一种记录读数的电子秤及称重方法

本发明涉及一种记录读数的电子秤及称重方法，尤其涉及电子秤读数处理。

背景技术：

1、电子秤在工业、商业和家庭中广泛应用，用于称量各种物品的重量。传统的电子秤通常只能显示称重结果，用户需要手动记录数据。这种方法不仅费时，而且容易出错，特别是在需要记录大量数据的情况下。手动记录的过程不仅耗费人力资源，还可能导致数据的准确性和一致性问题。随着数据处理需求的增加，用户迫切需要一种能够自动记录称重数据的电子秤，以提高工作效率和数据的准确性。

2、现有技术中，也有一些电子秤具备数据存储功能，但其数据存储往往局限于设备内部，用户仍需手动将数据导出到计算机或其他设备中进行处理。这种方法虽然比完全手动记录有所改进，但仍然存在诸多不便，无法满足现代化数据处理的需求。

技术实现思路

1、本发明提供一种记录读数的电子秤及称重方法，解决现有技术中手动记录大量数据繁琐且容易出错的问题。

2、本发明为了解决上述技术问题，提供了一种记录读数的电子秤，包括：

3、分别与微控制器连接的oled显示屏、称重传感器、数据存储模块、数显屏，

4、所述显示屏用于显示微控制器的串口连接状态和重量数据，串口连接状态用于了解否连接第三方设备，连接信号和传输速度；

5、所述称重传感器用于获取物品的重量数据，

6、所述数据存储模块用于存储微控制器传输的重量数据，

7、所述数显屏用于显示物品的重量数据，

8、所述微控制器接收到称重传感器传来的重量数据后，对重量数据进行平滑处理，并传输处理后重量数据至数据存储模块以存储以及传输至显示屏和数显屏进行显示。

9、进一步的，所述称重传感器与微控制器依次连接差分放大器、滤波电路模块和adc模块；

10、所述差分放大器用于对称重传感器获取的物品的重量数据的模拟信号进行放大；所述差分放大器的带宽为1，10mhz，压摆率为35v/us，增益范围为2-10000倍;

11、所述滤波电路模块用于对重量数据的模拟信号进行滤波；

12、所述adc模块用于重量数据的模拟信号转化为数字信号。

13、进一步的，所述数据存储模块与微控制器相连接，用于记录称重后的重量数据，所述微控制器通过电源开关连接电源模块，用于控制电源模块的接入。

14、进一步的，所述微控制器还与第三方设备通过通信模块进行串口连接，微控制器调用数据存储模块存储的重量数据并通过串口发送至第三方设备中，进行存储、读取和写入，第三方设备还可将写入的重量数据传回显示屏进行显示。

15、进一步的，所述微控制器还连接三个按键，包括：确认键，开关键和去皮键，

16、确认键是确认当前测量的重量数据并使之储存至数据存储模块中，

17、开关键使电子秤从关机状态进入开机状态，

18、去皮键去除秤盘上的“无质量”的称量物品的重量。

19、第二方面，本发明提供了一种基于上述记录读数的电子秤的称重方法，包括以下步骤：

20、检查电子秤的所有组件是否正常，并连接电源，确保电子秤通电正常；

21、启动和初始化电子秤，打开外部第三方设备上的蓝牙或wifi功能，搜索并连接到电子秤的通信模块，以使外部第三方设备识别到电子秤；

22、进行称重传感器的校准后，将待测物品放置在电子秤的称重台上进行称重，通过信号放大，滤波、数模转化操作后，微控制器对数据进行平滑处理，将平滑处理后重量数据的数值输出至数显屏上显示，待数值稳定后使用确认键进行确认，并将重量数据的数值传输至数据存储模块进行存储；

23、将确认的重量数据通过通信模块与第三方设备进行数据传输，使其在第三方设备的excel中记录待测物品的重量数据；

24、第三方设备根据接收的记录待测物品的重量数据，建立相应的数据库，并将相应的重量数据根据时间线保存于本地的数据库中以及将记录待测物品的重量数据的excel表格传输至显示屏显示。

25、进一步的，所述启动和初始化电子秤包括：

26、微控制器对系统时钟、gpio模块、usart模块和adc模块进行函数的调用并设置adc模块采样通道来完成电子秤的启动和初始化工作，具体包括：

27、微控制器调用hal_init()函数初始化hal库；

28、微控制器调用systemclock_config()函数配置系统时钟；

29、微控制器调用mx_gpio_init()函数初始化gpio模块；

30、微控制器调用mx_usart2_uart_init()函数初始化usart模块；

31、微控制器调用mx_adc1_init()函数初始化adc模块。

32、进一步的，所述微控制器对数据进行程序滤波，将程序滤波后重量数据的数值输出至数显屏上显示，包括：

33、所述微控制器通过调用hal库中的的hal_adc_start()函数启动adc模块，并调用hal库中hal_adc_pollforconversion()函数等待adc模块将待测物品的重量数据的模拟信号进行转化，随后调用hal库中的hal_adc_getvalue()函数获取待测物品的重量数据的adc值 ；

34、其中：为第i个待测物品的第t次测试重量数据，t≥2；

35、对获取的进行处理，设定初始状态估计值和误差协方差矩阵来简化初始条件方便进行递归运算，随着迭代过程的更新，初始状态逐渐被新的测量值修正，从而收敛到真实状态；

36、根据当前状态设定状态转移方程f()和测量方程h()：

37、

38、

39、其中，是第i个待测物品在t+1时刻测试的重量数据, 是第i个待测物品在t时刻的误差协方差矩阵，wi是过程噪声，vi是测量噪声;

40、根据当前t时刻的状态预测下一个t+1时刻的状态，

41、

42、

43、其中，ft为对状态转移方程f()的雅可比矩阵, 表示第i个待测物品在时刻t+1的重量数据的状态预测，且基于时刻t的状态估计；

44、表示第i个待测物品在时刻t+1的误差协方差矩阵的状态预测，且基于时刻t的状态估计；

45、随后更新状态进行计算增益kt：

46、

47、根据预测值xi更新状态估计：

48、

49、更新误差协方差矩阵:

50、

51、其中：表示在时刻t的状态估计，结合了时刻t的预测和实际测量值，

52、h为h()的测量矩阵，一般为单位矩阵；

53、根据上述步骤讲转换为估计值，并将估计值输送至数据存储模块进行存储，以及传输至显示屏和数显屏进行显示。

54、进一步的，所述将确认的重量数据通过通信模块与第三方设备进行数据传输，使其在第三方设备的excel中记录待测物品的重量数据，包括：

55、微控制器与第三方设备通过通信模块进行通信，将确认的重量数据使用aes加密将数据加密后，通过uart发送到第三方设备；

56、通过第三方设备定义16字节的aes密钥，使用decrypt_data 函数进行解密，将加密的数据解密为可编辑的重量数据；

57、通过引入pandas.mysql数据库来进行配置参数使第三方设备接入excel和数据库，随后创建空的dateframe来存储解密后的重量数据，并使用pd.excelwrite()来进行重量数据的写入，最终在excel表格中出现相应的重量数据。

58、本发明提出了一种记录读数的电子秤及称重方法，采用高精度称重传感器的量程，其将重量信号转换为电信号，可通过微控制器进行滤波处理从而提高其精准度，保证了其精度和准确度。

59、本发明称重称重方法减少了在测量过程中的各种干扰因素的影响，例如环境振动、电子噪声等，这些干扰导致测量数据波动不稳定，通过结合多次测量并根据系统的状态进行预测和更新，平滑这些波动，提供更稳定的重量估计，提高测量精度。

60、本发明的称重方法能够通过无线通信模块将称重数据实时传输到外部设备上的excel数据记录软件中，从而实现数据的自动化记录和管理，且电子天平智能化程度高，稳定可靠，精度高，可以满足日常学校，科研院所等的试验安排，具有良好的发展前景，可以进行大规模的推广。