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30 分钟

使用ADS1230和STM32G071RB测量物体的力或重量

力计

Load Cell 7 Click with Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

Load Cell 7 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G071RB

桥接传感应用的完整前端解决方案。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Load Cell 7 Click 基于 ADS1230,这是一款来自德州仪器的高精度、低噪声、低功耗的 20 位 ΣΔ ADC,具有卓越的噪声性能。它包括一个低噪声 PGA、内部振荡器、三级 ΔΣ 调制器和四级数字滤波器,从而为桥接传感器应用提供完整的前端解决方案。ADS1230 易于配置,所有数字控制通过专用引脚完成,无需可编程寄存器。来自 ADS1230 的转换数据通过 SPI 串行接口发送到 MCU,数字信息被转换为重量。低噪声 PGA 具有可选择的增益,通过板载标记为 GAIN 

SEL 的 SMD 跳线设置为 64 和 128,分别支持 ±39mV 或 ±19.5mV 的全量程差分输入。此外,当需要更高速度时,数据可以以 10SPS 输出,具有出色的 50Hz 和 60Hz 抑制,或以 80SPS 输出。板载标记为 SPS SEL 的 SMD 跳线可以选择此功能,将其放置在标记为 10 和 80 的适当位置。ADS1230 可以进入低功耗待机模式或完全关闭的掉电模式。此 Click board™ 使用四线制负载单元配置,具有两个感应引脚和两个输出连接。连接到 AD7780 参考输

入的负载单元差分 S 线创建了一个免疫低频电源激励电压变化的比例配置。这些感应引脚连接到惠斯通电桥的高低两侧,无论由于布线电阻造成的电压降如何,电压都可以精确测量。此 Click board™ 可在 3.3V 或 5V 逻辑电压水平下工作,通过 VCC SEL 跳线选择。这种方式使得 3.3V 和 5V 的 MCU 都可以正确使用通信线路。此外,这款 Click board™ 配备了一个包含易于使用的函数库和示例代码的库,可以作为进一步开发的参考。

Load Cell 7 Click top side image
Load Cell 7 Click bottom side image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32G071RB MCU 提供了一种经济高效且灵活的平台,供开发者探索新想法并原型设计他们的项目。该板利用 STM32 微控制器的多功能性,使用户能够为他们的项目选择最佳的性能与功耗平衡。它配备了 LQFP64 封装的 STM32 微控制器,并包含了如用户 LED(同时作为 ARDUINO® 信号)、用户和复位按钮,以及 32.768kHz 晶体振荡器用于精确的计时操作等基本组件。Nucleo-64 板设计考虑到扩展性和灵活性,它特有的 ARDUINO® Uno

V3 扩展连接器和 ST morpho 扩展引脚头,提供了对 STM32 I/O 的完全访问,以实现全面的项目整合。电源供应选项灵活,支持 ST-LINK USB VBUS 或外部电源,确保在各种开发环境中的适应性。该板还配备了一个具有 USB 重枚举功能的板载 ST-LINK 调试器/编程器,简化了编程和调试过程。此外,该板设计旨在简化高级开发,它的外部 SMPS 为 Vcore 逻辑供电提供高效支持,支持 USB 设备全速或 USB SNK/UFP 全速,并内置加密功能,提升了项目的功效

和安全性。通过外部 SMPS 实验的专用连接器、 用于 ST-LINK 的 USB 连接器以及 MIPI® 调试连接器,提供了更多的硬件接口和实验可能性。开发者将通过 STM32Cube MCU Package 提供的全面免费软件库和示例得到广泛支持。这些,加上与多种集成开发环境(IDE)的兼容性,包括 IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM 和 STM32CubeIDE,确保了流畅且高效的开发体验,使用户能够充分利用 Nucleo-64 板在他们的项目中的能力。

Nucleo 64 with STM32G071RB MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M0

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

36864

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-64 配备了两个专有的 mikroBUS™ 插座,使得所有的 Click board™ 设备都可以轻松地与 STM32 Nucleo-64 开发板连接。这样,Mikroe 允许其用户从不断增长的 Click boards™ 范围中添加任何功能,如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。您可以使用超过 1537 个 Click boards™,这些 Click boards™ 可以堆叠和集成。STM32 Nucleo-64 开发板基于 64 引脚封装的微控制器,采用 32 位 MCU,配备 ARM Cortex M4 处理器,运行速度为 84MHz,具有 512Kb Flash 和 96KB SRAM,分为两个区域,顶部区域代表 ST-Link/V2 调试器和编程器,而底部区域是一个实际的开发板。通过 USB 连接方便地控制和供电这些板子,以便直接对 Nucleo-64 开发板进行编程和高效调试,其中还需要额外的 USB 线连接到板子上的 USB 迷你接口。大多数 STM32 微控制器引脚都连接到了板子左右边缘的 IO 引脚上,然后连接到两个现有的 mikroBUS™ 插座上。该 Click Shield 还有几个开关,用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换器,使用任何 Click board™,无论 Click board™ 是否在 3.3V 或 5V 逻辑电压电平下运行。一旦将 STM32 Nucleo-64 开发板与我们的 Click Shield for Nucleo-64 连接,您就可以访问数百个工作于 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的 Click boards™。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
SPI Chip Select
PB12
CS
SPI Clock
PB3
SCK
SPI Data OUT
PB4
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
NC
NC
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 7 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32G071RB MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32F401RE MCU front image hardware assembly
LTE IoT 5 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
LTE IoT 5 Click complete accessories setup image hardware assembly
Nucleo-64 with STM32XXX MCU Access MB 1 Mini B Conn - 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
Clicker 4 for STM32F4 HA 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 7 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • loadcell7_tare_scale - 此函数计算 @b ctx->tare_scale,即空容器的原始 ADC 读数。

  • loadcell7_calibrate_weight - 此函数通过计算输入校准重量的 @b ctx->weight_scale 来校准重量。

  • loadcell7_get_weight - 此函数计算货物的重量(单位:克)。

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 Load Cell 7 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of Load Cell 7 click by measuring the weight
 * in grams of the goods from the load cell sensor connected to the click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and reads the tare scale of the empty container, and after
 * that, it calibrates the weight scale with a known calibration weight.
 *
 * ## Application Task
 * Reads the net weight of the goods in grams approximately once per second and logs the
 * results on the USB UART. 
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "loadcell7.h"

// Enter below the weight in grams of the goods with a known weight which 
// you will use to calibrate the scale weight.
#define LOADCELL7_CALIBRATION_WEIGHT_G  1000.0

static loadcell7_t loadcell7;
static log_t logger;

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    loadcell7_cfg_t loadcell7_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.
    loadcell7_cfg_setup( &loadcell7_cfg );
    LOADCELL7_MAP_MIKROBUS( loadcell7_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( SPI_MASTER_ERROR == loadcell7_init( &loadcell7, &loadcell7_cfg ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_printf( &logger, " Remove all goods from the scale in the following 5 sec.\r\n");
    Delay_ms ( 5000 );
    log_printf( &logger, " Calculating tare scale...\r\n");
    if ( LOADCELL7_OK == loadcell7_tare_scale ( &loadcell7 ) ) 
    {
        log_printf( &logger, " Tarring complete!\r\n\n");
    }
    else 
    {
        log_error( &logger, " Calculating tare scale.");
        for ( ; ; );
    }
    
    log_printf( &logger, " Place a %ug calibration weight on the scale in the following 5 sec.\r\n", 
                ( uint16_t ) LOADCELL7_CALIBRATION_WEIGHT_G );
    Delay_ms ( 5000 );
    log_printf( &logger, " Calibrating weight...\r\n");
    if ( LOADCELL7_OK == loadcell7_calibrate_weight ( &loadcell7, LOADCELL7_CALIBRATION_WEIGHT_G ) ) 
    {
        log_printf( &logger, " Calibration complete!\r\n\n");
    }
    else 
    {
        log_error( &logger, " Calibrating weight.");
        for ( ; ; );
    }

    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void )
{
    float weight;
    if ( LOADCELL7_OK == loadcell7_get_weight ( &loadcell7, &weight ) ) 
    {
        log_printf(&logger, " Weight : %.2f g\r\n", weight );
    }
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

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