无线电子称重系统平台的研制

重庆第二师范学院数学与信息工程系 谢 敏 李金玲 李 志

无线电子称重系统平台的研制

重庆第二师范学院数学与信息工程系 谢 敏 李金玲 李 志

为了实现对远端设备的自动监控来完成对人体体重等数据的采集，本文将自动称重控制技术与无线通信技术融为一体，介绍了一种基于STM32、ESP8266、以及HX711的无线电子称重系统平台设计，该系统由信号采集模块、无线传输模块以及基于WampServer和腾讯云的远端服务器监控管理等三部分组成。并通过一键WPS解决了用户手动输入WIFI密码的不便。其关键算法包括：A/D转换对数据的处理、ESP8266与远端服务器的通讯、LCD1602与STM32串口的对接和WIFI的连接等处理。

无线电子称重系统；STM32；ESP8266；HX711

0 引言

目前市场上的电子称虽已趋于智能，但却无法将采集的信息作为人体健康的评测标准纳入数据库。本设计将自动称重控制技术与无线通信技术融为一体[1]，利用ESP8266和HX711芯片的特点，将采集到的数据利用无线通信传输到远程服务器，通过多次数据的采集，利用MYSQL制作出关于人体健康分析的数据库，并通过一键WPS解决了用户手动输入WIFI密码的不便。

1 系统设计

1.1 整体设计

该系统主要完成信号转换、数据采集、数据显示、数据发送等功能。系统框图如图1所示。

图1 硬件系统框图

1.2 无线传输模式

本文采用一款高度片内集成并拥有高性能无线SOC的芯片ESP8266，该芯片实现了最低前期的开发和运行中最少地占用系统资源[2]。

ESP8266支持softAP模式，station模式，softAP + station共存模式三种。本设计采用的是station 模式，通过路由器（AP）连入internet，可向云端服务器上传、下载数据。用户可随时随地使用移动终端（手机、笔记本等），通过云端监控ESP8266模块的状况，向ESP8266模块发送控制指令。此外，本设计将ESP8266与透传模式相结合，Host通过UART将数据发给ESP8266，ESP8266再通过无线网络数据传出去；ESP8266通过无线网络接收到的数据，同理通过UART传到Host。

1.3 A/D转换设计

本设计选用HX711芯片来处理数据的转换，它不仅可以进行A/ D转换，还可以进行信号处理，使用该芯片不仅提高了整体的性能和可靠性，还降低了整体的制作成本，在称重设计领域有着广泛的应用[3-4]。

2 软件设计

2.1 称重系统软件流程

在软件设计方面，首先，我们将系统初始化，然后便通过ESP8266连接无线网络，配置成功后便开启透传模式传输数据，HX711在接收到数据后便选择了128倍增益，开启A/D转换模式，将处理好的数据再次发送给唤醒了的LCD1602。软件设计流程图如图2所示。

图2 软件设计流程图

2.2 后台软件

本设计采用WampServer和腾讯云搭建远端服务器[5-6]。接受称重系统上传的JSON数据包，通过POST方式上传数据包，后台服务器对JSON进行相应解包并获取体重信息，将体重和时间通过MYSQL保存到数据库中。

图3 网络调试器界面

3 系统测试

软件设计主要是对ESP8266wifi模块和PC机通信、HX711芯片和远端服务器信息交互进行设计。

ESP8266wi fi模块和PC机手动通信方法为：首先将ESP8266配置为发射模式；再打开串口助手，连接好无线模块，回复OK说明连接成功；然后发送AT + CWMODE = 1，将ESP8266设置为station模式；接着，再发送AT + CWLAP显示无线列表，找寻合适无线网络，并发送AT + CWJAP = “***”，“++++”（*代表WIFI名称，+代表相应连接密码）；接着打开网络助手，设置服务模式，设定服务器IP和端口号，连接后发送AT + CIPMUX = 1，开启多连接模式；接着再发送AT + CIPSTART = 2，“TCP”，“*.*.*.*”，80（*.*.*.*和刚才连接的IP地址要一致），如此就可和网络助手通信了。本设计将这些繁琐的步骤纳入到代码中，将手动转化为自动模式，在连接好之后只需发送数据，免去用户对这系列问题的操作。网络调试器界面图如图3所示。

4 结论

本文采用STM32单片机作为无线电子称重系统平台的处理芯片，用ESP8266芯片组成无线收发通信模块，用HX711芯片作为信号处理模块，将自动称重控制技术与无线通信技术融为一体，在腾讯云上搭建远端服务平台，并利用WampServer的集成功能收集并整理远端服务平台接受的数据，为用户提供了一个移动的智能健康测评平台，用户不仅可以查看自己的健康情况，还可以将其作为一份健康分析数据单提供给医疗机构，为专家提供可靠的分析数据。

[1]邓福军,朱建鸿,高美凤.基于无线通信的远程称重监控系统设计[J].现代电子技术,2012,11:154-157.

[2]abclovecba2012.http://wenku.baidu.com/link?url=MGEQ3xMSk2KAQVo_ lE3UYna3yuORFt02Nyi1XON2tCTtfzkUsW9UEG31Sn7I1Ce5srV_fB8oCZ-JimJlq5NqHEYPabEnfFnIiBHroRCyZe,2014.

[3] Hx71 l-bf.pdf[EB／OL].http:∥www.aviaic.eom/image/hx711_ bf.pdf．

[4]程智.简易电子秤的设计[J].电子世界,2013(4):133．

[5]chris13131.http://baike.baidu.com/link?url=Tn5q0LtzQSBU1ttiJNp9_sx-PsiUJuIXbPRftYg2zgf3aqMqc04CCulZpNrqGe9mcgiugnx4kNtMDgsAqL 0e5_,2015.

[6]张松涛.基于应变传感技术的智能称重系统设计[J].兵工自动化,2002,03:40-43.

谢敏（1994—），女，重庆人，大学本科，研究方向：嵌入式、物联网工程。

李金玲（1992—），女，重庆人，大学本科，研究方向：无线传感网络、物联网技术。

重庆市教委科学技术研究项目资助（No.KJ1401413）；国家级大学生创新训练项目“无线电子称重系统平台的研制”(201514388086)；重庆第二师范学院校级青年项目“一种压电功能的幼儿园监控穿戴系统”（KY201544C）。

李志（1984—），男，四川遂宁人，研究生，讲师，研究方向：无线传感网络、物联网技术。