STM32读取HX711（AD）模块数据——压力传感器

背景：在无人机动力系统的选型时，为了测试无人机的动力系统所能提供的最大拉力，使用压力传感装置测量拉力。

链接：

压力传感器tb链接：

HX711模块是一个24位精度的AD模块。

（1）https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.3-c-s.w4002-21223910208.20.6c496a4bdA2Bew&id=522572281513

（2）https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.3-c-s.w4002-21223910208.14.6c496a4bdA2Bew&id=569898995913

另外还有一个固定压力传感器的支架，通过机械方式将螺旋桨产生的拉力加到拉力传感器上。暂时找不到链接。

代码github连接：

https://github.com/W-yt/YuTian_Pro/tree/master/press_measure

程序说明：

使用STM32F103C8T6最小系统板连接HX711模块和一个OLED12864显示屏，读取HX7111模块的数据，经过处理后通过显示屏显示实际的拉力大小。

程序的初始化写在main.c文件中

程序的主循环写在control.h文件中（包括读取拉力数据和液晶显示）

代码：

读取AD芯片数据，一般有两种方式，直接利用GPIO读写操作读取数据和使用STM32的SPI读取数据。

这里由于模块自带的资料中提供了使用51单片机读取HX711数据的例程，使用的直接操作IO口的方式，我直接根据例程移植到了STM32下。

GPIO配置：

void Sensor_Init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef	gpio;  

	RCC_APB2PeriphClockCmd(Sensor_Clock,ENABLE);

	//时钟线推挽输出
	gpio.GPIO_Pin = CLK;
	gpio.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	gpio.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(Sensor_Gpio,&gpio);

	//数据线浮空输入
	gpio.GPIO_Pin = DATA;
	gpio.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
	gpio.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(Sensor_Gpio,&gpio);
}

HX711数据读取函数（程序主要内容）：

unsigned long Sensor_Read(void)
{
	unsigned long value;
	unsigned char i;

	//每次读取数据前保证数据线电平稳定
	//此处只是为了稳定电平 拉高或拉低效果相同
//	GPIO_ResetBits(Sensor_Gpio,DATA);
	GPIO_SetBits(Sensor_Gpio,DATA);

	//为了等待输出电平稳定
	//在每次一操作电平时加微小延时
	delay_us(2);

	//时钟线拉低 空闲时时钟线保持低电位
	GPIO_ResetBits(Sensor_Gpio,CLK);

	delay_us(2);	

	//等待AD转换结束
	while(GPIO_ReadInputDataBit(Sensor_Gpio,DATA));

	for(i=0;i<24;i++)
	{
		//时钟线拉高 开始发送时钟脉冲
		GPIO_SetBits(Sensor_Gpio,CLK);

		delay_us(2);

		//左移位 右侧补零 等待接收数据
		value = value << 1;

		//时钟线拉低
		GPIO_ResetBits(Sensor_Gpio,CLK);

		delay_us(2);

		//读取一位数据
		if(GPIO_ReadInputDataBit(Sensor_Gpio,DATA))
			value ++;
	}

	//第25个脉冲
	GPIO_SetBits(Sensor_Gpio,CLK);

	delay_us(2);

	//第25个脉冲下降沿到来时 转换数据
	//此处说明：
	//			HX711是一款24位的AD转换芯片
	//			最高位是符号位 其余为有效位
	//			输出数组最小值0x800000
	//					最大值0x7FFFFF
	//异或运算：
	//			相同为0
	//			不同为1
	//数据处理说明：
	//			之所以会发生 INPA-INNA < 0mv 的情况
	//			是因为发生了零点漂移
	//			例如上面的数据就是初始状态INPA-INNA = -0.5mv
	//			然后随着重量的增加会发生过零点
	//			这时如果直接使用读取到的数据就会发生错误
	//			因为读取到的是小于0的二进制补码
	//			是不能直接使用的 需要转换成其原码

	//			比较简单的处理方法就是读到的数据直接和0x800000进行异或
	//			这时最高位可以看做是有效位
	//			不代表符号位而代表的下一位的进位
	//			这样数据会一直往上增长
	//			我们可以直接拿来进行使用
	value = value^0x800000;
//	value = value&0x7FFFFF;

	//第25个脉冲结束
	GPIO_ResetBits(Sensor_Gpio,CLK);

	delay_us(2);

	return value;
}

关于读取数据操作的说明都在以上代码中有详细注释。

获取拉力：

void Get_Weight(void)
{
	HX711_Buffer = Sensor_Read();

	Weight_Lode = HX711_Buffer;

	//判断非空载
	if(Weight_Lode > Weight_No_Lode)
	{
		Weight_Real = (Weight_Lode - Weight_No_Lode)/Kp_Weight;
	}
	else if(Weight_Lode <= Weight_No_Lode)
		Weight_Real = 0.0f;

	//拉力达到一定阈值 则串口显示
//	if(Weight_Real>100.0f)
//		printf("当前拉力%u\r\n\r\n",Weight_Real);
}

粗略直线拟合：（确定上面代码段中的系数）

//比例系数确定数据：
//	42500 	-->  160g --> 265.65
//	80000 	-->  285g --> 280.7
//	115000 	-->  405g --> 283.95
//	405000 	--> 1400g --> 289.29
//拟合直线：
// y = 291.92x-3580.2 (忽略截距)

这里只是用电子秤称量了几个重物作为样本，大致拟合，为了获得更高精度，可以改进样本和拟合方式。

如有问题，欢迎交流。

——cloud over sky

——2019/10/31