無線電子稱重系統平臺的研制

重慶第二師范學院數學與信息工程系 謝 敏 李金玲 李 志

無線電子稱重系統平臺的研制

重慶第二師范學院數學與信息工程系 謝 敏 李金玲 李 志

為了實現對遠端設備的自動監控來完成對人體體重等數據的采集，本文將自動稱重控制技術與無線通信技術融為一體，介紹了一種基于STM32、ESP8266、以及HX711的無線電子稱重系統平臺設計，該系統由信號采集模塊、無線傳輸模塊以及基于WampServer和騰訊云的遠端服務器監控管理等三部分組成。并通過一鍵WPS解決了用戶手動輸入WIFI密碼的不便。其關鍵算法包括：A/D轉換對數據的處理、ESP8266與遠端服務器的通訊、LCD1602與STM32串口的對接和WIFI的連接等處理。

無線電子稱重系統；STM32；ESP8266；HX711

0 引言

目前市場上的電子稱雖已趨于智能，但卻無法將采集的信息作為人體健康的評測標準納入數據庫。本設計將自動稱重控制技術與無線通信技術融為一體[1]，利用ESP8266和HX711芯片的特點，將采集到的數據利用無線通信傳輸到遠程服務器，通過多次數據的采集，利用MYSQL制作出關于人體健康分析的數據庫，并通過一鍵WPS解決了用戶手動輸入WIFI密碼的不便。

1 系統設計

1.1 整體設計

該系統主要完成信號轉換、數據采集、數據顯示、數據發送等功能。系統框圖如圖1所示。

圖1 硬件系統框圖

1.2 無線傳輸模式

本文采用一款高度片內集成并擁有高性能無線SOC的芯片ESP8266，該芯片實現了最低前期的開發和運行中最少地占用系統資源[2]。

ESP8266支持softAP模式，station模式，softAP + station共存模式三種。本設計采用的是station 模式，通過路由器（AP）連入internet，可向云端服務器上傳、下載數據。用戶可隨時隨地使用移動終端（手機、筆記本等），通過云端監控ESP8266模塊的狀況，向ESP8266模塊發送控制指令。此外，本設計將ESP8266與透傳模式相結合，Host通過UART將數據發給ESP8266，ESP8266再通過無線網絡數據傳出去；ESP8266通過無線網絡接收到的數據，同理通過UART傳到Host。

1.3 A/D轉換設計

本設計選用HX711芯片來處理數據的轉換，它不僅可以進行A/ D轉換，還可以進行信號處理，使用該芯片不僅提高了整體的性能和可靠性，還降低了整體的制作成本，在稱重設計領域有著廣泛的應用[3-4]。

2 軟件設計

2.1 稱重系統軟件流程

在軟件設計方面，首先，我們將系統初始化，然后便通過ESP8266連接無線網絡，配置成功后便開啟透傳模式傳輸數據，HX711在接收到數據后便選擇了128倍增益，開啟A/D轉換模式，將處理好的數據再次發送給喚醒了的LCD1602。軟件設計流程圖如圖2所示。

圖2 軟件設計流程圖

2.2 后臺軟件

本設計采用WampServer和騰訊云搭建遠端服務器[5-6]。接受稱重系統上傳的JSON數據包，通過POST方式上傳數據包，后臺服務器對JSON進行相應解包并獲取體重信息，將體重和時間通過MYSQL保存到數據庫中。

圖3 網絡調試器界面

3 系統測試

軟件設計主要是對ESP8266wifi模塊和PC機通信、HX711芯片和遠端服務器信息交互進行設計。

ESP8266wi fi模塊和PC機手動通信方法為：首先將ESP8266配置為發射模式；再打開串口助手，連接好無線模塊，回復OK說明連接成功；然后發送AT + CWMODE = 1，將ESP8266設置為station模式；接著，再發送AT + CWLAP顯示無線列表，找尋合適無線網絡，并發送AT + CWJAP = “***”，“++++”（*代表WIFI名稱，+代表相應連接密碼）；接著打開網絡助手，設置服務模式，設定服務器IP和端口號，連接后發送AT + CIPMUX = 1，開啟多連接模式；接著再發送AT + CIPSTART = 2，“TCP”，“*.*.*.*”，80（*.*.*.*和剛才連接的IP地址要一致），如此就可和網絡助手通信了。本設計將這些繁瑣的步驟納入到代碼中，將手動轉化為自動模式，在連接好之后只需發送數據，免去用戶對這系列問題的操作。網絡調試器界面圖如圖3所示。

4 結論

本文采用STM32單片機作為無線電子稱重系統平臺的處理芯片，用ESP8266芯片組成無線收發通信模塊，用HX711芯片作為信號處理模塊，將自動稱重控制技術與無線通信技術融為一體，在騰訊云上搭建遠端服務平臺，并利用WampServer的集成功能收集并整理遠端服務平臺接受的數據，為用戶提供了一個移動的智能健康測評平臺，用戶不僅可以查看自己的健康情況，還可以將其作為一份健康分析數據單提供給醫療機構，為專家提供可靠的分析數據。

[1]鄧福軍,朱建鴻,高美鳳.基于無線通信的遠程稱重監控系統設計[J].現代電子技術,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.簡易電子秤的設計[J].電子世界,2013(4):133．

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

[6]張松濤.基于應變傳感技術的智能稱重系統設計[J].兵工自動化,2002,03:40-43.

謝敏（1994—），女，重慶人，大學本科，研究方向：嵌入式、物聯網工程。

李金玲（1992—），女，重慶人，大學本科，研究方向：無線傳感網絡、物聯網技術。

重慶市教委科學技術研究項目資助（No.KJ1401413）；國家級大學生創新訓練項目“無線電子稱重系統平臺的研制”(201514388086)；重慶第二師范學院校級青年項目“一種壓電功能的幼兒園監控穿戴系統”（KY201544C）。

李志（1984—），男，四川遂寧人，研究生，講師，研究方向：無線傳感網絡、物聯網技術。