news 2026/5/1 8:01:51

电子秤实物量产资料 原理图和PCB文件及BOM,源码HEX 量产HX711电子秤采集模块全套资料 1

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张小明

前端开发工程师

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电子秤实物量产资料 原理图和PCB文件及BOM,源码HEX 量产HX711电子秤采集模块全套资料 1

电子秤实物量产资料 原理图和PCB文件及BOM,源码HEX 量产HX711电子秤采集模块全套资料 1.串口波特率19200; 2.上电后直接串口打印称重数据; 3.可以发指令校零传感器,读取称重数值; 4.默认使用的是40Kg的传感器,其它传感器需要重新修正参数; 5.有看门狗功能,减少程序异常; 6.STM8F103驱动HX711 包含原理图和PCB及源码(详细注释代码)。

本文档旨在全面解析基于 STM8F1xx 系列微控制器与 HX711 模数转换芯片构建的电子秤采集模块的固件功能架构与核心逻辑。该固件设计目标明确:稳定采集称重传感器信号、实现零点校准、并通过 UART 接口提供标准化的数据交互协议,适用于工业或消费级电子秤应用场景。

1. 系统架构与核心组件

固件运行于 STMicroelectronics 的 STM8S 系列 8 位微控制器之上,充分利用其内置的外设资源,包括 GPIO、UART1、独立看门狗(IWDG)以及内部 Flash 存储器。外部核心传感器为 HX711,一款专为电子秤设计的 24 位高精度模数转换器(ADC),通过简单的两线(SCK、DOUT)接口与 MCU 通信。

电子秤实物量产资料 原理图和PCB文件及BOM,源码HEX 量产HX711电子秤采集模块全套资料 1.串口波特率19200; 2.上电后直接串口打印称重数据; 3.可以发指令校零传感器,读取称重数值; 4.默认使用的是40Kg的传感器,其它传感器需要重新修正参数; 5.有看门狗功能,减少程序异常; 6.STM8F103驱动HX711 包含原理图和PCB及源码(详细注释代码)。

系统采用前后台(Super Loop)架构,主循环负责核心的数据采集、处理与通信任务,同时通过周期性“喂狗”操作确保系统在异常情况下能够自动复位,极大提升了产品的长期运行可靠性。

2. 核心功能模块解析

2.1 HX711 驱动与数据采集

固件通过精确的位操作模拟 HX711 所需的时序协议。HX711_Read函数是数据采集的核心,它首先等待 HX711 的 DOUT 引脚变为低电平(表示数据准备就绪),然后在 SCK 引脚上产生 24 个时钟脉冲,逐位读取转换结果。读取完成后,再发送一个额外的时钟脉冲以设置 HX711 的增益(默认为 128),为下一次转换做准备。

为提高数据稳定性,系统并非单次读取即用,而是采用多次采样取平均的策略。DataProcess函数会连续调用HX711Read若干次(由Read_Times宏定义),将原始 ADC 值转换为以克(g)为单位的物理量,并计算其平均值作为最终的有效重量数据。

2.2 零点校准与重量计算

电子秤在使用前必须进行零点校准,以消除传感器和电路的固有偏差。固件通过一个全局变量Weigh_Zero存储校准值。

  • 校准过程:当系统接收到特定的校准指令时,会读取当前无负载状态下的 HX711 值,并将其赋值给Weigh_Zero
  • 重量计算:在正常称重模式下,系统读取到的原始值DataProcess()会减去WeighZero,得到代表实际物体重量的净重值Weigh_Data

校准数据WeighZero被持久化存储在 MCU 的内部数据 EEPROM(或 Flash 的数据区)中,地址由AddrZero宏定义。系统上电时会自动从该地址读取校准值,确保断电后校准状态不丢失。

2.3 UART 通信协议

模块通过 UART1 与上位机(如 PC、主控 MCU)进行通信,采用一套自定义的、带有校验和的帧结构,保证了数据传输的可靠性。

  • 帧结构
  • 帧头 (Preamble):固定的 5 字节0x48, 0x58, 0x37, 0x31, 0x31(ASCII "HX711")。
  • 长度 (Len):2 字节,指示后续数据的总长度。
  • 命令与数据 (CMD, Para, Data):包含具体的操作指令(如读重量、校准)和相关参数。
  • 校验和 (CHK_SUM):对除帧头和校验和本身外的所有字节进行异或运算得到。
  • 主要指令
  • 读取重量:上位机发送读重量指令后,模块会返回当前计算出的净重值(单位:克)。
  • 零点校准:上位机发送校准指令,模块将当前重量设为零点,并将校准值写入非易失性存储器。

固件在UART1RXIRQHandler中断服务程序中处理接收到的数据,并通过UART1Commandcheck函数解析指令、执行相应操作并构造应答帧。

2.4 系统可靠性设计

  • 独立看门狗 (IWDG):系统初始化时启用了 IWDG。在主循环的关键路径中(如数据处理和通信前后),会周期性地调用IWDG_ReloadCounter()进行“喂狗”。如果程序因任何原因跑飞,未能及时喂狗,IWDG 将触发系统复位,使设备恢复正常工作状态。
  • LED 指示:通过控制一个 GPIO 引脚上的 LED,可以直观地观察到系统是否处于正常运行状态(如 LED 闪烁表示正在工作)。

3. 总结

该固件是一个功能完整、结构清晰且注重可靠性的嵌入式应用。它成功地将 STM8F1xx 微控制器的资源与 HX711 传感器的高精度特性相结合,实现了电子秤的核心功能。通过标准化的通信协议、非易失性校准存储以及看门狗机制,该设计为产品提供了稳定、准确且易于集成的解决方案,充分满足了量产电子秤模块的技术要求。

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