HX711压力传感器学习（STM32）

原理图：

引脚介绍：

HX711介绍工作原理:

程序讲解：

整套工程：

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：

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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_SCKGPIO_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50MHzGPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);                     //根据设定参数初始化GPIOB//HX711_DOUTGPIO_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 106.5void Init_HX711pin(void)//初始化
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);   //使能PF端口时钟//HX711_SCKGPIO_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50MHzGPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);                     //根据设定参数初始化GPIOB//HX711_DOUTGPIO_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)// PB1extern 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9600Get_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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