一、系统概述
本设计方案以STM32F103C8T6单片机为控制核心，结合高精度称重传感器、HX71124位A/D转换模块、OLED显示屏、按键输入、外部存储及电源管理电路，构建一款功能完善、性能稳定、成本合理的电子秤。设计目标包括重量测量精度达到±0.5g，量程0–5kg；具有去皮、动态稳定显示、上下限报警等实用功能；电源采用锂电池供电，支持Type-C充电；通过按键或触摸实现人机交互操作，并预留UART和I²C接口以便扩展数据通信或远程控制。整机结构紧凑，PCB尺寸控制在80mm×60mm以内，便于批量生产与维护。

二、核心控制单元选型
STM32F103C8T6是一款基于ARM Cortex-M3内核的高性能低功耗32位微控制器，主频最高可达72MHz，内部集成64KB Flash和20KB SRAM，提供丰富的外设接口（包括GPIO、USART、I²C、SPI、ADC、DMA等）。

选择理由：

1. 性能与资源匹配
   STM32F103C8T6具有足够的CPU性能来处理高精度称重数据、滤波算法及显示刷新，同时其Flash和SRAM容量能够容纳完整的固件及运行时数据。

2. 外设丰富
   方案需与HX711A/D、OLED（I²C）、按键（GPIO中断）、Type-C充电管理（USART或I²C）等模块协同工作，多路通信接口的可用性使设计更灵活。

3. 成本与供应
   STM32F103C8T6在市场上供应充足，单价约在5–7元人民币，性价比高，且有丰富的开源固件库（STM32 HAL、FreeRTOS移植等）可加速开发。

三、称重传感器与A/D转换模块

1. 称重传感器（梁式）——型号：Zemic L6G
   功能：将重量信号转换为微弱电压信号输出，量程可选5kg、10kg等规格。
   选择理由：

• 精度等级高（C3级或C6级），线性度好；

• 结构稳定、抗过载能力强；

• 配合配重调平方便；

• 国内外均有现成供应，可大批量采购。

2. 24位A/D转换模块——型号：HX711
   功能：对称重传感器的微伏级电压信号进行放大、24位高精度A/D转换，并通过二线数字接口与MCU通信。
   选择理由：

• 内置可编程增益（32、64、128），满足不同传感器的灵敏度需求；

• 24位分辨率，理论分辨率可达0.1mg级别；

• 接口简单，驱动成熟，开源库支持完善；

• 模块化封装方便PCB布局与系统集成。

四、显示与人机交互

1. OLED显示屏——型号：SSD1306 0.96英寸 I²C接口
   功能：实时显示重量数值、状态图标、单位及提示信息。
   选择理由：

• 对比度高、视角广，即使在弱光环境下也能清晰读取；

• I²C双线通信节省GPIO资源；

• 功耗低，适合电池供电；

• 控制驱动成熟，库函数丰富。

2. 按键输入模块
   功能：实现去皮、单位切换、上下限设置及清零等操作。
   选型：轻触按键（贴片型）×4，按键导线焊接至MCU的GPIO中断口。
   选择理由：

• 结构简单、成本低；

• 手感清晰、寿命长；

• 独立按键易于用户操作，不易误触。

五、通信与存储扩展

1. UART接口
   功能：通过串口输出称重数据至PC或上位机，实现数据记录或远程监控；
   选型：通过STM32F103C8T6内置USART1，配置为115200bps，无需外加硬件；
   选择理由：UART普及率高，可用于调试和后续功能扩展。

2. I²C EEPROM——型号：AT24C02
   功能：存储去皮重量、上下限阈值及校准系数等参数，以实现断电掉电数据保持；
   选择理由：

• 容量目前足以存储几百字节的配置信息；

• I²C双线即可通信，易于连接；

• 价格低廉，可靠性高。

六、电源管理设计

1. 锂电池供电
   选型：18650锂离子电池（3.7V 2600mAh）×1；
   设计理由：容量足够，体积适中，易于更换与维护。

2. 充电与升压模块

• 锂电池充电管理芯片——型号：TP4056
  功能：对锂电池进行恒流恒压充电，并提供充电状态指示；
  选择理由：方案成熟、成本低、模块化封装。

• 升压转换模块——型号：MT3608
  功能：将锂电池3.7V升压至5V，提供给STM32及其他5V外围。
  选择理由：效率可达90%以上，体积小，易于集成。

3. 电源滤波与保护
   设计输入侧与输出侧均布置LC滤波（电感+陶瓷电容），并在电池端加装防反接二极管和过流保护保险丝，确保系统安全可靠。

七、软件设计与算法实现

1. 固件架构

• 启动阶段：完成系统时钟配置、GPIO、I²C、USART、SPI（若有）及HX711驱动初始化；

• 主循环：读取A/D数据→数字滤波（滑动平均或卡尔曼滤波）→重量换算→显示更新→按键处理→通信应答；

• 中断处理：按键中断服务执行去皮、清零、单位切换等操作，去皮量存于EEPROM。

2. 滤波与校准算法

• 数字滤波：采用N点滑动平均算法，可有效抑制干扰和抖动；

• 温度补偿：若环境温度变化影响传感器输出，可预留温度采集通道，并在算法中加入线性补偿；

• 校准方法：在软件中提供标定函数，用户可使用已知标准砝码进行2点或多点校准，自动计算标定系数并存储于EEPROM。

八、外观结构与PCB布局

1. 外壳设计
   采用ABS或铝合金材质，表面喷塑或阳极氧化处理，外形尺寸约150mm×220mm×30mm。面板开孔对应OLED显示窗与按键，底部预留安装传感器支架位置并设置防滑脚垫。

2. PCB布局要点

• 将STM32、HX711、外部存储与电源管理模块分区布置，降低相互干扰；

• A/D及传感器接口走线短而粗，引脚处加固；

• 采用四层板（若成本允许），内层做散铜地，提升信号完整性；

• 在电源输入处增加去耦电容与磁珠滤波，防止电磁干扰；

• 严格区分模拟与数字地，模拟地与数字地在大电流回流点处汇合。

九、成本与可行性分析
各主要元器件市场参考单价（批量采购）：STM32F103C8T6约6元；HX711模块约4元；Zemic L6G传感器（5kg）约15元；SSD1306 OLED模块约8元；TP4056充电板约3元；MT3608升压板约2元；AT24C02约0.5元；按键、连接器、被动件及PCB生产人工约20元。整机物料成本约60–70元，考虑测试、装配与外壳成本，单台出厂价可控制在120–150元之间，具有良好的市场竞争力。

十、总结
本设计方案充分考虑了性能、成本与可扩展性，在硬件选型上采用经验证的高可靠性器件，并结合STM32F103C8T6丰富的外设资源，实现重量测量、数据存储、显示与交互等完整功能；在软件方面，合理规划架构、滤波校准与参数存储，确保测量精度与系统稳定性；在结构与电源设计上注重安全与EMC性能，为批量生产与后续功能升级奠定良好基础。整个方案简单易用，维护便捷，适合用于家庭、餐饮、医药及工业轻量级称重场景。