華東交通大學(xué) 機械工程測試技術(shù)課程設(shè)計

1、測試技術(shù)課程設(shè)計課題：基于arduino的超重警報裝置 學(xué) 院： 機電與車輛工程學(xué)院專業(yè)班級： 車輛工程姓 名： 學(xué) 號： 目 錄一、設(shè)計目的3二、設(shè)計要求3三、設(shè)計任務(wù)3四、電路的總體結(jié)構(gòu)4五、課程設(shè)計進度7六、標定7七、學(xué)習(xí)心得8附錄一：9一、設(shè)計目的 1. 學(xué)會應(yīng)用Arduino設(shè)計一個在超重時會有警報音和信息顯示的裝置。2. 能夠通過設(shè)計掌握獨立分析和解決實際問題的能力。3. 通過設(shè)計掌握Arduino的使用，并了解壓力傳感器的工作原理。4. 學(xué)會使用和查找設(shè)計有關(guān)的書籍和資料。5. 學(xué)會撰寫課程設(shè)計總結(jié)報告， 培養(yǎng)闡述，寫作與表達能力。二、設(shè)計要求1.測試技術(shù)基礎(chǔ)的基本理論為指導(dǎo)，將

2、設(shè)計實驗分為電路設(shè)計和編程，電路設(shè)計是指將Arduino與壓力傳感器連接起來，并連接其他模塊設(shè)計出超重警報器的裝置；編程指通過Arduino軟件對系統(tǒng)發(fā)出指令實現(xiàn)物體超重時發(fā)出警報聲和液晶屏顯示的雙提醒的功能。2.使用Arduino，并了解壓力傳感器的原理。3.學(xué)會使用液晶屏和分辨率的調(diào)整以及對整個測試系統(tǒng)的調(diào)試。三、設(shè)計任務(wù)設(shè)計一個測試物體重量的電路，測定物體重量并判斷該物體是否超重，通過放大電路對信號進行放大，并通過結(jié)論對其進行相應(yīng)的處理，未超重則顯示測得重量；超重則液晶屏顯示超重蜂鳴器響。四、電路的總體結(jié)構(gòu)1. 電路的總體功能框圖，如圖1所示。AD模塊內(nèi)含放大電路Arduino壓力傳感器

3、帶質(zhì)量物體蜂鳴器液晶顯示屏圖1 功能框圖2.圖中所使用的AD轉(zhuǎn)換模塊是個24bit的AD模塊，24bit的AD讀出來的值為0-16777216（2的24次方），如果用5v是基準電壓，則其中AD值的1表示5/16777216=0.000298mV，所以24bit的AD去讀取mv左右的變化完全可以。其內(nèi)部自帶放大，可以把輸入信號放大128倍，然后再做處理。3、LCD1602 液晶顯示屏，能夠同時顯示16x2 即32 個字符（16 列2 行）。1602液晶顯示屏也叫1602 字符型液晶顯示屏，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊。它由若干個5X7 或者5X11 等點陣字符位組成，每

4、個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此所以它不能很好地顯示圖形，但是可以很好的顯示字符。LCD1602 是指顯示的內(nèi)容為16X2,即可以顯示兩行，每行16 個字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。表1 LCD1602 液晶顯示屏主要技術(shù)參數(shù)圖2 LCD1602液晶顯示屏實物圖表2 LCD1602 液晶顯示屏引腳說明 其與Arduinod主板連接電路圖如圖3所示。其中有引腳V0 需要接入LCD 調(diào)整電壓來調(diào)節(jié)對比度，對比度過高或過低均會使屏幕無法正常顯示，會顯示一片黑或者一片亮光，我采用接入滑動電阻器進行調(diào)整以正常顯示。圖3

5、 LCD1602液晶顯示屏與Arduin4.超重報警裝置實現(xiàn)的原理非常簡單，一句話表述就是：壓力傳感器有一個自己的限值（5kg）,當質(zhì)量未超過限值5kg時，液晶屏則會顯示該物體的重量，蜂鳴器不會發(fā)出聲響；當物體質(zhì)量超過限值5kg時，液晶屏則會顯示“over”字樣，同時蜂鳴器發(fā)出聲響來提醒超重,當物體離開傳感器，蜂鳴器響聲延遲兩秒。當超重時，液晶屏上雖不顯示重量，但在電腦上可以進行串口顯示超重時的重量，這樣就可以進行遠程警報。 圖4 壓力傳感器 5.所需器件： Arduino、壓力傳感器、面包板、液晶顯示屏、蜂鳴器、電線電阻若干等等。五、課程設(shè)計進度準備好需要的模塊，將線路接好，寫好程序基本實現(xiàn)

6、超重報警的功能，并用液晶顯示屏顯示出來，用蜂鳴器來提醒是否超重。六、標定本系統(tǒng)所采用的是壓力傳感器，內(nèi)部采用AD轉(zhuǎn)換模塊，其輸出信號已經(jīng)經(jīng)過其模塊內(nèi)部信號調(diào)理電路（放大電路）進行處理，再通過其程序進行計算和處理，就能夠得到關(guān)于距離測重物體的重量的數(shù)據(jù) ,不用特別進行標定。七、學(xué)習(xí)心得 在本次小作品的制作過程中，我通過視頻學(xué)習(xí)，對各個模塊的連線和編程有了大致的了解。例如： LCD1602液晶顯示屏、壓力傳感器的使用等。通過本次的制作，我學(xué)會了制作一個簡單測試系統(tǒng)所需要的步驟先是編寫程序和連線,然后標定誤差分析。剛開始所設(shè)想的功能最終覺得實現(xiàn)起來太簡單，所以想多添加幾個功能，就需要多加幾種程序。在

7、編寫程序過程中，能更好的理解各個模塊之間的聯(lián)系以及數(shù)據(jù)是如何進行傳輸?shù)?。Arduino是一個開源的系統(tǒng)，可以通過互聯(lián)網(wǎng)下載免費獲得庫文件，從而大大簡化了程序開發(fā)工作。對于初學(xué)者來說比較好入門。我就是通過老師給的視頻以及網(wǎng)上的資源來完成本次制作。連線主要是對著引腳圖，像LED的連線會相對來說復(fù)雜一些，因為要連很多根線比較多的引腳，還要接入電阻調(diào)節(jié)背光。因為背光太亮或者太暗就會看不清你所要顯示的東西。其他模塊的連線都比較簡單。主要問題還是在編寫程序上，一開始對于程序不是很懂也不知道怎么把各個模塊連接在一起，然后向同學(xué)求教，大致對程序有個了解，然后開始把各個模塊的程序拼接在一起，為了方便自己和別人易

8、于迅速的讀懂我的程序，還在程序必要的地方加上的注解。附錄一：程序：#include "HX711.h"#include <LiquidCrystal.h>#define TrigPin 6#define EchoPin 7/#define FM 8#define Buzzer 9LiquidCrystal lcd(12,11,5,4,3,2);int Weight = 0;void setup() Serial.begin(9600);pinMode(TrigPin, OUTPUT);pinMode(EchoPin, INPUT); lcd.begin(16,2

9、);/初始化LCD1602 lcd.print("start");/液晶顯示start delay(2000);/延時1000ms lcd.clear(); /pinMode(FM,OUTPUT);/為IO帶上拉輸入Init_Hx711();/初始化HX711模塊連接的IO設(shè)置Serial.begin(9600);Serial.print("Welcome to use!n"); Get_Maopi();/獲取毛皮delay(3000);Get_Maopi();/獲取毛皮pinMode(Buzzer,OUTPUT); digitalWrite(Buzze

10、r,LOW);/蜂鳴器初始為不鳴叫/蜂鳴器為IO輸出void loop()Weight = Get_Weight();/計算放在傳感器上的重物重量Serial.print(Weight);/串口顯示重量Serial.print(" gn");/顯示單位delay(1000);/延時1sif(Weight>5000) lcd.clear(); lcd.setCursor(0,1);/設(shè)置液晶開始顯示的指針位置 lcd.print("over");digitalWrite(Buzzer,HIGH);/蜂鳴器響 delay(2000);/延時20ms digitalWrite(Buzzer,LOW);/蜂鳴器關(guān)閉 if(5000>Weight )/&& Weight>0 lcd.clear(); lcd.setCursor(0,1); lcd.setCursor(0,0);/設(shè)置液晶開始顯示的指針位置 lcd.print("g=");/液晶顯示“g =” lcd.setCursor(0,1);/設(shè)置液晶開始顯示的指針位置 lcd.print(Weight); lcd.setCursor(4,1); lcd.print("