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以前在X寶上買過一個稱重放大器，180+大洋。原理基本上就是把橋式拉力傳感器輸出的mV級信號放大到5V供單片機讀取。連接實驗電路的時候很完美，能
實現(xiàn)重量的轉(zhuǎn)換，但是實際組裝后卻發(fā)現(xiàn)這種A/A模塊受到的干擾太嚴(yán)重了，包括電源的干擾，導(dǎo)線長短的干擾，導(dǎo)線位置變化的干擾，無線電的干擾等等等
等……實在是惱人。
后來感覺是思路錯誤了，就不該用模擬信號來傳輸，于是決定使用A/D模塊來把重量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳輸，A/D模塊就固定在離傳感器最近的地方，將輸出的數(shù)字信號用導(dǎo)線傳輸給單片機，這樣能很大程度減小各種干擾。
在網(wǎng)上搜了一下A/D模塊，基本上有兩種廉價成品：HX711和PCF8591，它們分別是8位轉(zhuǎn)換模塊和24位轉(zhuǎn)換模塊。
PCF8591：
功能簡介： 基于I2C接口的AD/DA轉(zhuǎn)換模塊，8位精度，四通道AD，單通道DA，電壓輸出型
最大特點： 1. 支持兩種接口類型接入目標(biāo)板：排針或排座
2. 支持I2C總線級聯(lián)（通過排針、排座對接的方法，可同時使用多個I2C模塊）
典型應(yīng)用： 低速AD/DA轉(zhuǎn)換
主要資源： PCF8591，I2C接口排針，I2C接口排座，可調(diào)電阻，AD輸入口，DA輸出口，地址跳線端口
HX711：
模塊工作電壓：4.8-5.5v
典型電流 1.6mA
體積：長 2.9cm * 寬 1.7cm * 高 0.4cm
● 帶金屬屏蔽，強抗干擾，預(yù)留MCU(STC15F104)位置，可自行升級二次開發(fā)。
● 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32、64 和128
● 片內(nèi)穩(wěn)壓電路可直接向外部傳感器和芯片內(nèi)A/D 轉(zhuǎn)換器提供電源
● 片內(nèi)時鐘振蕩器無需任何外接器件，必要時也可使用外接晶振或時鐘
● 上電自動復(fù)位電路
● 簡單的數(shù)字控制和串口通訊：所有控制由管腳輸入，芯片內(nèi)寄存器無需編程
● 可選擇10Hz 或80Hz 的輸出數(shù)據(jù)速率
● 同步抑制50Hz 和60Hz 的電源干擾
● 耗電量（含穩(wěn)壓電源電路）：
典型工作電流：< 1.7mA, 斷電電流：< 1μA
● 工作電壓范圍：2.6 ~ 5.5V
● 工作溫度范圍：-20 ~ +85℃
===============================我叫分割線=================================
我要使用的拉力傳感器為傳統(tǒng)的橋式傳感器，量程1kg，想要達到1g的精度，這就要求模塊輸出位數(shù)至少為10位（2^10=1024），8位的
PCF8591無法勝任，因為它的精度只有2^8=256位。所以決定使用HX711作為我的A/D模塊，而且我選的HX711模塊還帶屏蔽殼，正符合我
的要求。
先來看一下該模塊的常用接法：
模擬輸入
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較小，為了充分利用A/D 轉(zhuǎn)換器的輸入動態(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，所對應(yīng)的滿量程差分輸入電壓為±80mV。通道B 應(yīng)用于包括電池在內(nèi)的系統(tǒng)參數(shù)檢測。
供電電源
數(shù)字電源(DVDD)應(yīng)使用與MCU 芯片相同的的數(shù)字供電電源。HX711 芯片內(nèi)的穩(wěn)壓電路可同時向 A/D
轉(zhuǎn)換器和外部傳感器提供模擬電源。穩(wěn)壓電源的供電電壓(VSUP)可與數(shù)字電源(DVDD)相同。穩(wěn)壓電源的輸出電壓值（VAVDD）由外部分壓電阻
R1、R2 和芯片的輸出參考電壓VBG
決定（圖1），VAVDD=VBG(R1+R2)/R2。應(yīng)選擇該輸出電壓比穩(wěn)壓電源的輸入電壓(VSUP)低至少100mV。
如果不使用芯片內(nèi)的穩(wěn)壓電路，管腳VSUP應(yīng)連接到DVDD 或AVDD 中電壓較高的一個管腳上。管腳VBG 上不需要外接電容，管腳VFB
應(yīng)接地，管腳BASE 為無連接。時鐘選擇如果將管腳 XI 接地，HX711
將自動選擇使用內(nèi)部時鐘振蕩器，并自動關(guān)閉外部時鐘輸入和晶振的相關(guān)電路。這種情況下，典型輸出數(shù)據(jù)速率為10Hz
或80Hz。如果需要準(zhǔn)確的輸出數(shù)據(jù)速率，可將外部輸入時鐘通過一個20pF 的隔直電容連接到XI管腳上，或?qū)⒕д襁B接到XI 和XO
管腳上。這種情況下，芯片內(nèi)的時鐘振蕩器電路會自動關(guān)
閉，晶振時鐘或外部輸入時鐘電路被采用。此時，若晶振頻率為11.0592MHz, 輸出數(shù)據(jù)速率為準(zhǔn)確的10Hz
或80Hz。輸出數(shù)據(jù)速率與晶振頻率以上述關(guān)系按比例增加或減少。使用外部輸入時鐘時，外部時鐘信號不一定需要為方波�？蓪CU
芯片的晶振輸出管腳上的時鐘信號通過20pF 的隔直電容連接到XI管腳上，作為外部時鐘輸入。外部時鐘輸入信號的幅值可低至150mV。
串口通訊
串口通訊線由管腳PD_SCK 和DOUT 組成，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，表明
A/D 轉(zhuǎn)換器還未準(zhǔn)備好輸出數(shù)據(jù)，此時串口時鐘輸入信號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
個不等的時鐘脈沖（圖二）。其中第一個時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 個時鐘脈沖完成，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 個時鐘脈沖用來選擇下一次A/D 轉(zhuǎn)換的輸入通道和增益，參見表三。
PD_SCK 脈沖數(shù)輸入通道 增益
時序圖
PD_SCK 的輸入時鐘脈沖數(shù)不應(yīng)少于25 或多于27，否則會造成串口通訊錯誤。當(dāng)A/D 轉(zhuǎn)換器的輸入通道或增益改變時，A/D 轉(zhuǎn)換器需要4 個數(shù)據(jù)輸出周期才能穩(wěn)定。DOUT 在4 個數(shù)據(jù)輸出周期后才會從高電平變低電平，輸出有效數(shù)據(jù)。
==============================我也是分割線================================
好了，看了這么多原理很多人一定已經(jīng)暈了，下面來簡單的：HX711在Arduino上的使用！
經(jīng)過各種搜索，僅僅在Google Project上找到了一個 phk@FreeBSD.ORG 寫的 Arduino 庫（感謝啊�。δ芎芡晟�，而且支持多版本的Arduino。
我備份在這里吧，以免以后找不到：
hx711-arduino-v0.01.tar.gz
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2016-1-23 00:59 上傳
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再來看一下接線：
1. VCC 可以是 2.6-5.5 中的任意值，因為我們使用的是 Arduino ，所以直接5V供電，GND 接地。
2. SCK 接 Arduino 的 Pin 9，DT 接 Pin10，這兩個接腳可以在程序中改變。
3. E+、E-、A+ 和 A- 分別接橋式傳感器的：激勵電壓正、負(fù)，輸出電壓正、負(fù)
（E+ 接紅線；E- 接黑線；A+ 接綠或藍線；A- 接白線）。
4. B+ 和 B- 接通道B的傳感器，也可以通過分壓電路接電源，用來檢測電源電壓。不用的話最好接GND，不過我試驗不接也沒問題。
在 Arduino 中打開示例代碼，可以看到非常簡單：- #include <HX711.h> // 包含庫的頭文件
- HX711 hx(9, 10); // 數(shù)據(jù)接腳定義
- void setup() {
- Serial.begin(9600);
- }
- void loop()
- {
- double sum = 0; // 為了減小誤差，一次取出10個值后求平均值。
- for (int i = 0; i < 10; i++) // 循環(huán)的越多精度越高，當(dāng)然耗費的時間也越多
- sum += hx.read(); // 累加
- Serial.println(sum/10); // 求平均值進行均差
- }
- HX711(byte sck, byte dout, byte amp = 128, double co = 1); // 定義 sck、dout 接腳，增益倍數(shù)（默認(rèn)128）和修正系數(shù)（默認(rèn)1）
- void set_amp(byte amp); // 改變增益倍數(shù)和對應(yīng)的通道，至少調(diào)用一次 read() 后起作用
- bool is_ready(); // 返回 hx711 是否可用，在 read() 函數(shù)中會被調(diào)用
- long read(); // 返回傳感器電壓值，如果 hx711 不可用則程序會暫停在此函數(shù)
- double bias_read(); // 返回：(read() - 偏移值) * 修正系數(shù)
- void tare(int t = 10); // 將皮重添加到偏移值，影響每次 read(); 的調(diào)用
- void set_co(double co = 1); // 修改修正系數(shù)（默認(rèn)為1）
- void set_offset(long offset = 0); // 修改偏移值（默認(rèn)為0）
這里唯一需要解釋的是第一個函數(shù)，- HX711 hx(9, 10); // 這樣用說明只定義SCK和DOUT接腳，AMP默認(rèn)使用A通道的128位增益，修正系數(shù)默認(rèn)為1；
- HX711 hx(9, 10, 64); // 這樣用說明定義SCK和DOUT接腳，AMP使用A通道的64增益，修正系數(shù)默認(rèn)為1；
- HX711 hx(9, 10, 32, 1.4); // 這樣用說明定義SCK和DOUT接腳，AMP使用B通道的32位增益，修正系數(shù)為1.4；
里有關(guān)通道和增益倍數(shù)的選擇，資料中已經(jīng)提及過，A通道只有128和64位兩種增益倍數(shù)，對應(yīng)滿載電壓為 20mV 和
40mV，B通道只有固定的32位增益倍數(shù)，滿載電壓為
80mV，使用時各個通道輸入電壓不要超過對應(yīng)增益倍數(shù)的滿載電壓。當(dāng)然，程序中額可以隨時切換增益倍數(shù)和通道，使用set_amp(amp)函數(shù)即可，
當(dāng)然，amp 的值只能是 128、64或32。
再強調(diào)一句，如果增益倍數(shù)選擇32位增益，那么讀出的數(shù)據(jù)就是B通道的。
==============================我真的是分割線================================
下面寫一個具體應(yīng)用示例：
我選擇的傳感器參數(shù)如下：
滿量程輸出電壓=激勵電壓x靈敏度1.0mV/V
例如：供電電壓是5V乘以靈敏度1.0mV/V=滿量程5mV
實際上我選用的這個模塊，當(dāng)電源電壓是5V時，供給傳感器的供電電壓是4V，于是我的傳感器滿量程電壓為4mV。
這樣我就完全可以選擇增益倍數(shù)最高的A通道128位增益來得到最高的精度。
電子稱連接圖示：
圖中綠色的為HX711模塊，右下角為Arduino
UNO，吊臂上掛著的就是橋式傳感器（我連接的方式為懸吊式測拉力值），AD模塊與傳感器間的電線越短越好，過長的話會受到各種干擾，AD模塊與
Arduino之間的連線最好也不要超過30cm，如果必須加長的話，可以考慮使用帶電磁屏蔽的線以及信號放大器。
首先使用庫自帶的例子測試一下，可以看到懸掛上1kg砝碼以及托盤等部件后得到的值為：- 1315588.75
- 1315597.75
- 1315607.37
- 1315606.75
- 1315604.75
- 1315589.62
- 1315579.62
- 1315594.25
- 1315588.75
- 1315580.25
- 1315589.00
- 1315584.25
- 1315605.50
- 1315596.12
- 1315592.25
- 1315607.75
- 1315585.75
- 1315582.87
- 1315568.75
- 1315574.75
- 1315578.00
- 1315583.12
- 1315604.62
- 1315573.50
- 1315584.25
- 742865.50
- 742847.87
- 742869.00
- 742879.12
- 742873.68
- 742858.81
- 742867.81
- 742843.37
- 742862.18
- 742844.87
- 742856.50
- 742834.31
- 742831.31
- 742825.12
- 742842.31
- 742821.31
- 742816.12
- 742846.00
- 742844.00
- 742826.87
- 742818.12
- 742812.87
- 742807.18
- 742835.00
1315500 - 742800 = 572700
所以修正系數(shù)大概為： 500 / 572700 = 0.00087305
那么程序就可以寫成（這時可以適當(dāng)?shù)臏p小些讀取速度，增加個delay，比如讓程序半分鐘一讀�。�
- #include <HX711.h>
- HX711 hx(9, 10, 128, 0.00087305);
- void setup() {
- Serial.begin(9600);
- }
- void loop() {
- delay(500);
- double sum = 0;
- for (int i = 0; i < 10; i++)
- sum += hx.read();
- Serial.println(sum/10);
- }
- 169640.70
- 169632.59
- 169632.90
- 169640.90
- 169632.79
- 169623.59
- 169649.79
- 169610.40
- 169615.20
- 169659.40
- 169619.90
- 169624.79
- 169614.79
- 169624.29
- 169617.79
- 169629.20
- 169604.00
- 169617.50
- 169628.20
- 169589.40
- 169602.29
- 169598.40
- 169596.40
- 169604.00
- 169612.40
- 169592.20
- #include <HX711.h>
- HX711 hx(9, 10, 128, 0.00087305);
- void setup() {
- Serial.begin(9600);
- hx.set_offset(169600);
- }
- void loop() {
- delay(500);
- double sum0 = 0;
- double sum1 = 0;
- for (int i = 0; i < 10; i++) {
- sum0 += hx.read();
- sum1 += hx.bias_read();
- }
- Serial.print(sum0/10);
- Serial.print(" ");
- Serial.println(sum1/10);
- }
- 169615.20 0.01
- 169616.70 0.02
- 169613.40 0.02
- 169636.50 0.03
- 169620.70 0.02
- 169638.09 0.04
- 169625.29 0.02
- 169620.50 0.02
- 169612.29 0.01
- 169609.79 0.01
- 169624.40 0.02
- 169625.20 0.02
- 169630.00 0.03
- 169628.29 0.03
- 169606.29 0.00
- 169617.79 0.02
- 169637.90 0.03
- 169603.70 0.00
- 169605.29 0.01
- 169636.50 0.03
- 742492.68 500.16
- 742499.81 500.17
- 742503.81 500.17
- 742505.18 500.18
- 742507.18 500.17
- 742499.31 500.17
- 742499.50 500.17
- 742512.37 500.18
- 742521.87 500.19
- 742497.87 500.17
- 742518.12 500.18
- 742518.81 500.18
- 742520.87 500.19
- 742520.68 500.19
- 742530.18 500.20
- 742532.87 500.20
- 742543.00 500.20
- 742540.12 500.21
- 742517.00 500.19
- 1315286.75 1000.25
- 1315304.62 1000.25
- 1315296.62 1000.25
- 1315302.25 1000.26
- 1315302.12 1000.26
- 1315294.25 1000.25
- 1315310.00 1000.26
- 1315277.37 1000.24
- 1315283.75 1000.24
- 1315280.25 1000.23
- 1315286.75 1000.24
- 1315293.25 1000.25
- 1315309.87 1000.26
- 1315299.50 1000.25
- 1315307.12 1000.26
- 1315304.50 1000.25
- 1315301.50 1000.25
- 1315296.75 1000.25
- 1315284.50 1000.23
- 1315284.37 1000.24
- 1315308.75 1000.26
- 1315291.62 1000.25
- 1315312.75 1000.26
- 1315312.25 1000.26
接下來就是完善程序，增加去皮重的功能了，在Arduino上接一個按鈕，為了阻止電磁干擾發(fā)生誤判斷，我采用了常輸出高電平的按鈕，當(dāng)按下按鈕的時候輸出低電平，按鈕接在 4 號口上：- #include <HX711.h>
- HX711 hx(9, 10, 128, 0.00087305);
- void setup() {
- Serial.begin(9600);
- hx.set_offset(169600);
- }
- void loop() {
- if(digitalRead(4) == LOW) hx.tare();
- double sum0 = 0;
- double sum1 = 0;
- for (int i = 0; i < 10; i++) {
- sum0 += hx.read();
- sum1 += hx.bias_read();
- }
- Serial.print(sum0/10);
- Serial.print(" ");
- Serial.println(sum1/10);
- }
============================不要懷疑我是分割線=============================
去皮重也實現(xiàn)了，可是最求完美的我發(fā)現(xiàn)每次掉電后都要重新設(shè)置皮重，很是麻煩，于是決定將皮重信息存到EEPROM中保存，這樣每次上電后就會自動讀取存儲的皮重信息，從0點開始稱量了！
看了一下 HX711 的庫，在去皮重的時候只需調(diào)用 hx.tare();，tare() 函數(shù)內(nèi)容如下：- void HX711::tare(int t) {
- double sum = 0;
- for (int i = 0; i < t; i++) {
- sum += read();
- }
- set_offset(sum / t);
- }
- void HX711::set_offset(long offset) {
- OFFSET = offset;
- }
- double HX711::bias_read() {
- return (read() - OFFSET) * COEFFICIENT;
- }
不幸的是，HX711庫并不允許我們這么做。也許有人要說了，那就調(diào)用 tare() 后 再調(diào)用一次 read() 來獲取
OFFSET唄。這樣可不行，首先調(diào)用 tare() 的時候本身就會調(diào)用 10 次 read() 并求平均值作為 OFFSET
來使用，我們再調(diào)用一次 read() 讀出的數(shù)既不是之前那個平均值，精度也不如前面的平均值高，就算再求一次 10個 數(shù)的平均值，也得不到之前那個
OFFSET了，精度會大打折扣的。
看來唯一的辦法就是自己手動改一下 HX711 的庫，讓它在調(diào)用 tare() 的時候直接返回個
OFFSET，這樣就解決了我們的需求。為了和官方庫區(qū)分，我們改一下庫的名字，將 HX711 庫文件夾復(fù)制一份改名為 HX711A ，然后將
HX711.cpp 改為 HX711A.cpp，同樣 HX711.h 改為 HX711A.h。然后打開 HX711A.cpp 和 HX711A.h，作出修改。改動如下：
HX711A.cpp：- #include <HX711.h> -> #include <HX711A.h>
- void HX711::tare(int t) { - > double HX711::tare(int t) {
- 并在 tare 函數(shù)結(jié)尾加入： return sum / t;
- #ifndef HX711_H -> #ifndef HX711A_H
- #define HX711_H -> #define HX711A_H
- void tare(int t = 10); -> double tare(int t = 10);
可是新的問題又出現(xiàn)了，OFFSET 值是 double 類型的，而我們 Arduino 提供的 EEPROM 庫一次僅能存儲1個 char
類型數(shù)據(jù)。于是上網(wǎng)查資料，發(fā)現(xiàn)弘版有個帖子提到了多類型存儲，可是相應(yīng)的庫編譯后有點龐大，還是自己解決吧，寫了個共用體實現(xiàn)的double類型存儲，
見我的帖子，可以在程序里加入這一部分內(nèi)容。
----帖子內(nèi)容引用------------------------
有的時候我們需要將float或者double類型的數(shù)據(jù)存到EEPROM中以備下次利用，比如制作電子稱存儲皮重等信息時。
但是Arduino的EEPROM僅僅能以8bit一位存儲1024位。
在網(wǎng)上查了一下，貌似使用共用體的方法很火，于是寫了個代碼：
數(shù)據(jù)拆分存儲部分：- dvalue.v = 169600.00;
- unsigned char *dpointer;
- dpointer = dvalue.dchar;
- for(int i = 0; i < 8; i++) {
- EEPROM.write(i,*dpointer);
- dpointer++;
- }
- for(int i = 0; i < 8; i++) dvalue.dchar[ i] = EEPROM.read(i);
- Serial.println(dvalue.v);
- #include <EEPROM.h>
- union data {
- double v;
- unsigned char dchar[8];
- } dvalue;
- void setup() {
- Serial.begin(9600);
-
- //數(shù)據(jù)拆分
- dvalue.v = 169600.00;
- unsigned char *dpointer;
- dpointer = dvalue.dchar;
- for(int i = 0; i < 8; i++) {
- EEPROM.write(i,*dpointer);
- dpointer++;
- }
- }
- void loop()
- {
- //數(shù)據(jù)還原
- for(int i = 0; i < 8; i++) dvalue.dchar[ i] = EEPROM.read(i);
- Serial.println(dvalue.v);
- delay(1000);
- }
EEPROM庫中貌似還有個put方法可以存各種數(shù)據(jù)類型，感謝18# 蔥拌豆腐 提供
http://www.arduino.cc/en/Reference/EEPROM
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另外，經(jīng)過查詢資料，橋式傳感器受溫度影響的偏移量也不容忽視，可以在系統(tǒng)中加入溫度傳感器（例如DS18B20），并在計算重量的時候加入線性溫度漂移修正，這里我就不寫溫度相關(guān)代碼了，僅給出溫度漂移修正的函數(shù)供大家參考：- #include <HX711A.h>
- #include <EEPROM.h>
- HX711 hx(9, 10, 128, 0.00087305);
- int i=0;
- // 用于在 EEPROM 中儲存 double 類型數(shù)據(jù)的共用體
- unsigned char *dpointer;
- union data {
- double v;
- unsigned char dchar[8];
- } dvalue;
- void setup() {
- Serial.begin(9600);
- for(i = 0; i < 8; i++) dvalue.dchar[ i] = EEPROM.read(i); // 從 EEPROM 讀取偏移量
- hx.set_offset(dvalue.v); // 設(shè)置已讀取的偏移量
- }
- void loop() {
- if(digitalRead(4) == LOW) {
- dvalue.v = hx.tare(); // 去皮重并讀取偏移量
- hx.set_offset(dvalue.v); // 設(shè)置已讀取的偏移量
- dpointer = dvalue.dchar; // 以下程序?qū)⑵屏糠纸獠Υ娴?EEPROM
- for(i = 0; i < 8; i++) {
- EEPROM.write(i,*dpointer);
- dpointer++;
- }
- }
- double sum = 0;
- for (i = 0; i < 10; i++) {
- sum += hx.bias_read();
- }
- Serial.println(sum/10);
- //Serial.println(sum / 10 * (1 + (20 - temprature) / 10 * 0.02)）; // 帶線性溫度補償?shù)妮敵�，注意temprature單位為攝氏度。
- }
此外，程序可以增加的功能還有：
1.LCD顯示
2.鍵盤輸入及語音功能
3.標(biāo)準(zhǔn)砝碼校準(zhǔn)功能（如500g），其實就是修正系數(shù)的自我修正功能。
這幾個功能我就不再研究了，都不難，留給各位自己發(fā)揮的空間吧
全文完 |
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[復(fù)制鏈接]
