一、项目介绍+设计思路

该项目是设计一个基于树莓派Pico的以意法半导体（ST）的LPS22HH为压力传感器的电子秤方案。

设计思路是 选定一个压力传感器反馈外界压力变化，由运放将变化的电压放大（也许不用），然后交由微处理器（树莓派Pico）进行数据采集和处理。

二、设计方向的市场介绍

在网上搜索电子秤，大多精度都在0.1g，测量范围在1-3kg之内，这是市场需求和器件性能妥协的结果；

回到本项目，追求的是更高的精度，由下方‘四’的元器件介绍中的计算结果可知，单片传感器的理论精度在5.1mg，相比于0.1g提升了约20倍，但相对应的测量范围也小了很多，可以通过增删压力传感器的个数来增大测量范围，相对应的测量精度也会有变化，这算是美中不足。

三、方案框图+Scheme-it工具介绍

Scheme-it 是一款在线原理图和图表绘制工具，能让人在浏览器网页中创建并分享自己的技术布局设计。该工具包括了构建电路所需的一整套原理图符号以及集成式 Digi-Key 目录，支持将产品图片和图像插入您的设计中。该工具还包括一个集成式物料清单 (BOM)，以便您将每个通用符号或制造商元件与一个 Digi-Key 零件编号相关联。

本项目的方案框图就是在Scheme-it中设计的。

本方案的框图链接：https://www.digikey.cn/schemeit/project/electronic-scale-16295abb278e46608ed400c323f0c22f

下面对框图中主要元器件作简单的介绍：

1.微处理器——树莓派Pico

• 双核 Arm Cortex-M0 + @ 133MHz
• 芯片内置 264KB SRAM 和 2MB 的板载闪存
• 通过专用 QSPI 总线支持最高 16MB 的片外闪存
• DMA 控制器
• 30 个 GPIO 引脚，其中 4 个可用作模拟输入

• 2 个 UART、2 个 SPI 控制器和 2 个 I2C 控制器
• 16 个 PWM 通道
• USB 1.1 主机和设备支持
• 8 个树莓派可编程 I/O（PIO）状态机，用于自定义外围设备支持
• 支持 UF2 的 USB 大容量存储启动模式，用于拖放式编程

本项目中用Pico可作模拟输入的GPIO引脚来直接采集电信号，反映到代码中是一段循环。

树莓派Pico支持休眠状态，配合压触开关，可以实现低能耗快速唤醒。

2.运算放大器——LM358

• 在单个封装中集成两个运算放大器
• 宽电源范围
• 单电源 - 3V 至 32V
• 双电源 – ±1.5V 至 ±16V
• 输入差分电压范围 ±32
• 低电源电流 – 700uA
• 输入共模电压范围 -0.3 至 32
• 两个运算放大器的单电源可实现可靠运行
• 结温 150˚C
• 工作环境温度 – 0˚C 至 70˚C
• 储存温度范围 - 65˚C 至 150˚C
• 焊针温度 – 260 ˚C（10 秒 – 规定）
• 短路保护输出
• 可用封装：TO-99、CDIP、DSBGA、SOIC、PDIP、DSBGA

LM358放大来自压力传感器的电压变化，如果电压变化不用放大幅度也够的话，那放大部分可舍弃。

3.显示器——0.96寸SPI OLED屏显示模块

• 显示颜色 白色、蓝色、黄蓝双色
• 尺寸 96(inch)
• 类型 OLED
• 驱动芯片 SSD1306
• 分辨率 128*64 (Pixel)
• 模块接口 3-line、4-line SPI、IIC interface
• 有效显示区域(AA区) 744x10.864 (mm)
• 触摸屏类型 无触摸屏
• 触摸IC 无触摸IC
• 模块PCB底板尺寸 3x27.8 (mm)
• 工作电压 3V~5V
• 工作温度 -20℃~60℃
• 存储温度 -30℃~70℃

通过i2c协议，树莓派Pico将处理好的数据传输到显示屏然后显示。

4.压力传感器——LPS22HH

• 260至1260 hPa绝对压力范围
• 电流消耗低至4 μA
• 绝对压力精度：0.5 hPa
• 低的压力传感器噪声：0.65 Pa
• 高性能TCO：0.65 Pa/°C
• 嵌入式温度补偿
• 24位气压数据输出
• ODR从1 Hz到200 Hz

• SPI、I²C或MIPI I3C^SM接口
• 嵌入式FIFO
• 中断功能：数据就绪、FIFO标志、压力门限
• 供电电压范围为1.7至3.6 V
• 高抗震性：22,000 g
• 小而薄的封装
• 符合ECOPACK^®无铅标准

具体应用见下。

四、方案中所用的规定厂商元器件介绍

1.参数介绍

所用器件为意法半导体（ST）的压力传感器LPS22HH

传感器采用HLGA-10L封装，整体尺寸在2.0x2.0x0.73mm，结构紧凑，适用于小空间环境。

其量程是26-126kPa，精度是0.05kPa，最高压力为2000kPa并且内建温度补偿。

器件本身支持SPI、I2C、I3C总线，工作电压为1.7至3.6V。

2.应用介绍

根据上面的参数，我们通过计算换算出单片传感器的工作范围和精度。

传感器面积 S=2mm×2mm=4mm^2

取重力加速度为9.8，则kPa和 换算关系为1 kPa=0.102 g/mm^2

故量程为2.652-12.852g

精度为0.0051g

五、对本大赛的心得体会

本人是电子信息工程专业的，但在此之前对于单片机项目只有一门实践课，本次Fastbond给了我一个很好的熟练自己单片机项目实践的机会，同时阶段一的完成难度低，这对于我这种单片机新手来说很是友好。另外在直播课中，除了电子森林自有项目，主讲工程师还给我们介绍了诸如ElectronicsHub等的项目网站，一是拓宽了个人眼界，二是通过项目阅读复现有效提高单片机项目设计的技能熟练度。       

至于建议，我个人认为可以搭建一个讨论区，有疑问的可以在里面发帖讨论，相比于群聊，这种方式可以更方便地查看一个项目问题从提出到解决的整个过程，有很好的记录和查阅作用。