華東交通大學(xué) 機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)課程設(shè)計(jì)

1、測(cè)試技術(shù)課程設(shè)計(jì)課題：基于arduino的超重警報(bào)裝置 學(xué) 院： 機(jī)電與車輛工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)： 車輛工程姓 名： 學(xué) 號(hào)： 目 錄一、設(shè)計(jì)目的3二、設(shè)計(jì)要求3三、設(shè)計(jì)任務(wù)3四、電路的總體結(jié)構(gòu)4五、課程設(shè)計(jì)進(jìn)度7六、標(biāo)定7七、學(xué)習(xí)心得8附錄一：9一、設(shè)計(jì)目的 1. 學(xué)會(huì)應(yīng)用Arduino設(shè)計(jì)一個(gè)在超重時(shí)會(huì)有警報(bào)音和信息顯示的裝置。2. 能夠通過設(shè)計(jì)掌握獨(dú)立分析和解決實(shí)際問題的能力。3. 通過設(shè)計(jì)掌握Arduino的使用，并了解壓力傳感器的工作原理。4. 學(xué)會(huì)使用和查找設(shè)計(jì)有關(guān)的書籍和資料。5. 學(xué)會(huì)撰寫課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告， 培養(yǎng)闡述，寫作與表達(dá)能力。二、設(shè)計(jì)要求1.測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)的基本理論為指導(dǎo)，將

2、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)分為電路設(shè)計(jì)和編程，電路設(shè)計(jì)是指將Arduino與壓力傳感器連接起來，并連接其他模塊設(shè)計(jì)出超重警報(bào)器的裝置；編程指通過Arduino軟件對(duì)系統(tǒng)發(fā)出指令實(shí)現(xiàn)物體超重時(shí)發(fā)出警報(bào)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(huì)使用液晶屏和分辨率的調(diào)整以及對(duì)整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的調(diào)試。三、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)試物體重量的電路，測(cè)定物體重量并判斷該物體是否超重，通過放大電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，并通過結(jié)論對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的處理，未超重則顯示測(cè)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(gè)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(zhǔn)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(hào)放大128倍，然后再做處理。3、LCD1602 液晶顯示屏，能夠同時(shí)顯示16x2 即32 個(gè)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(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。它由若干個(gè)5X7 或者5X11 等點(diǎn)陣字符位組成，每

4、個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)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?yàn)槿绱怂运荒芎芎玫仫@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(gè)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(shí)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(duì)比度，對(duì)比度過高或過低均會(huì)使屏幕無法正常顯示，會(huì)顯示一片黑或者一片亮光，我采用接入滑動(dòng)電阻器進(jìn)行調(diào)整以正常顯示。圖3

5、 LCD1602液晶顯示屏與Arduin4.超重報(bào)警裝置實(shí)現(xiàn)的原理非常簡(jiǎn)單，一句話表述就是：壓力傳感器有一個(gè)自己的限值（5kg）,當(dāng)質(zhì)量未超過限值5kg時(shí)，液晶屏則會(huì)顯示該物體的重量，蜂鳴器不會(huì)發(fā)出聲響；當(dāng)物體質(zhì)量超過限值5kg時(shí)，液晶屏則會(huì)顯示“over”字樣，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出聲響來提醒超重,當(dāng)物體離開傳感器，蜂鳴器響聲延遲兩秒。當(dāng)超重時(shí)，液晶屏上雖不顯示重量，但在電腦上可以進(jìn)行串口顯示超重時(shí)的重量，這樣就可以進(jìn)行遠(yuǎn)程警報(bào)。 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(jì)進(jìn)度準(zhǔn)備好需要的模塊，將線路接好，寫好程序基本實(shí)現(xiàn)

6、超重報(bào)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(biāo)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(hào)已經(jīng)經(jīng)過其模塊內(nèi)部信號(hào)調(diào)理電路（放大電路）進(jìn)行處理，再通過其程序進(jìn)行計(jì)算和處理，就能夠得到關(guān)于距離測(cè)重物體的重量的數(shù)據(jù) ,不用特別進(jìn)行標(biāo)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(duì)各個(gè)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(huì)了制作一個(gè)簡(jiǎn)單測(cè)試系統(tǒng)所需要的步驟先是編寫程序和連線,然后標(biāo)定誤差分析。剛開始所設(shè)想的功能最終覺得實(shí)現(xiàn)起來太簡(jiǎn)單，所以想多添加幾個(gè)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(gè)模塊之間的聯(lián)系以及數(shù)據(jù)是如何進(jìn)行傳輸?shù)摹rduino是一個(gè)開源的系統(tǒng)，可以通過互聯(lián)網(wǎng)下載免費(fèi)獲得庫文件，從而大大簡(jiǎn)化了程序開發(fā)工作。對(duì)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(duì)著引腳圖，像LED的連線會(huì)相對(duì)來說復(fù)雜一些，因?yàn)橐B很多根線比較多的引腳，還要接入電阻調(diào)節(jié)背光。因?yàn)楸彻馓粱蛘咛稻蜁?huì)看不清你所要顯示的東西。其他模塊的連線都比較簡(jiǎn)單。主要問題還是在編寫程序上，一開始對(duì)于程序不是很懂也不知道怎么把各個(gè)模塊連接在一起，然后向同學(xué)求教，大致對(duì)程序有個(gè)了解，然后開始把各個(gè)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(shí)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(jì)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(shí)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(shí)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("