传感器原理及应用实践.docx
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传感器原理及应用实践.docx
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传感器原理及应用实践
《传感器原理及应用》(实践)课程考核方案
考期:
202204考期
课程性质:
□理论实践
适用专业:
080905物联网工程
学分:
1
一、课程考查目的与要求
1、考查目的:
(1)熟悉常用传感器的原理,学会构建模拟量传感器的数字化处理,或数字式传感器的应用;
(2)掌握单片机的编程方法,完成传感器数据的读取。
2、考查要求:
通过单片机学习资料自行上机,能够根据实际工程问题,选择合适的传感器进行相应的数据读取,最终提交实验报告。
二、考查内容
1、单片机的相关知识,如单片机的结构、定时器、A/D和D/A转换、通用输入输出接口等;
2、单片机编程相关知识;
3、某模拟或数字(集成)传感器的原理;
4、编写获取传感器数据的程序。
三、课程学习资料
1、传感器原理及应用实践课程考核材料说明;
2、传感器原理及应用实践报告模板;
四、实验报告要求
1、格式:
采用统一的格式模板。
2、字数:
1000字及以上。
《传感器原理及应用》实验报告
姓名
专业
考籍号
身份证号码
实验名称:
基于STM32的电子秤采集和显示称重传感器数据的实验
所用软件设备:
STM32F103VET6、keil5、STM32CubeMX
实验目的要求:
1、熟悉传感器原理;
2、掌握使用单片机获取传感器数据的流程、方法。
3、根据ADC的知识,获取传感器数据;
4、能够将重量的数据通过数码管进行显示;
1、设计简介
随着科技进步,人们也不满足于只是体重的测量,所以现在的一些体重秤除了测量体重之外,一般还加入了体脂测量,测量身体脂肪含量,对于一些减肥的人是必备品,而且这种智能电子秤大多还加入了蓝牙,可以将每次测量的数据发送给手机APP,可以记录每次测量的数据,可以比较直观发现身体变化。
本次实验是使用STM32的ADC进行重量传感器数据的采集,将获取的重量数据通过串口输出,能够使用显示器件显示重量,并能进行重量单位克/千克的切换。
2、传感器原理及其说明
本次课题实验用到了称重式传感器,它采用金属电阻应变片组成测量桥路,利用金属电阻丝在张力作用下伸长变细,电阻增加的原理,即金属电阻随所受应变而变化的效应而制成的,能够将重量信号或压力信号转换成电量信号。
称重传感模块:
(1)它通过提供极好的随增益增大而增大的交流共模抑制比而保持最小的误差,线路噪声及谐波将由于共模抑制比在高达200Hz时仍保持恒定而受到抑制。
(2)虽然在单电源方式进行优化设计,但当它工作于双电源(±2.5~±6v)时,仍能提供优良的工作性能。
3、所选用的单片机系统结构、特点描述,及与传感器的电路连接
(1)首先STM32f103vet6共有8种模式:
4种输入模式:
浮空输入模式(GPIO_Mode_IN_FLOATING)
上拉输入模式(GPIO_Mode_IPU)
下拉输入模式(GPIO_Mode_IPD)
模拟输入模式(GPIO_Mode_AIN)
4种输出模式(反转速度2MHz、10MHz、50MHz):
普通推挽输出模式(GPIO_Mode_Out_PP)
普通开漏输出模式(GPIO_Mode_Out_OD)
复用推挽输出模式(GPIO_Mode_AF_PP)
复用开漏输出模式(GPIO_Mode_AF_OD)
其次,内核为ARM公司为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的cortex-M内核,容错性好;维护简单,自动生成基HAL库或LL库的初始代码框架;代码移植性最好,代码简练、执行效率高;
系统结构图
(3)把STM32F103VET6模块的PA0引脚称重传感器的信号AD值,其他按提示进行连接如下所示:
4、数据读取功能的详细实现(代码)
(1)本任务所使用传感器称重范围为0-500g,分辨率为1g。
称重时,如果根据物体重量数值直接显示各位数码则程序将变得复杂,程序要首先判断重量数值是0-9,10-99,100-500三个范围中的哪一个,然后再进行个位、十位、百位的数码分解,这里采用简化处理的方式,全部按照四位数值显示,不足四位的高位补零。
为方便识读,再设计一个按键做单位切换,即g和kg的转换显示。
(2)ADC,Analog-to-DigitalConverter的缩写,指模/数转换器或者模拟/数字转换器。
是指将连续变量的模拟信号转换为离散的数字信号的器件。
真实世界的模拟信号,例如温度、压力、声音或者图像等,需要转换成更容易储存、处理和发射的数字形式。
模/数转换器可以实现这个功能,在各种不同的产品中都可以找到它的身影。
STM32F103VET6有3个ADC,精度为12位,其中ADC1和ADC2都有16个外部通道,ADC3有14个外部通道。
ADC时钟配置
(3)代码:
添加头文件
在MDK-ARM中双击打开Application/User下的main.c文件,在添加头文件代码处添加key.h、trace.h、delay.h和led.h头文件
在/*USERCODEBEGINPV*/和/*USERCODEENDPV*/之间添加变量
在/*USERCODEBEGIN1*/和/*USERCODEEND1*/之间添加变量
在/*USERCODEBEGIN3*/和/*USERCODEEND3*/之间添加获取数码管显示程序代码:
5、实验测试结果(可选)
结果验证:
打开串口调试工具,单片机上电,选择连接的串口,打开串口,调节称重传感器旋钮进行灵敏度调节及校准,之后进行称重:
当我们按下按键KEY2时,数码管和串口都会输出kg的数据
数码管上看到采集到的重量的数据
6、总结
通过此次试验了解智能电子秤的整体结构和数码管的知识;掌握多段数码管的数据显示方法。
能根据MCU编程手册,利用STM32CubeMX软件,准确对引脚进行配置能利用数码管的知识,通过编写代码,正确使用数码管显示数字
能根据前面的知识,通过转换,正确将重量显示在数码管上。
(注:
空间不够可加页)
(注:
空间不够可加页)
(注:
空间不够可加页)
评分标准
----1、实验报告各项目齐全,报告内容准确、具体,有分析、有自己的见解,能正确解答思考题,可得A等(优秀)成绩。
----2、实验报告各项目齐全,报告内容准确、较具体,有分析、有自己的见解,但不能正确解答思考题;或能正确解答思考题,但缺乏分析、缺乏自己的见解,可得B等(良好)成绩。
----3、实验报告各项目齐全,报告内容准确、较具体,但缺乏分析、缺乏自己的见解,不能正确解答思考题,得C等(中等)成绩。
----4、实验报告各项目齐全,报告内容不准确、不具体,缺乏分析、缺乏自己的见解,不能正确解答思考题,得D等(及格)成绩。
----5、实验报告各项目不齐全,报告内容不准确、不具体,缺乏分析、缺乏自己的见解,不能正确解答思考题,得E等(不及格)成绩。
总体评估
评价标准:
根据以上评价指标得实验报告的成绩,结合实验表现给出综合成绩。
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- 特殊限制:
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- 关 键 词:
- 传感器 原理 应用 实践