重慶第二師范學(xué)院數(shù)學(xué)與信息工程系 謝 敏 李金玲 李 志

無線電子稱重系統(tǒng)平臺的研制

重慶第二師范學(xué)院數(shù)學(xué)與信息工程系 謝 敏 李金玲 李 志

為了實現(xiàn)對遠端設(shè)備的自動監(jiān)控來完成對人體體重等數(shù)據(jù)的采集，本文將自動稱重控制技術(shù)與無線通信技術(shù)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(tǒng)平臺設(shè)計，該系統(tǒng)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(wù)器監(jiān)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(guān)鍵算法包括：A/D轉(zhuǎn)換對數(shù)據(jù)的處理、ESP8266與遠端服務(wù)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(tǒng)；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(shù)據(jù)庫。本設(shè)計將自動稱重控制技術(shù)與無線通信技術(shù)融為一體[1]，利用ESP8266和HX711芯片的特點，將采集到的數(shù)據(jù)利用無線通信傳輸?shù)竭h程服務(wù)器，通過多次數(shù)據(jù)的采集，利用MYSQL制作出關(guān)于人體健康分析的數(shù)據(jù)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(tǒng)設(shè)計

1.1 整體設(shè)計

該系統(tǒng)主要完成信號轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)發(fā)送等功能。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 硬件系統(tǒng)框圖

1.2 無線傳輸模式

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

ESP8266支持softAP模式，station模式，softAP + station共存模式三種。本設(shè)計采用的是station 模式，通過路由器（AP）連入internet，可向云端服務(wù)器上傳、下載數(shù)據(jù)。用戶可隨時隨地使用移動終端（手機、筆記本等），通過云端監(jiān)控ESP8266模塊的狀況，向ESP8266模塊發(fā)送控制指令。此外，本設(shè)計將ESP8266與透傳模式相結(jié)合，Host通過UART將數(shù)據(jù)發(fā)給ESP8266，ESP8266再通過無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳出去；ESP8266通過無線網(wǎng)絡(luò)接收到的數(shù)據(jù)，同理通過UART傳到Host。

1.3 A/D轉(zhuǎn)換設(shè)計

本設(shè)計選用HX711芯片來處理數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，它不僅可以進行A/ D轉(zhuǎn)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(shè)計領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用[3-4]。

2 軟件設(shè)計

2.1 稱重系統(tǒng)軟件流程

在軟件設(shè)計方面，首先，我們將系統(tǒng)初始化，然后便通過ESP8266連接無線網(wǎng)絡(luò)，配置成功后便開啟透傳模式傳輸數(shù)據(jù)，HX711在接收到數(shù)據(jù)后便選擇了128倍增益，開啟A/D轉(zhuǎn)換模式，將處理好的數(shù)據(jù)再次發(fā)送給喚醒了的LCD1602。軟件設(shè)計流程圖如圖2所示。

圖2 軟件設(shè)計流程圖

2.2 后臺軟件

本設(shè)計采用WampServer和騰訊云搭建遠端服務(wù)器[5-6]。接受稱重系統(tǒng)上傳的JSON數(shù)據(jù)包，通過POST方式上傳數(shù)據(jù)包，后臺服務(wù)器對JSON進行相應(yīng)解包并獲取體重信息，將體重和時間通過MYSQL保存到數(shù)據(jù)庫中。

圖3 網(wǎng)絡(luò)調(diào)試器界面

3 系統(tǒng)測試

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

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

4 結(jié)論

本文采用STM32單片機作為無線電子稱重系統(tǒng)平臺的處理芯片，用ESP8266芯片組成無線收發(fā)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(shù)與無線通信技術(shù)融為一體，在騰訊云上搭建遠端服務(wù)平臺，并利用WampServer的集成功能收集并整理遠端服務(wù)平臺接受的數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)單提供給醫(yī)療機構(gòu)，為專家提供可靠的分析數(shù)據(jù)。

[1]鄧福軍,朱建鴻,高美鳳.基于無線通信的遠程稱重監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J].現(xiàn)代電子技術(shù),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(shè)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(yīng)變傳感技術(shù)的智能稱重系統(tǒng)設(shè)計[J].兵工自動化,2002,03:40-43.

謝敏（1994—），女，重慶人，大學(xué)本科，研究方向：嵌入式、物聯(lián)網(wǎng)工程。

李金玲（1992—），女，重慶人，大學(xué)本科，研究方向：無線傳感網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

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

李志（1984—），男，四川遂寧人，研究生，講師，研究方向：無線傳感網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。