树莓派进阶之路 (020) - 基于24位AD转换模块HX711的重量称量实验

参考文档：http://www.geek-workshop.com/thread-2315-1-1.html

参考文档：https://wenku.baidu.com/view/e5d5e4e26529647d26285243.html

先来看一下该模块的常用接法：

 

 

模拟输入
通道 A 模拟差分输入可直接与桥式传感器的差分输出相接。由于桥式传感器输出的信号较小，为了充分利用A/D 转换器的输入动态范围，该通道的可编程增益较大，为128 或64。这些增益所对应的满量程差分输入电压分别±20mV 或±40mV。

通道B 为固定的32 增益，所对应的满量程差分输入电压为±80mV。通道B 应用于包括电池在内的系统参数检测。

供电电源
数字电源(DVDD)应使用与MCU 芯片相同的的数字供电电源。HX711 芯片内的稳压电路可同时向 A/D 转换器和外部传感器提供模拟电源。稳压电源的供电电压(VSUP)可与数字电源(DVDD)相同。稳压电源的输出电压值（VAVDD）由外部分压电阻R1、R2 和芯片的输出参考电压VBG 决定（图1），VAVDD=VBG(R1+R2)/R2。应选择该输出电压比稳压电源的输入电压(VSUP)低至少100mV。
如果不使用芯片内的稳压电路，管脚VSUP应连接到DVDD 或AVDD 中电压较高的一个管脚上。管脚VBG 上不需要外接电容，管脚VFB 应接地，管脚BASE 为无连接。时钟选择如果将管脚 XI 接地，HX711 将自动选择使用内部时钟振荡器，并自动关闭外部时钟输入和晶振的相关电路。这种情况下，典型输出数据速率为10Hz 或80Hz。如果需要准确的输出数据速率，可将外部输入时钟通过一个20pF 的隔直电容连接到XI管脚上，或将晶振连接到XI 和XO 管脚上。这种情况下，芯片内的时钟振荡器电路会自动关
闭，晶振时钟或外部输入时钟电路被采用。此时，若晶振频率为11.0592MHz, 输出数据速率为准确的10Hz 或80Hz。输出数据速率与晶振频率以上述关系按比例增加或减少。使用外部输入时钟时，外部时钟信号不一定需要为方波。可将MCU 芯片的晶振输出管脚上的时钟信号通过20pF 的隔直电容连接到XI管脚上，作为外部时钟输入。外部时钟输入信号的幅值可低至150mV。

串口通讯
串口通讯线由管脚PD_SCK 和DOUT 组成，用来输出数据，选择输入通道和增益。当数据输出管脚DOUT 为高电平时，表明
A/D 转换器还未准备好输出数据，此时串口时钟输入信号PD_SCK 应为低电平。当DOUT 从高电平变低电平后，PD_SCK 应输入25 至27 个不等的时钟脉冲（图二）。其中第一个时钟脉冲的上升沿将读出输出24 位数据的最高位（MSB），直至第24 个时钟脉冲完成，24 位输出数据从最高位至最低位逐位输出完成。第25至27 个时钟脉冲用来选择下一次A/D 转换的输入通道和增益，参见表三。

 
PD_SCK 脉冲数输入通道 增益

 
时序图

PD_SCK 的输入时钟脉冲数不应少于25 或多于27，否则会造成串口通讯错误。当A/D 转换器的输入通道或增益改变时，A/D 转换器需要4 个数据输出周期才能稳定。DOUT 在4 个数据输出周期后才会从高电平变低电平，输出有效数据。

树莓派代码：

# include <stdio.h>
# include <unistd.h>
# include <wiringPi.h>
# include <hiredis/hiredis.h>

/*-----------------结构体-----------------*/
struct hx711_pin{
    int SCK;
    int SDA;
    int EN;                        //校准使能
    int calibration;            //校准
    int coefficient;            //比例系数
    int weight;                    //重量
    unsigned long value;        //记录数值
};

void set_pin(struct hx711_pin *value){
    value->SCK             = 4;
    value->SDA             = 5;
    value->EN            = 1;
    value->coefficient    = 415;
}

void init_pin(struct hx711_pin *value){
    pinMode(value->SCK,OUTPUT);
    pinMode(value->SDA,INPUT);
    pullUpDnControl(value->SDA,PUD_UP);
}

void start(struct hx711_pin *value){
    int i;
    digitalWrite(value->SCK,LOW);        //使能AD
    while(digitalRead(value->SCK));
    value->value = 0;                    //数值
    while(digitalRead(value->SDA));        //AD转换未结束则等待。
    usleep(1);
    for(i=0;i<24;i++){
        digitalWrite(value->SCK,HIGH);
        while(0 == digitalRead(value->SCK))usleep(1);
        value->value = value->value*2;
        digitalWrite(value->SCK,LOW);
        while(digitalRead(value->SCK));
        if(digitalRead(value->SDA))
            value->value = value->value + 1;
    }
    digitalWrite(value->SCK,HIGH);
    digitalWrite(value->SCK,LOW);
    if((value->EN == 1)&&(value->value<25000)){
        value->EN = 0;
        value->calibration = value->value;
    }else {
        i = (value->value-value->calibration+50)/value->coefficient;
    }
    if(i<5000)value->weight = i;
    printf("重量为：%d g\n",value->weight);
}

/*-----------------主体-----------------*/
int setup(struct hx711_pin *value){    
    if(wiringPiSetup()==-1)return 1;
    set_pin(value);
    init_pin(value);
    return 0;
}

void loop(struct hx711_pin *value){
    while(1)
    start(value);
}

int main(void){
    struct hx711_pin value;
    if(0 == setup(&value))
        loop(&value);
    return 0;
}

截图：

经过测试，数据还挺稳的。