一、项目简介

        基于stm32以及HX711的智能体重秤，具有基本的称重功能；具有蓝牙或Wifi传输功能，通过手机可以查看称重信息； 手机端需具备称重信息存储功能，可以统计历史数据； 当有重物放上去时实现称重功能，重量小于一定值时进入待机状态；体重秤使用锂电池供电，带电池管理电路；

二、板载资源

图1-1智能体重秤电路3D图

 

图1-2智能体重秤电路平面图

1、主控芯片：STM32F103C8T6

2、电源接口：TYPE-C

3、按键：一个复位按键

4、体重测量芯片：HX711

5、显示接口：I2C协议的OLED显示器

6、调试接口：SWD下载调试接口

7、通信：通过蓝牙模块与手机进行通信

 

三、设计原理

       本方案使用HX711作为称重传感器处理芯片，使用四个压力应变片构成全桥来测量体重，使用STM32作为主控芯片和HX711通信获得压力应变片的变形量并换算成重量，并采用MX-01蓝牙模块与手机端进行通信，采用微信小程序设计手机端软件，可以存储称重数据，并进行数据分析。

四、电路解析

图4-1 智能电子秤整体原理图

4.1、电源电路

      电源电路主要由TYPE-C接口，锂电池模块以及充电电路组成，其中LED2作为充电指示灯，当充电完成时LED2灯亮，TP4056为锂电池充电管理芯片，P2为锂电池接口，采用3.7V的锂电池进行供电。

 

图4-2 智能电子秤电源电路

4.2、主控电路

     主控电路选择STM32F103C8T6作为主控芯片，工作电压为2.0v~3.6v，最大时钟频率为72MHZ，64KB的闪存存储器和20KB的SRAM，它配备了丰富的外设接口，包括多个通用定时器，通用同步/异步串行接口（USART），I2C和SPI接口，以支持多种通信和外部设备连接需求。芯片的电源输入部分需要加入100nf电容进行电源滤波。

图4-3 智能电子秤主控电路

4.3晶振电路

    晶振电路使用了32.768Khz的低速晶振以及8Mhz的高速晶振，在软件配置中也要将芯片的时钟输入源配置成外部输入。

图4-4 智能电子秤晶振电路

4.4称重电路

        称重电路使用HX711作为数模转换芯片，HX711是一款精密的模拟-数字转换芯片，广泛用于重量测量和称重应用。它特别适用于各种需要高精度和稳定性的称重系统，该芯片在测量过程中抑制了外部干扰和噪声，从而提供更可靠的测量结果。它通过数字接口（如SPI或者简化的串行接口）将模拟信号转换为数字数据，便于与微控制器通信。

       压力传感器通过全桥的连接方式进行连接，并通过4根线接入到HX711芯片，的E+，A+，GND，A- 接口，如图4-6所示。

图4-5 智能电子秤称重电路

 

图4-6 压力传感器连接电路图

 

4.5 稳压电路

        稳压电路使用AMS1117作为稳压芯片，输出3.3V，AMS1117 是一款线性稳压器芯片，常用于电子电路中提供稳定的电压输出。它是微型封装的低压差稳压器，通常用于从较高电压源（如电池或电源适配器）降压到稳定的较低电压以供电其他电路或设备。

 

图4-7 稳压电路

4.6 通信电路

        智能体重秤通过蓝牙模块与手机进行通信，其中蓝牙模块使用MA-01A，采用BLE5.2蓝牙接口，体积小连接块，具有100m+的测试通讯距离，模块发射功率为5dbm，模块通过串口与主控电路连接实现透传。

 

图4-8 蓝牙电路

4.6 复位电路

       复位电路，按键Reset按下主控的RESET引脚被拉低，系统进入复位状态，松开Reset按键，主控的RESET引脚恢复高电平，系统重新进行工作状态，完成复位。

图4-9 复位电路

4.7 OLED显示接口

       项目采用OLED作为显示器，用来显示体重信息，OLED显示模块通过I2C协议与主控芯片通信，分别连接主控芯片的PB6和PB7，其中PB6为时钟线，PB7为SDA信号线。

图4-10 OLED显示屏接口

五、嵌入式软件解析

5.1 时钟配置

       主控芯片使用STM32CUBE进行时钟配置，如图5-1所示，配置过程中要注意将时钟输入源切换到外部输入，即HSE，才可以或者最高主频72Mhz。

图5-1 时钟树

5.2 核心代码解析

      完整的嵌入式代码见附件，这里将对附件中的核心代码进行解释：

1、位于main.c中的HX711_Read(void) 函数作用是从hx711模块读取传感器的数值。

图5-2 传感器压力读取代码

 

2、位于main.c中的Get_Weight(void) 函数将压力传感器的数值转换成重量并储存，压力传感器的数据基本呈线性，可以直接进行线性标定，如果想要获得更高精度的测量结果，则需要使用插值标定。

图5-3 传感器压力处理部分代码

3、OLED显示字符串代码，OLED显示字符串和数字的方式是首先使用取模软件PCtoLCD获取各个字符串的十六进制编码值，在将其写入单片机代码文件中如图5-5所示，本项目主要使用到的是一些字符串，也可以将二值化的图像通过取模软件进行取模并显示在OLED上，同时如果想要显示动画也可以GIF的多张图像通过取模软件取模并放置在代码文件中。

图5-4 取模软件界面

 

图5-5 部分字符串的模值

 

六、手机端软件解析

 

6.1 软件页面介绍

         

       如图6-1为手机端软件的主要界面，其中图a是蓝牙连接界面，进入此页面软件会自动搜索附近蓝牙，在选择体重秤的蓝牙并进行连接后进入图b界面，图b界面会实时的显示称重体重，并且用户可以使用归零按钮进行重量归零，类似于高精度电子秤的去皮功能，同时用户可以点击记录功能来记录当前的体重，当用户点击历史分析时便会进入历史数据统计界面，界面会显示最近10次称重的体重，并计算平均体重以及最重和最轻的体重。

 

 

图6-1 手机端软件界面

 

6.2 小程序代码结构介绍

 

       完整的小程序代码会放到附件中，下面将介绍代码的结构和功能，小程序端主要有四个页面，index页面为首页，即蓝牙连接界面，WeightUI页面为称重主页，analyse页面为历史数据统计页面，可通过点击历史分析按钮切换到该页面。

       小程序使用了ec-canvas控件绘制折线图，并可以进行图表的动态修改，具体方式详见代码。ec-canvas开源库的github链接：GitHub - ecomfe/echarts-for-weixin: Apache ECharts 的微信小程序版本 

 

图6-2 手机端代码结构

     device页面是通信调试页面，可以接收数据和自定义发动数据，如图6-3所示。

 

图6-3 通信调试页面

 

七、实物展示

 

图7-1 智能体重秤正面图

图7-2 智能体重秤背面电路图

 

八、注意事项

 

8.1 电路原理图绘制注意事项

1、模块化电路结构，并进行合理分区。

2、没有网络的引脚要标注❌。

3、要注意电源滤波电容的添加。

8.2 布线需要注意的事项

1、电源的滤波电容要尽量接近电源引脚。

2、信号线避免形成回路。

3、蓝牙模块的天线要朝外面，并且天线下面不要铺铜。

4、避免出现直角走线。

5、电源走线建议使用T型连接。

6、晶振低下最好保证净空不要走线。

7、合理添加丝印提示。

图8-1 电路平面图

8.3 调试注意事项

1、串口的RX对应蓝牙模块的TX，TX对应蓝牙模块的RX，注意不要弄反。

2、压力传感器的连接要注意全桥的连接方式，注意顺序不要反，如果一次接四个不好测试，可以先从一个压力传感器开始测试。