HX711压力传感器学习一（STM32）

news2024/11/17 23:39:46

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原理图：​

引脚介绍：

HX711介绍工作原理:

程序讲解：

整套工程：

发送的代码工程，与博客的不一致，如果编译有报错请按照报错和博客进行修改

原理图：

 引脚介绍：

VCC和GND引脚分别为HX711芯片的电源输入端口。

VCC引脚是连接到5V或3.3V的正电源，GND引脚是连接到地的负电源。

DOUT是HX711芯片的数据输出端口，它输出经过A/D转换处理后的24位数据。

SCK是HX711芯片的时钟输入端口，用于控制A/D转换的时钟。

后两个用于接单片机的GPIO口

HX711介绍工作原理:

HX711传感器由一个二进制模数转换器（ADC）和一个放大器组成。ADC可以将模拟信号转换为数字信号，而放大器可以扩大信号的幅度，以便更精确地测量。在称重应用中，HX711传感器可以通过应变量来测量物体的质量。

应变量是由当物体受到压力时会发生应变的特殊材料制成的。将应变量粘贴到测量物体的表面，当物体受到压力并伸展时，应变量也会发生变化。压力越大，应变量的变化也越大。

HX711压力传感器的工作原理基于万用表电桥原理，利用压力传感器的阻值变化来实现重量的测量。

具体的工作流程如下：

  1. 通过引脚A+和A-接入压力传感器。在未加载的情况下，两个引脚之间的电阻为R1。

  2. 在HX711芯片中，使用一个基准电压（通常为VCC/2）来作为压力传感器电桥电路的中心点。

  3. 当压力传感器开始承受载荷时，电桥电路会产生一个微小的电压差。

  4. 这个电压差通过A+和A-引脚输入到HX711芯片中，并经过内置的差分放大器放大。

  5. 放大之后的信号被送到24位的A/D转换器中进行数字化处理，并通过DOUT引脚输出。

  6. PD_SCK引脚则是用于通过时钟信号来同步转换器的输出数据。

  7. 最终，通过对输入信号的放大和数字化处理，HX711芯片可以输出重量数据。

程序讲解：

1.HX711初始化

void Init_HX711pin(void)//初始化
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);	 //使能PF端口时钟

	//HX711_SCK
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;				 // 端口配置
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; 		 //推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;		 //IO口速度为50MHz
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);					 //根据设定参数初始化GPIOB
	
	//HX711_DOUT
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;//输入上拉
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);  
	
	GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);					//初始化设置为0
}

2.读取HX711

u32 HX711_Read(void)	//增益128
{
	unsigned long count; 
	unsigned char i; 
  	HX711_DOUT=1; 
	delay_us(1);
  	HX711_SCK=0; 
  	count=0; 
  	while(HX711_DOUT); 
  	for(i=0;i<24;i++)
	{ 
	  	HX711_SCK=1; 
	  	count=count<<1; 
		delay_us(1);
		HX711_SCK=0; 
	  	if(HX711_DOUT)
			count++; 
		delay_us(1);
	} 
 	HX711_SCK=1; 
    count=count^0x800000;//第25个脉冲下降沿来时，转换数据
	delay_us(1);
	HX711_SCK=0;  
	return(count);
}

解释讲解：

函数中定义了三个变量：count、i和一个延时值。其中，count是一个无符号长整型变量，用于存储从HX711获取的数据。i是一个无符号字符型变量，用于循环计数。delay_us(1)表示延时1微秒，用于确保时序的准确性。

然后，函数通过设置HX711_DOUT和HX711_SCK的电平，使HX711传感器进入读取状态。

接下来，函数使用while语句来等待DOUT的第一个脉冲到来。当DOUT为高电平时，表示HX711传感器还没有准备好，此时需要等待。当DOUT为低电平时，表示HX711传感器已经准备好，可以开始读取数据了。

然后，函数使用一个for循环来读取HX711传感器的24个数据位。在每个时钟周期中，函数将SCK设为高电平，然后将count左移一位。如果此时DOUT为高电平，则表示在该时钟周期内，HX711传感器向count的当前位中写入了1，此时需要将count的最低位设为1。如果此时DOUT为低电平，则表示在该时钟周期内，HX711传感器向count的当前位中写入了0，此时可以不用进行操作。最后，函数将SCK设为低电平，并延时一个周期。

读取完24个数据位后，此时count变量中存储着24位的数据。此时需要将count的最高位设为1，以便扩展到32位。这可以通过将count异或0x800000来实现。

最后，函数将SCK设为高电平，并延时一个周期，然后将SCK设为低电平。该函数返回count变量作为结果，即为从HX711传感器读取到的数据。

增益数值不同意味着循环的次数不同【增益128-循环24次；增益32-循环25次；增益64循环26次】

 3.称重

void Get_Weight(void)
{
	HX711_Buffer = HX711_Read();
	if(HX711_Buffer > Weight_Maopi)			
	{
		Weight_Shiwu = HX711_Buffer;
		Weight_Shiwu = Weight_Shiwu - Weight_Maopi;				//获取实物的AD采样数值。
	
		Weight_Shiwu = (s32)((float)Weight_Shiwu/GapValue)-478; 	//计算实物的实际重量
																		//因为不同的传感器特性曲线不一样，因此，每一个传感器需要矫正这里的GapValue这个除数。
																		//当发现测试出来的重量偏大时，增加该数值。
																		//如果测试出来的重量偏小时，减小改数值。
	}
}

至于为什么要在最后的减去478，因为我在测试的时候发现原始数据是478，要去皮就是减478

温馨提示：压力传感器上面不能有东西，否则初始状态以有东西为0的初始态。举个例子：水瓶放到传感器上，启动单片机，这样传感器以有水瓶的状态为初始状态，若我把水拿开，则显示是负数

整套工程：

HX711.C

/************************************************************************************
						
*************************************************************************************/
#include "HX711.h"
#include "delay.h"

u32 HX711_Buffer;
u32 Weight_Maopi;
s32 Weight_Shiwu;
u8 Flag_Error = 0;

float P=1;
float P_;  //对应公式中的p'
float X=0;
float X_;  //X'
float K=0;
float Q=0.01;//噪声
//float R=0.2;  //R如果很大，更相信预测值，那么传感器反应就会迟钝，反之相反
float R=0.5;
float distance=0;
float distance1=0;
float KLM(float Z)
{
  X_=X+0;
  P_=P+Q;
  K=P_/(P_+R);
  X=X_+K*(Z-X_);
  P=P_-K*P_;
  return X;
}


//校准参数
//因为不同的传感器特性曲线不是很一致，因此，每一个传感器需要矫正这里这个参数才能使测量值很准确。
//当发现测试出来的重量偏大时，增加该数值。
//如果测试出来的重量偏小时，减小改数值。
//该值可以为小数
#define GapValue 106.5


void Init_HX711pin(void)//初始化
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);	 //使能PF端口时钟

	//HX711_SCK
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;				 // 端口配置
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; 		 //推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;		 //IO口速度为50MHz
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);					 //根据设定参数初始化GPIOB
	
	//HX711_DOUT
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;//输入上拉
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);  
	
	GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);					//初始化设置为0
}



//****************************************************
//读取HX711
//****************************************************
u32 HX711_Read(void)	//增益128
{
	unsigned long count; 
	unsigned char i; 
  	HX711_DOUT=1; 
	delay_us(1);
  	HX711_SCK=0; 
  	count=0; 
  	while(HX711_DOUT); 
  	for(i=0;i<24;i++)
	{ 
	  	HX711_SCK=1; 
	  	count=count<<1; 
		delay_us(1);
		HX711_SCK=0; 
	  	if(HX711_DOUT)
			count++; 
		delay_us(1);
	} 
 	HX711_SCK=1; 
    count=count^0x800000;//第25个脉冲下降沿来时，转换数据
	delay_us(1);
	HX711_SCK=0;  
	return(count);
}

//****************************************************
//获取毛皮重量
//****************************************************
void Get_Maopi(void)
{
	Weight_Maopi = HX711_Read();	
} 

//****************************************************
//称重
//****************************************************
void Get_Weight(void)
{
	HX711_Buffer = HX711_Read();
	if(HX711_Buffer > Weight_Maopi)			
	{
		Weight_Shiwu = HX711_Buffer;
		Weight_Shiwu = Weight_Shiwu - Weight_Maopi;				//获取实物的AD采样数值。
	
		Weight_Shiwu = (s32)((float)Weight_Shiwu/GapValue)-478; 	//计算实物的实际重量
																		//因为不同的传感器特性曲线不一样，因此，每一个传感器需要矫正这里的GapValue这个除数。
																		//当发现测试出来的重量偏大时，增加该数值。
																		//如果测试出来的重量偏小时，减小改数值。
		Weight_Shiwu=KLM(Weight_Shiwu);
	}
}

文中用到了卡尔曼滤波减少了数值的波动

HX711.H

#ifndef __HX711_H
#define __HX711_H

#include "sys.h"

#define HX711_SCK PBout(0)// PB0
#define HX711_DOUT PBin(1)// PB1


extern void Init_HX711pin(void);
extern u32 HX711_Read(void);
extern void Get_Maopi(void);
extern void Get_Weight(void);

extern u32 HX711_Buffer;
extern u32 Weight_Maopi;
extern s32 Weight_Shiwu;
extern u8 Flag_Error;

#endif

main

/************************************************************************************
						
*************************************************************************************/
#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
#include "HX711.h"
#include "usart.h"
#include "OLED.H"


int main(void)
{		
	Init_HX711pin();
	delay_init();
	
	NVIC_Configuration(); 	 //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
	uart_init(9600);	 //串口初始化为9600
	
	Get_Maopi();				//称毛皮重量
	delay_ms(1000);
	delay_ms(1000);
	Get_Maopi();				//重新获取毛皮重量
	
	while(1)
	{
		Get_Weight();
		printf("净重量 = %d g\r\n",Weight_Shiwu); //打印 
		delay_ms(100);


	}
}

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