根据项目的框图如下：

项目的整体框图主要分解为三个部分，第一部分是设计信号生成转化电路，将压力信号转化到STM32内置ADC可采集的电压信号范围，第二部分是STM32采集压力信号进行处理IO口和SPI总线向外围电路发送控制信号，第三部分驱动电路接收控制信号LED、蜂鸣器、步进电机等驱动设备

• 电阻接线

  IMS 传感器作为可变电阻，可以通过测试电压来计算电阻的大小，也可以通过计算放大器的计算电路来计算 IMS 本设计采用以下电路：

• 曲线拟合

  先校准电阻，测量不同压力下的电阻值数据：

  拟合数据：

  电阻和压力的最终拟合公式如下：单位为 R m ( K Ω ) ， m ( g ) ， F ( N ) R_m(K\mathrm{\Omega}) ，m(g)，F(N) Rm(KΩ)，m(g)，F(N)

R m = 1 / ( 0.0007 × m ? 0.0042 ) K Ω = 1 / ( 0.0007 × ( F × 1 0 3 ) / g ? 0.0042 ) K Ω R_m=1/(0.0007\times\ m-0.0042)\ K\mathrm{\Omega}=1/(0.0007\times(F\times10^3)/g-0.0042)\ K\mathrm{\Omega} Rm=1/(0.0007× m−0.0042) KΩ=1/(0.0007×(F×103)/g−0.0042) KΩ

• 参数设计

  根据前面的反相电路结果，由输出电压为3.3V确定放大电路的放大倍率为3（3.3\1.09=3.027），放大电路采用反相比例放大电路，其放大倍数为计算公式为： K f = − R 3 R 1 K_f=-\frac{R_3}{R_1} Kf​=−R1​R3​​，故取电阻值为：   R 3 = 3   K Ω ， R 1 = R 2 = 1   K Ω \ R_3=3\ K\mathrm{\Omega}， R_1=R_2=1\ K\mathrm{\Omega}  R3​=3 KΩ，R1​=R2​=1 KΩ

  其中   R 3 \ R_3  R3​为滑动变阻器，阻值可调，改变其阻值即可改变放大倍数，用于灵活控制电压放大范围

  仿真结果如下

偏置电路采用同向加法运算电路，通过与滑动变阻器产生的电压进行加法运算，调节输入电压的偏置，其仿真电路如下：

其输入与输出关系为： U O = ( 1 + R 6 R 4 ) ( R 5 / / R 11 R 8 + R 5 / / R 11 U I 1 + R 5 / / R 8 R 11 + R 5 / / R 8 U I 2 ) U_O=\left(1+\frac{R_6}{R_4}\right)\left(\frac{R_5//R_{11}}{R_{8+}R_5//R_{11}}U_{I1}+\frac{R_5//R_8}{R_{11+}R_5//R_8}U_{I2}\right) UO​=(1+R4​R6​​)(R8+​R5​//R11​R5​//R11​​UI1​+R11+​R5​//R8​R5​//R8​​UI2​) 其中 U I 1 U_{I1} UI1​为上级放大电路输出电压， U I 2 U_{I2} UI2​为输入的偏置电压信号，由滑动变阻器分压获得。根据计算公式和输入电压的范围，我们取： R 8 = 2   K Ω ， R 4 = 2   K Ω ， R 6 = 2   K Ω ， R 11 = 2   K Ω ， R 5 = 1   K Ω R_8=2\ K\mathrm{\Omega}，R_4=2\ K\mathrm{\Omega}，R_6=2\ K\mathrm{\Omega}，R_{11}=2\ K\mathrm{\Omega}，R_5=1\ K\mathrm{\Omega} R8​=2 KΩ，R4​=2 KΩ，R6​=2 KΩ，R11​=2 KΩ，R5​=1 KΩ

其中 R 7 R_7 R7​为分压电阻为 （ 0 − 100   K Ω ） （0-100\ K\mathrm{\Omega}） （0−100 KΩ），用于产生加法运算电路的调节电压

所以偏置电路的输入与输出的关系如下： U o = 1 2 ( U I 1 + U I 2 ) U_o=\frac{1}{2}\left(U_{I1}+U_{I2}\right) Uo​=21​(UI1​+UI2​)

• 参数设计

  低通滤波电路我们采用压控电压源二阶低通滤波电路，具体电路原理图如下：