国产愉拍99线观看,亚洲精品午夜无码专区,国产欧美日韩视频在线观看

實(shí)現(xiàn)目標(biāo)

實(shí)現(xiàn) HX711 模塊的驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)電子秤的校準(zhǔn)準(zhǔn)確輸出待測物品的重量

所需工具及環(huán)境

Keil 5STM32F103RET6 核心板（本平臺(tái)自制專用核心板，隨便找一個(gè)開發(fā)板亦可）電子秤模塊

本文源碼

注意：

HX711 AD 模塊的 DOUT 引腳與 STM32 的 PA6 相連；

HX711 AD 模塊的 PD_SCK 引腳與 STM32 的 PA7 相連。

后臺(tái)回復(fù)關(guān)鍵字“HX711”，獲取HX711模塊資料及工程源碼。

電子秤模塊

上圖所示的即為壓力稱重傳感器，其輸出電壓信號(hào)，壓力越大輸出電壓信號(hào)越大。

稱重傳感器采用電阻應(yīng)變片橋式電路實(shí)現(xiàn)，主要由彈性體和電阻應(yīng)變片等組成。

應(yīng)用場景：

價(jià)格計(jì)算秤計(jì)數(shù)秤稱重秤零售秤

稱重傳感器模塊有靈敏度和激勵(lì)電壓兩個(gè)重要參數(shù)，比如兩個(gè)參數(shù)的值可能為如下值：

靈敏度：1.0mV/V

激勵(lì)電壓：3~12V

滿量程輸出電壓 = 激勵(lì)電壓 * 靈敏度

比如激勵(lì)電壓是 5V，則輸出最大電壓是 5mV。

應(yīng)變片

電阻應(yīng)變片把導(dǎo)體形變的物理信號(hào)轉(zhuǎn)換成電阻變化的信號(hào)。

稱重傳感器模塊上的膠基（硅橡膠）下面存放的就是應(yīng)變片。

應(yīng)變片一般由金屬絲為材料制作的應(yīng)變電阻，當(dāng)金屬絲受外力作用時(shí)，其長度和截面積都會(huì)發(fā)生變化，進(jìn)而其電阻值即會(huì)發(fā)生改變。

當(dāng)金屬絲受外力作用而伸長時(shí)，其長度增加，而截面積減少，電阻值便會(huì)增大。

當(dāng)金屬絲受外力作用而壓縮時(shí)，長度減小而截面增加，電阻值則會(huì)減小。

金屬應(yīng)變片對(duì)電阻絲材料有較高的要求，一般要求靈敏度系數(shù)大，電阻溫系數(shù)小，具有優(yōu)良的機(jī)械加工和焊接性能等，康銅是目前應(yīng)用最廣泛的應(yīng)變絲材料。

稱重傳感器模塊上下表面各有一個(gè)應(yīng)變片，每個(gè)應(yīng)變片內(nèi)有 2 個(gè)壓力電阻。一共為 4 個(gè)壓力電阻，組成全橋式電路。全橋電路可以提高所測的精度，而且電橋本身也能實(shí)現(xiàn)自補(bǔ)償（溫度補(bǔ)償）。

橋式傳感器

電橋電路的被測量者的狀態(tài)量一般是非常微弱的，比如在稱重傳感器中，就是把電阻片的電阻變化率ΔR/R 轉(zhuǎn)換成電壓輸出，然后提供給放大電路放大后進(jìn)行測量。

上圖中的電橋電路，由四個(gè)電阻 R1、R2、R3、R4 組成一個(gè)四邊形的回路，每一邊稱作電橋的“橋臂”。

a、b、c、d 為四個(gè)結(jié)點(diǎn)，a、c 結(jié)點(diǎn)之間接入電源，另外兩個(gè)結(jié)點(diǎn)（b、d）之間電壓差作為輸出電壓。

b、d 點(diǎn)的電壓相等時(shí)稱為“電橋平衡”；反之，稱為“電橋不平衡”。

電橋平衡的條件：上下兩個(gè)橋臂的左右橋臂電阻的比例相等。

若橋路的四個(gè)橋臂相鄰電阻的電阻值變化趨勢相同，橋路輸出電壓為 0。

若相鄰電阻的電阻值變化趨勢相反，橋路就會(huì)有電壓輸出。

全橋的四個(gè)橋臂都為應(yīng)變片的話，由于溫度變化而引起的電阻值漂移數(shù)值一致，就可以相互抵消，進(jìn)而全橋能夠?qū)崿F(xiàn)溫度的自補(bǔ)償。

應(yīng)用橋式電路可以有效提高傳感器的靈敏度。

HX711 AD 模塊原理圖

該方案使用內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器(XI=0)，10Hz 的輸出數(shù)據(jù)速率(RATE=0，可配置為 80Hz)。

電源（2.7～5.5V)直接取用與 MCU 芯片相同的供電電源。片內(nèi)穩(wěn)壓電源電路通過片外 PNP 管 S8550 和分壓電阻 R12、R13 向傳感器和 A/D 轉(zhuǎn)換器提供穩(wěn)定的低噪聲模擬電源。

通道 A 模擬差分輸入可直接與橋式傳感器的差分輸出相接。

由于橋式傳感器輸出的信號(hào)較小，為了充分利用 A/D 轉(zhuǎn)換器的輸入動(dòng)態(tài)范圍，該通道的可編程增益較大，為 128 或 64。這些增益所對(duì)應(yīng)的滿量程差分輸入電壓分別±20mV 或±40mV。

通道 B 為固定的 32 增益，所對(duì)應(yīng)的滿量程差分輸入電壓為±80mV。

安裝方法

連線

HX711 AD 模塊可以將電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，HX711 AD 模塊與稱重傳感器接線方式:

紅線接 HX711 模塊的激勵(lì)電壓正(E+)黑線接 HX711 模塊的激勵(lì)電壓負(fù)(E-)綠線(或藍(lán)線)接 HX711 模塊的 A+白線接 HX711 模塊的 A-

稱重原理

當(dāng)彈性體因承載產(chǎn)生形變時(shí)，電阻應(yīng)變片受到拉伸或壓縮而產(chǎn)生變形，它的阻值將發(fā)生變化（增大或減?。瑥亩闺姌蚴テ胶?，從而產(chǎn)生相應(yīng)的差動(dòng)信號(hào)，供后續(xù)電路（本實(shí)例是 HX711）測量和轉(zhuǎn)換。

應(yīng)變片中的電阻絲的電阻相對(duì)變化量與材料力學(xué)中的軸向應(yīng)變關(guān)系，在很大范圍內(nèi)是線性的。

因?yàn)槭芾髴?yīng)變片的阻值 R 的變化量很小，為了方便測量這一微小的變化量，所以采用全橋式電路可以把被測量的本底去掉，轉(zhuǎn)換成一個(gè)在 0 值附近變化的毫伏級(jí)的輸出電壓，進(jìn)而經(jīng)過放大器之后，通過 A/D 轉(zhuǎn)換器求得這個(gè)輸出電壓。

由上我們可以近似認(rèn)為應(yīng)力的變化和電阻的變化量成正比，我們利用這一特性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)物品重量的測量。

下面我們介紹一下測量這個(gè)電壓的 A/D 模塊：HX711。

HX711 簡介

HX711 是一款專為高精度電子秤而設(shè)計(jì)的 24 位 A/D 轉(zhuǎn)換器芯片。與同類型其它芯片相比，該芯片集成了包括穩(wěn)壓電源、片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器等其它同類型芯片所需要的外圍電路，具有集成度高、響應(yīng)速度快、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

降低了電子秤的整機(jī)成本，提高了整機(jī)的性能和可靠性。

該芯片與后端 MCU 芯片的接口和編程非常簡單，所有控制信號(hào)由管腳驅(qū)動(dòng)，無需對(duì)芯片內(nèi)部的寄存器編程。

輸入選擇開關(guān)可任意選取通道 A 或通道 B，與其內(nèi)部的低噪聲可編程放大器相連。

通道 A 的可編程增益為 128 或 64，對(duì)應(yīng)的滿額度差分輸入信號(hào)幅值分別為±20mV 或±40mV。通道 B 則為固定的 32 增益，常用于系統(tǒng)參數(shù)檢測。

芯片內(nèi)提供的穩(wěn)壓電源可以直接向外部傳感器和芯片內(nèi)的 A/D 轉(zhuǎn)換器提供電源，系統(tǒng)板上無需另外的模擬電源。芯片內(nèi)的時(shí)鐘振蕩器不需要任何外接器件。上電自動(dòng)復(fù)位功能簡化了開機(jī)的初始化過程。

芯片特點(diǎn)

兩路可選擇差分輸入；片內(nèi)低噪聲可編程放大器，可選增益為 64 和 128；可選擇 10Hz 或 80Hz 的輸出數(shù)據(jù)速率；工作電壓范圍:2.6 ~ 5.5V；工作溫度范圍:-20 ~ +85℃；16 管腳的 SOP-16 封裝；校準(zhǔn)后稱重精度：1g

HX711 內(nèi)部框圖

HX711 引腳定義

建議使用通道 A 與傳感器相連，作為小信號(hào)輸入通道；

通道 B 用于系統(tǒng)參數(shù)檢測，如電池電壓檢測。

與單片機(jī)通信

HX711 芯片與單片機(jī)的通訊只需要兩個(gè)引腳，時(shí)鐘引腳PD_SCK及數(shù)據(jù)引腳DOUT，用來輸出數(shù)據(jù)，選擇輸入通道和增益。

當(dāng)數(shù)據(jù)輸出管腳 DOUT 為高電平時(shí)，表明 A/D 轉(zhuǎn)換器還未準(zhǔn)備好輸出數(shù)據(jù)，此時(shí)串口時(shí)鐘輸入信號(hào) PD_SCK 應(yīng)為低電平。當(dāng) DOUT 從高電平變低電平后，PD_SCK 應(yīng)輸入 25 至 27 個(gè)不等的時(shí)鐘脈沖。

其中第一個(gè)時(shí)鐘脈沖的上升沿將讀出輸出 24 位數(shù)據(jù)的最高位（MSB），直至第 24 個(gè)時(shí)鐘脈沖完成，24 位輸出數(shù)據(jù)從最高位至最低位逐位輸出完成。

第 25 至 27 個(gè)時(shí)鐘脈沖用來決定下一次 A/D 轉(zhuǎn)換的輸入通道和增益。

如下圖所示，脈沖數(shù)為 25 個(gè)時(shí)，代表輸入通道為 A，增益為 128 倍。

注意：芯片上電復(fù)位之后，通道 A 和增益 128 會(huì)被自動(dòng)選擇作為第一次 A/D 轉(zhuǎn)換的輸入通道和增益。

通道 A 的可編程增益為 128 或 64，對(duì)應(yīng)的滿額度差分輸入信號(hào)幅值分別為±20mV 或±40mV。

計(jì)算輸出電壓

對(duì)于單片機(jī)來說，只需要通過兩個(gè)普通的 IO 口與 HX711 的 PD_SCK、DOUT 引腳相連，并根據(jù)以上時(shí)序進(jìn)行編程，即可完成對(duì) HX711 芯片的控制，控制程序如下。

AD 值獲取

long HX711_Read(void) // 增益 128
{
 long val = 0;      //val 為讀取到的值，通過移位，一位一位讀??；
 unsigned char i = 0; 
 HX711_IN = 1;
 delay_us(1);
 HX711_SCK=0;     //SCK=0 
 val = 0;
 // 判斷模塊是否準(zhǔn)備好
 while(HX711_IN);
  
 for(i=0;i<24;i++) 
 { 
  HX711_SCK=1;  
  val=val<<1; 
  delay_us(1);  
  HX711_SCK=0;   
  if(HX711_IN)  
   val++; 
  delay_us(1); 
 } 
    
 HX711_SCK=1;  
 val = val^0x800000; 
 delay_us(1); 
 HX711_SCK=0;   
 delay_us(1); 
    
 return val; 
}

測量校準(zhǔn)

（1）測量空載情況下的 AD 值

void Get_Maopi(void)
{    
 Weight_Maopi = HX711_Read();
}

為了驗(yàn)證方便，我們?cè)?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E7%A1%AC%E4%BB%B6/">硬件上電復(fù)位的時(shí)候，獲取毛重的值，即在 main 函數(shù)中的 while(1)循環(huán)前面調(diào)用上面的函數(shù)獲取毛重值，然后將此 A/D 值保存至全局變量Weight_Maopi中。

（2）測量一個(gè)已知重量物品的 AD 值

已知重量的物品可以選擇標(biāo)準(zhǔn)砝碼：

或者拿家里做糕點(diǎn)的電子秤：

或者拿一個(gè)已知重量的物品，比如：

因?yàn)槲覀冞@里需要對(duì)咱們自制的電子秤進(jìn)行驗(yàn)證，所以我們選用電子秤來測量物品重量。

（3）獲取比例系數(shù)

通過 printf 函數(shù)打印出上面變量的值：

printf("Weight=%d,Weight_Shiwu=%ld ,Maopi=%ld,(Weight-Maopi)=%ld rn",(int)Weight,Weight_Shiwu,Weight_Maopi,(Weight_Shiwu-Weight_Maopi));

物品	重量	AD 值
空載	0g	8512030
充電寶	221g	8600300

因?yàn)檩敵龅?A/D 編碼值和輸出電壓是成正比的，而輸出電壓和重量成正比，利用上面的兩個(gè)值，求得 AD 值和重量的線性方程的 K。

K = (8600300-8512030) / 221 = 88270/221 = 399.41

AD 與重量轉(zhuǎn)換

代碼實(shí)現(xiàn)

float Get_Weight(void)
{
 float fWeight = 0.0;
    
 Weight_Shiwu = HX711_Read();
    
 fWeight = Weight_Shiwu-Weight_Maopi;
    
 if(fWeight <= 0)
  fWeight = 0;
    
 fWeight = ((float)fWeight/dK); 
 
 return fWeight;
}

代碼中的dK即為上面求得線性方程的 K，其中Weight_Shiwu為當(dāng)前電子秤上物品的 A/D 值，Weight_Maopi為空載不放物品的時(shí)候的 A/D 值。兩個(gè) A/D 值的差值與 K 的商即為待測物品的重量。

Get_Weight() 函數(shù)的返回值即為求得的真實(shí)重量，單位 g。

結(jié)果展示

擴(kuò)展

此外，程序可以增加的功能還有：

LCD 顯示矩陣鍵盤輸入及語音播報(bào)功能標(biāo)準(zhǔn)砝碼校準(zhǔn)功能（如 500g），其實(shí)就是修正系數(shù)的自我修正功能去皮功能金錢累加功能計(jì)算金額等等功能

思考

今天主要介紹一下稱重傳感器模塊的使用，下面內(nèi)容大家可以思考一下。

全橋電路的優(yōu)點(diǎn)？HX711 芯片輸出的數(shù)據(jù)編碼與電壓的轉(zhuǎn)換？HX711 測量精度的優(yōu)化？稱重傳感器模塊的其他應(yīng)用電路？提高稱重的精度？（分段求取比例系數(shù)？）

模塊雖小，內(nèi)容倒很多，哪里有理解不到位的地方，歡迎留言區(qū)指出，以免誤導(dǎo)大家。

我們一起來DIY一個(gè)電子秤吧