中级
30 分钟

使用AD7780和MK64FN1M0VDC12实现数据驱动的精确重量测量

重量重要,精度至关

Load Cell 5 Click with Clicker 2 for Kinetis

已发布 6月 26, 2024

点击板

Load Cell 5 Click

开发板

Clicker 2 for Kinetis

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

MK64FN1M0VDC12

通过准确的体重追踪实现您的健康目标,助您取得个性化的进步。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Load Cell 5 Click基于Analog Devices的AD7780,这是一款针脚可编程、低功耗、低漂移的24位ΣΔ ADC,包含一个PGA并使用内部时钟。AD7780通常只消耗330μA,简化了这种称重系统设计,因为大多数系统构建模块已经在芯片上。AD7780有两种滤波器选项,可通过FIL引脚选择(低状态 - 16.7Hz,高状态 - 10Hz)和一种掉电模式,允许用户在不进行转换时关闭桥传感器的电源并关闭AD7780,提高电池寿命。由于AD7780为称重系统提供了一体化解决方案,它直接与称重传感器接口。所需的唯一外部组件也在Click板™上,这些组件是模拟输入的滤波器和用于EMC目的的参考引脚上的电容器。来自称重传感器的低电平信号通过

AD7780的内部PGA放大,该PGA通过mikroBUS™插座的PWM引脚(标记为GN)编程,操作增益为128或1。然后,AD7780的转换结果通过SPI串行接口发送到MCU,数字信息被转换为重量。此Click板™使用6线称重传感器配置,具有两个感测引脚、接地、供电和两个输出连接。连接到AD7780参考输入的称重传感器差分SENSE线创建了一个对电源激励电压的低频变化免疫的比率配置。这些感测引脚连接到惠斯通电桥的高低侧,无论因电线电阻导致的电压降如何,都可以精确测量电压。AD7780有单独的模拟和数字电源引脚。模拟和数字电源彼此独立,可以是不同的或通过AVDD SEL跳线实现的相同电位。此功能允许选择AD7780电源供应在外

部电源(2.7 - 5.25V)和通过mikroBUS™轨道供应的逻辑电压电平之间。Load Cell 5 Click通过双用途的DOUT/RDY线使用标准SPI接口与MCU通信。该线可以作为SPI接口的常规数据输出引脚或数据就绪引脚(中断),标记为RDY并路由到mikroBUS插座的INT引脚。此外,它使用mikroBUS™插座上的RST引脚,通过将该引脚置于逻辑低状态来执行硬件复位功能,标记为ACTIVE的蓝色二极管用于指示设备的活动操作状态。此Click板™可以通过VCC SEL跳线选择3.3V或5V逻辑电压电平。这样,3.3V和5V的MCU都可以正确使用通信线路。此外,该Click板™配备了包含易于使用的函数和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

Load Cell 5 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Clicker 2 for Kinetis 是一款紧凑型入门开发板,它将 Click 板™的灵活性带给您喜爱的微控制器,使其成为实现您想法的完美入门套件。它配备了一款板载 32 位 ARM Cortex-M4F 微控制器,NXP 半导体公司的 MK64FN1M0VDC12,两个 mikroBUS™ 插槽用于 Click 板™连接,一个 USB 连接器,LED 指示灯,按钮,一个 JTAG 程序员连接器以及两个 26 针头用于与外部电子设备的接口。其紧凑的设计和清晰、易识别的丝网标记让您能够迅速构建具有独特功能和特性

的小工具。Clicker 2 for Kinetis 开发套件的每个部分 都包含了使同一板块运行最高效的必要组件。除了可以选择 Clicker 2 for Kinetis 的编程方式,使用 USB HID mikroBootloader 或外部 mikroProg 连接器进行 Kinetis 编程外,Clicker 2 板还包括一个干净且调节过的开发套件电源供应模块。它提供了两种供电方式;通过 USB Micro-B 电缆,其中板载电压调节器为板上每个组件提供适当的电压水平,或使用锂聚合物 电池通过板载电池连接器供电。所有 mikroBUS™ 本

身支持的通信方法都在这块板上,包括已经建立良好的 mikroBUS™ 插槽、重置按钮和几个用户可配置的按钮及 LED 指示灯。Clicker 2 for Kinetis 是 Mikroe 生态系统的一个组成部分,允许您在几分钟内创建新的应用程序。它由 Mikroe 软件工具原生支持,得益于大量不同的 Click 板™(超过一千块板),其数量每天都在增长,它涵盖了原型制作的许多方面。

Clicker 2 for Kinetis dimensions image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

1024

硅供应商

NXP

引脚数

121

RAM (字节)

262144

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Reset
PB11
RST
Filter Selection
PC4
CS
SPI Clock
PC5
SCK
SPI Data OUT
PC7
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Gain Selection
PA10
PWM
Interrupt / Data Ready
PB13
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Load Cell 5 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Clicker 2 for PIC32MZ front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Clicker 2 for Kinetis作为您的开发板开始。

Clicker 2 for PIC32MZ front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
Micro B Connector Clicker 2 Access - upright/background hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Flip&Click PIC32MZ MCU step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

该库包含 Load Cell 5 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • loadcell5_set_power_mode - Load Cell 5 设置电源模式的函数

  • loadcell5_read_adc - Load Cell 5 读取ADC数据的函数

  • loadcell5_get_weight - Load Cell 5 获取重量的函数

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * @file main.c
 * @brief LoadCell5 Click example
 *
 * # Description
 * This library contains API for Load Cell 5 Click driver.
 * The library initializes and defines the SPI bus drivers to read status and ADC data. 
 * The library also includes a function for tare, calibration and weight measurement.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * The initialization of SPI module, log UART, and additional pins
 * and performs the power on. Sets tare the scale, calibrate scale 
 * and start measurements. 
 *
 * ## Application Task
 * This is an example that demonstrates the use of the Load Cell 5 click board.
 * The Load Cell 5 click board can be used to measure weight,
 * shows the measurement of scales in grams [ g ].
 * Results are being sent to the Usart Terminal where you can track their changes.
 *
 * @author Nenad Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "loadcell5.h"

static loadcell5_t loadcell5;
static log_t logger;

static uint8_t status_val;
static uint32_t adc_val;

static loadcell5_data_t cell_data;
static float weight_val;

void application_init ( void ) {
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    loadcell5_cfg_t loadcell5_cfg;  /**< Click config object. */

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, " Application Init " );

    // Click initialization.

    loadcell5_cfg_setup( &loadcell5_cfg );
    LOADCELL5_MAP_MIKROBUS( loadcell5_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag  = loadcell5_init( &loadcell5, &loadcell5_cfg );
    if ( init_flag == SPI_MASTER_ERROR ) {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }

    loadcell5_default_cfg ( &loadcell5 );
    log_info( &logger, " Application Task " );
    Delay_ms( 500 ); 
    
    log_printf( &logger, "-------------------------\r\n");
    log_printf( &logger, "     Tare the scale :    \r\n");
    log_printf( &logger, "- - - - - - - - - - - - -\r\n");
    log_printf( &logger, " >> Remove all object << \r\n");
    log_printf( &logger, "- - - - - - - - - - - - -\r\n");
    log_printf( &logger, " In the following 10 sec \r\n");
    log_printf( &logger, " please remove all object\r\n");
    log_printf( &logger, "     from the scale.     \r\n");
    Delay_ms( 10000 );

    log_printf( &logger, "-------------------------\r\n");
    log_printf( &logger, "    Start tare scales    \r\n");
    loadcell5_tare ( &loadcell5, &cell_data );
    Delay_ms( 500 );

    log_printf( &logger, "-------------------------\r\n");
    log_printf( &logger, "   Tarring is complete   \r\n");
    log_printf( &logger, "-------------------------\r\n");
    log_printf( &logger, "    Calibrate Scale :    \r\n");
    log_printf( &logger, "- - - - - - - - - - - - -\r\n");
    log_printf( &logger, "   >>> Load etalon <<<   \r\n");
    log_printf( &logger, "- - - - - - - - - - - - -\r\n");
    log_printf( &logger, " In the following 10 sec \r\n");
    log_printf( &logger, "place 100g weight etalon\r\n");
    log_printf( &logger, "    on the scale for     \r\n");
    log_printf( &logger, "   calibration purpose.  \r\n");
    Delay_ms( 10000 );

    log_printf( &logger, "-------------------------\r\n");
    log_printf( &logger, "    Start calibration    \r\n");

    if ( loadcell5_calibration ( &loadcell5, LOADCELL5_WEIGHT_100G, &cell_data ) == LOADCELL5_OK ) {
        log_printf( &logger, "-------------------------\r\n");
        log_printf( &logger, "    Calibration  Done    \r\n");

        log_printf( &logger, "- - - - - - - - - - - - -\r\n");
        log_printf( &logger, "  >>> Remove etalon <<<  \r\n");
        log_printf( &logger, "- - - - - - - - - - - - -\r\n");
        log_printf( &logger, " In the following 10 sec \r\n");
        log_printf( &logger, "   remove 100g weight   \r\n");
        log_printf( &logger, "   etalon on the scale.  \r\n");
        Delay_ms( 10000 );
    }
    else {
        log_printf( &logger, "-------------------------\r\n");
        log_printf( &logger, "   Calibration  Error   \r\n");
        for ( ; ; );
    }

    log_printf( &logger, "-------------------------\r\n");
    log_printf( &logger, "   Start measurements :  \r\n");
    log_printf( &logger, "-------------------------\r\n");
}

void application_task ( void ) {   
    weight_val = loadcell5_get_weight( &loadcell5, &cell_data );

    log_printf(&logger, "   Weight : %.2f g\r\n", weight_val );

    Delay_ms( 1000 );
}

void main ( void ) {
    application_init( );

    for ( ; ; ) {
        application_task( );
    }
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

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