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30 分钟

使用AD7780和PIC18F57Q43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 Curiosity Nano with PIC18F57Q43

已发布 6月 26, 2024

点击板

Load Cell 5 Click

开发板

Curiosity Nano with PIC18F57Q43

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC18F57Q43

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

PIC18F57Q43 Curiosity Nano 评估套件是一款尖端的硬件平台,旨在评估 PIC18-Q43 系列内的微控制器。其设计的核心是包含了功能强大的 PIC18F57Q43 微控制器(MCU),提供先进的功能和稳健的性能。这个评估套件的关键特点包括一个黄 色用户 LED 和一个响应灵敏的机械用户开关,提供无

缝的交互和测试。为一个 32.768kHz 水晶振荡器足迹提供支持,确保精准的定时能力。套件内置的调试器拥有一个绿色电源和状态 LED,使编程和调试变得直观高效。此外,增强其实用性的还有虚拟串行端口 (CDC)和一个调试 GPIO 通道(DGI GPIO),提供广泛的连接选项。该套件通过 USB 供电,拥有由

 MIC5353 LDO 调节器提供支持的可调目标电压功能,确保在 1.8V 至 5.1V 的输出电压范围内稳定运行,最大输出电流为 500mA,受环境温度和电压限制。

PIC18F57Q43 Curiosity Nano double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

PIC

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

Microchip

引脚数

48

RAM (字节)

8196

你完善了我!

配件

Curiosity Nano Base for Click boards 是一款多功能硬件扩展平台,专为简化 Curiosity Nano 套件与扩展板之间的集成而设计,特别针对符合 mikroBUS™ 标准的 Click 板和 Xplained Pro 扩展板。这款创新的基板(屏蔽板)提供了无缝的连接和扩展可能性,简化了实验和开发过程。主要特点包括从 Curiosity Nano 套件提供 USB 电源兼容性,以及为增强灵活性而提供的另一种外部电源输入选项。板载锂离子/锂聚合物充电器和管理电路确保电池供电应用的平稳运行,简化了使用和管理。此外,基板内置了一个固定的 3.3V 电源供应单元,专用于目标和 mikroBUS™ 电源轨,以及一个固定的 5.0V 升压转换器,专供 mikroBUS™ 插座的 5V 电源轨,为各种连接设备提供稳定的电力供应。

Curiosity Nano Base for Click boards accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Reset
PA7
RST
Filter Selection
PD4
CS
SPI Clock
PC6
SCK
SPI Data OUT
PC5
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Gain Selection
PB0
PWM
Interrupt / Data Ready
PA6
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

Curiosity Nano Base for Click boards front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Curiosity Nano with PIC18F57Q43作为您的开发板开始。

Curiosity Nano Base for Click boards front image hardware assembly
Charger 27 Click front image hardware assembly
PIC18F47Q10 Curiosity Nano front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Charger 27 Click complete accessories setup image hardware assembly
Board mapper by product8 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
PIC18F57Q43 Curiosity 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

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");
    // 10 seconds delay
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );

    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");
    // 10 seconds delay
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );

    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");
        // 10 seconds delay
        Delay_ms ( 1000 );
        Delay_ms ( 1000 );
        Delay_ms ( 1000 );
        Delay_ms ( 1000 );
        Delay_ms ( 1000 );
        Delay_ms ( 1000 );
        Delay_ms ( 1000 );
        Delay_ms ( 1000 );
        Delay_ms ( 1000 );
        Delay_ms ( 1000 );
    }
    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 );
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

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

额外支持

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