STM32与HX711压力传感器的集成应用

本文主要是介绍STM32与HX711压力传感器的集成应用，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

本文详细介绍了HX711压力传感器芯片与STM32微控制器的集成应用。HX711是一款高精度的24位A/D转换器，广泛应用于电子秤等需要精确测量压力的场合。通过与STM32的结合，可以实现精确的数据采集和处理。文章首先介绍了HX711芯片的基本特性和工作原理，然后详细描述了与STM32的接线方法和编程步骤，最后提供了完整的代码实现。

关键词

HX711，STM32，压力传感器，数据采集，A/D转换

1. HX711压力传感器芯片介绍

1.1 HX711芯片概述

HX711是一款专为高精度电子秤设计的24位A/D转换器芯片。它集成了稳压电源和片内时钟振荡器等外围电路，具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点。与STM32微控制器的结合使用，可以极大地提高电子秤的性能和可靠性。

1.2 芯片管脚与功能

HX711芯片的主要管脚包括：

• VCC 和 GND：电源输入端口，供电范围为2.6-5.5V。
• DOUT：数据输出引脚，输出24位A/D转换后的压力数据。
• SCK：时钟输入引脚，用于控制A/D转换的时钟信号。

1.3 芯片特点

• 两路可选择差分输入。
• 片内低噪声可编程放大器，可选增益为32, 64和128。
• 片内稳压电路可直接向外部传感器和芯片内A/D转换器提供电源。
• 片内时钟振荡器无需任何外接器件。
• 简单的数字控制和串口通讯：所有控制由管脚输入，芯片内寄存器无需编程。
• 可选择10Hz或80Hz的输出数据速率。
• 同步抑制50Hz和60Hz的电源干扰。

2. 测量原理

2.1 芯片原理图

HX711通过差分输入接收来自压力传感器的模拟信号，并通过内部的可编程放大器进行放大，最后由24位A/D转换器转换为数字信号输出。

2.2 压力传感器输出电压值

压力传感器的输出电压与施加的压力成正比。例如，如果供电电压为5V，灵敏度为1.0mV/V，则满量程输出电压为5mV。

2.3 芯片原理概述

HX711模块A通道带有128倍信号增益，可以将微小的电压放大128倍，然后通过24位A/D转换器输出。STM32通过指定时序读取这些数据。

2.4 数据输出时序图

数据输出时序图描述了DOUT和SCK的波形关系，用于指导STM32如何正确地读取数据。

2.5 程序计算原理

程序需要根据HX711的输出计算实际的压力值。这涉及到对A/D转换结果的标定和转换。

3. STM32微控制器介绍

3.1 STM32F103C8T6最小系统板

本文使用STM32F103C8T6最小系统板进行实验。该板具有丰富的外设接口和强大的处理能力，非常适合与HX711等高精度传感器配合使用。

4. 接线说明

4.1 称重模块实物图

称重模块通过压力传感器将重力转换为电压信号，然后由HX711进行A/D转换。

4.2 压力传感器与HX711芯片接线图

压力传感器的输出连接到HX711的输入，HX711的输出和时钟引脚分别与STM32相连。

4.3 HX711芯片与单片机接线

HX711的SCK和DOUT引脚分别连接到STM32的PB0和PB1引脚。

5. 代码编写

5.1 HX711.C

#include "HX711.h"
#include "delay.h"
u32 HX711_Buffer;
u32 Weight_Maopi;
s32 Weight_Shiwu;
u8 Flag_Error = 0;// 校准参数
#define GapValue 106.5void Init_HX711pin(void) {GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); // 使能PB端口时钟// HX711_SCKGPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);// HX711_DOUTGPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0);
}u32 HX711_Read(void) {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);
}void Get_Maopi(void) {Weight_Maopi = HX711_Read();
}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); // 计算实物的实际重量}
}

5.2 HX711.H

#ifndef __HX711_H
#define __HX711_H
#include "sys.h"
#define HX711_SCK PBout(0)
#define HX711_DOUT PBin(1)
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

5.3 MAIN.C

5.3.1 添加头文件

#include "delay.h"
#include "HX711.h"

5.3.2 初始化

Init_HX711pin();
delay_init();

5.3.3 初始化完成后首先进行一次去皮

Get_Maopi();
delay_ms(2000);
Get_Maopi();

5.3.4 测重函数

while (1) {Get_Weight();
}

5.3.5 完整main函数（带显示屏显示）

#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
#include "HX711.h"
#include "oled.h"
#include "stdio.h"
int main(void) {Init_HX711pin();delay_init();OLED_Init();OLED_ColorTurn(0);OLED_DisplayTurn(0);OLED_Clear();Get_Maopi();delay_ms(2000);Get_Maopi();OLED_ShowChinese(0, 0, 0, 16, 1);OLED_ShowChinese(16, 0, 1, 16, 1);OLED_ShowChinese(32, 0, 2, 16, 1);OLED_ShowChinese(48, 0, 3, 16, 1);OLED_ShowChar(64, 0, ':', 16, 1);OLED_ShowChar(112, 0, 'g', 16, 1);while (1) {OLED_Refresh();Get_Weight();}
}

6. 测量效果

通过STM32与HX711的集成，可以准确地测量并显示压力传感器检测到的重量。该系统具有高精度和良好的稳定性，适用于各种需要精确测量压力的场合。

7. 结论

本文详细介绍了HX711压力传感器与STM32微控制器的集成应用。通过精确的硬件接线和软件编程，实现了对压力信号的准确采集和处理。该系统具有良好的应用前景，可以用于电子秤、工业自动化等领域。

8. 参考文献

• HX711 Datasheet.
• STM32F103C8T6 Reference Manual.

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