(gè)數(shù)據(jù)， 去掉 1個(gè)最大值和 1個(gè)最小值取平均數(shù)。 濾波程序如下： u32 HX711_val_filtered(void) { u32 Sam[12],tmpmax,tmpmin,sum=0,Average。 u8 i。 for(i=0。i12。i++) { Sam[i]=Read_HX711()。 if(i==0) { tmpmax=Sam[0]。 tmpmin=Sam[0]。 } 30 if(i0) { if(Sam[i]tmpmax) tmpmax=Sam[i]。 if(Sam[i]tmpmin) tmpmin=Sam[i]。 } } for(i=0。i12。i++) { if(!(Sam[i]==tmpmax||Sam[i]==tmpmin)) { sum=sum+Sam[i]。 } } Average=sum/(122)。 return Average。 }[5] 31 結(jié) 論 經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)試和與標(biāo)準(zhǔn)值的對(duì)比，本設(shè)計(jì) 成品 語(yǔ)音電子秤完成了所有預(yù)期功能， 誤差在 177。2g范圍內(nèi)，分度值 達(dá)到 1