作者/劉瓊，田會峰，江蘇科技大學電氣與信息工程學院

體重健康管理系統(tǒng)設(shè)計

作者/劉瓊，田會峰，江蘇科技大學電氣與信息工程學院

設(shè)計了一款基于微信平臺，WiFi聯(lián)網(wǎng)的體重健康管理系統(tǒng)。硬件部分選擇由電阻應變片構(gòu)成差動全橋電路；軟件系統(tǒng)設(shè)計以52單片機最小系統(tǒng)為核心，用HX711芯片進行A/D轉(zhuǎn)換，采集的數(shù)據(jù)傳送至單片機，通過WIFI模塊將單片機中的數(shù)據(jù)上傳至機智云平臺，云平臺作為數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)站，進而將數(shù)據(jù)上傳至微信公眾號，同樣控制命令的數(shù)據(jù)可以逆行下傳，實現(xiàn)通過手機控制電子稱重設(shè)備。

體重測量；測重模塊；微信平臺；單片機

引言

隨著電子測重技術(shù)的成熟，電子秤已經(jīng)逐漸取代老式測重設(shè)備。其因操作簡單、測重準確、體積小、測量速度快、讀數(shù)方便，廣泛應用于商業(yè)貿(mào)易、醫(yī)院、學校、企業(yè)等部門[1 2]。隨著制造工藝的提高，電子秤更是越做越輕巧便攜，加之人們對美的追求，越來越關(guān)注自己體型的變化，因此如今幾乎家家備有電子體重秤。同時隨著物聯(lián)網(wǎng)時代的到來以及微信技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)必然會用到越來越多的微信平臺資源。本文即為大家介紹一款基于微信平臺的體重健康管理系統(tǒng)，本系統(tǒng)不僅能測重，更能讓用戶了解自己體重階段性的變化。同時利用微信平臺，讓本系統(tǒng)擁有較好的人機交互的體驗感覺，使系統(tǒng)更人性化、智能化。

1. 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

本系統(tǒng)以52單片機為核心，硬件部分選擇由電阻應變片構(gòu)成差動全橋電路，A/D轉(zhuǎn)換部分選用HX711芯片。除了基本的測重功能外，本系統(tǒng)提出了一種基于微信平臺、WiFi、機智云平臺對數(shù)據(jù)進行保存和分析的功能。本系統(tǒng)實現(xiàn)了將用戶測得的體重信息進行保存及分析，將結(jié)果通過微信平臺反饋給用戶，同時用戶也可以通過微信控制電子稱重實體。

圖1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖

2. 稱重傳感器的設(shè)計

2.1 電阻式應變片傳感器

圖2 差動全橋電路

2.2 A/D轉(zhuǎn)換模塊

電子稱重需要將應變片的物理形變產(chǎn)生的電壓模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，則需要A/D轉(zhuǎn)換模塊，加上電子秤重對精度的較高要求，所以最終選用HX711芯片。HX711是一款24位高精度的A/D轉(zhuǎn)換芯片，與其它A/D轉(zhuǎn)換芯片相比，其不僅具有響應速度快、抗干擾性能強等優(yōu)勢；除此之外該芯片還具有較高的集成度，因為其內(nèi)部已經(jīng)集成有穩(wěn)壓電源和片內(nèi)時鐘振蕩器等外圍電路。符合芯片越做越精，越做越小的趨勢。該芯片有兩路通道可供差分輸入選擇，分別為通道A和通道B。通道A的差分輸入信號大小可為±20mV或±40mV，通道B的可編程增益為固定的32增益，用于系統(tǒng)參數(shù)檢測。該芯片集成有穩(wěn)壓電源和內(nèi)部時鐘振蕩器，所以系統(tǒng)板上無需外接模擬電源，也無需外部提供振蕩信號。因此該芯片集成度高，操作簡單。此外其特有的上電自動復位功能，簡化了開機過程，加快了開機速度。

圖3 HX711模塊原理圖

3. 微信平臺的設(shè)計

如今微信已成為一種新的生活方式，越來越多的基于微信平臺的智能家居的誕生讓生活更加便利，相對于手機app，利用微信平臺，系統(tǒng)開發(fā)周期和難度更小，更受開發(fā)者和用戶的喜歡，物聯(lián)網(wǎng)的微信應用已然成為一種趨勢。

3.1 微信功能設(shè)計框圖

本設(shè)計的微信部分通過WiFi模塊將設(shè)備MCU收集的一系列數(shù)據(jù)上傳至云服務器，這里利用的是機智云平臺，數(shù)據(jù)通過機智云處理轉(zhuǎn)發(fā)到微信公眾號上，同樣控制命令的數(shù)據(jù)可以從微信通過機智云下行傳送到設(shè)備MCU,從而實現(xiàn)對電子秤設(shè)備的控制，可以看出機智云平臺在此部分的設(shè)計中起到了承上啟下的作用。本系統(tǒng)中微信與設(shè)備互聯(lián)的功能可以推廣到其他各種智能家居設(shè)備上，應用前景十分廣泛。

3.2 設(shè)備與微信硬件綁定過程

首先申請一個微信公眾號，獲得對應的公眾號原始ID。接著進行設(shè)備MCU開發(fā)和固件燒錄，在WiFi模塊寫入AirKiss時，需要將機智云的produck_key寫入設(shè)備MCU，同時需要配置公眾號的原始ID。在這里，借助了已經(jīng)燒錄到WiFi模塊的微信寵物屋開源框架進行第二次燒寫，關(guān)鍵代碼如圖5所示。

接著微信客戶端通過掃描二維碼的方式添加設(shè)備，設(shè)備二維碼生成方式中，選擇產(chǎn)品添加方式為每種型號唯一的二維碼，此方式在微信綁定設(shè)備時，既可以通過掃描二維碼直接綁定，也可以選擇近場發(fā)現(xiàn)綁定。

圖4 微信功能設(shè)計框圖

接著進行設(shè)備的授權(quán)，在WiFi固件中寫入公眾號原始ID，同時將所有設(shè)備的MAC地址登記到微信服務器上，接著即可以向微信接口發(fā)送請求設(shè)備授權(quán)關(guān)鍵代碼如圖6所示。

圖5 WiFi寫入Airkiss關(guān)鍵代碼

圖6 設(shè)備授權(quán)關(guān)鍵代碼

最后即可實現(xiàn)設(shè)備與微信的綁定，階段性成果如圖7所示。

圖7 微信與設(shè)備硬件綁定

3.3 微信與設(shè)備數(shù)據(jù)交互的實現(xiàn)

對于設(shè)備數(shù)據(jù)點的監(jiān)控，借助平臺已經(jīng)封裝好的SDK即java—SDK和js—SDK,這兩個SDK各自封裝了機智云的OpenAPI以及WebSocket，所以大大簡化了API的操作，接管了token和用戶管理，只需要調(diào)用相關(guān)函數(shù)，即可實現(xiàn)設(shè)備與微信在軟件平臺的綁定和解綁。下面給出綁定用戶的Java_SDK中的關(guān)鍵代碼：

對于設(shè)備的控制同樣需要調(diào)用js—SDK,首先初始化GizwitsWS對象，然后使用GizwitsWS.init()獲取綁定列表，接著選擇一個設(shè)備，創(chuàng)建websocket連接控制設(shè)備。對于控制代碼的編寫，如果是commType=custom，則輸入p0；如果commType=attrs_v4，則輸入datapoints。下面給出遠程控制電子秤上RBG燈的代碼樣例：

以上是電子秤微信部分設(shè)計的關(guān)鍵步驟，在此開發(fā)過程中，機智云平臺起到了關(guān)鍵的作用。通過機智云后臺完成設(shè)備的功能定義后，平臺自動生成負責底層通信的SDK，此外機智云免費提供設(shè)備數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與運算處理，這大大減少了開發(fā)周期與開發(fā)難度。

4. 結(jié)語

越是隨處可見的東西，越是需要實用與智能，本系統(tǒng)在測重模塊的設(shè)計上實現(xiàn)了降低成本，提高精確度。除此之外外加的微信平臺，實現(xiàn)了人機交互的功能，讓電子秤不在僅僅可以稱重，更成為了健康生活的小助手，因此該設(shè)備具有廣闊的應用前景。

＊ [1]佟瑩辛.基于C8051F350的高精度低成本電子秤[J].遼寧科技學院學報，2008,10(3):9—10.

＊ [2]王德清，胡曉毅，賈宏，等.基于SPCE061A的高精度電子秤設(shè)計[J].電子技術(shù)應用，27(5):83—86.

＊ [3]吳祥晨.電阻應變片測量電路的靈敏度研究與誤差分析[J].電子制作, 2014, (3):51—51.

＊ [4]李巧真.電阻應變片的實驗與應用[J]. 實驗室研究與探索, 2011, 30 (4): 134—137

＊ [5]吳玉林，方鵬斌，嚴黎華.簡易數(shù)字電子秤的設(shè)計[J].咸寧學院學報，2010,30 (12)：12—12.

＊ [6]吳川環(huán).基于微信控制物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的服務器系統(tǒng)[D].廣東：廣東工業(yè)大學信息與通信工程系，2015.