【教程】基于M5Stack的两种玩法的HX711厨房电子秤
本帖最后由 沧海笑1122 于 2021-5-12 18:23 编辑基于M5Stack的两种玩法的HX711厨房电子秤
【背景故事】 电子秤我前后做过6个版本：第一版是2014年完成的，基于arduinonano+LCD 5110+hx711，这一版也是一个实用器，使用了将近五六年，主要是用作厨房秤，这些年烘培出无数美味面包，这一版电子秤功不可没。第二版是基于m5stack basic+hx711，因此还写过一个帖子《129行代码的M5Stack（coreEsp32）电子秤（micropython）》。第三版是基于M5StickC+Unit(HX711)电子秤，用UIFlow写的，全部代码只有25行，得益于UIFlow对hx711的良好封装。第四版就是在第三版基础上，使用app inventor 2.0写了一个手机APP，通过手机ble与m5atom的ble进行通信，将称重数据上送至手机APP，从而实现一个手机电子秤。第五版就是使用blynk+m5stickc，实现的基于物联网的电子秤，也是在手机上显示电子秤称重结果，但使用的技术有所不同。第六版是基于raspberry pico+LCD1602实现的，基本上是一个原型搭建，会在专门的帖子里介绍，本文不展开。今天的文章重点写第4、5版，他们的共同点是使用一个通用的秤盘，他们的不同点就是分别使用了esp32，esp32+手机，esp32+blynk（当然也离不开一部手机）来实现一个带有去皮功能的厨房秤。主要知识点包括uiflow使用、esp32与手机ble通信、blynk编程。就实用而言，第三版已经足矣，而趣味性则各有千秋。
【一、软硬件准备】
电子秤版本主要硬件软件秤盘+形变传感器
V4M5stackAtom(esp32)+ Unit(HX711)+安卓手机App Inventor 2.0(手机APP)Arduino IDE 1.8.13✔
V5M5StickC(esp32)+ Unit(HX711)+安卓手机Blynk (手机app)UIFLOW 1.7.6✔
备注：1、Unit(HX711)(摘自https://docs.m5stack.com/#/zh_CN/unit/weight)这是一个计重 Unit。集成专为高精度电子秤而设计的24位A/D转换器芯片HX711。输入选择开关可任意选取通道A 或通道B，与其内部的低噪声可编程放大器（PGA）相连.通道A 的可编程增益为128 或64，对应的满额度差分输入信号幅值分别为±20mV或±40mV.通道B 则为固定的32 增益,所有控制信号由管脚驱动，无需对芯片内部的寄存器编程。2、秤盘+形变传感器（1）形变传感器：形变传感器，顾名思义根据物体重量不同，称重时作用于两个支点的形变传感器，从而产生物理形变，发出电信号，经过A/D转换后提供给单片机进行处理、展示。形变传感器来自网购。请注意量程，我用于厨房秤用途，所以选用1000g。（2）秤盘：小盒一只，乐高积木两片，热熔胶枪一把。首先我们看一下工作情况：
[*] V4电子秤工作情况：
[*]V5电子秤工作情况
blynk+M5StickC(esp32核心）的电子秤注：v5用的秤盘是第一版使用的秤盘，原理完全一致，外形有所不同。【二、秤盘+形变传感器制作过程】详见我以前的帖子：【教程】M5StickC+Unit(HX711)电子秤制作-Arduino中文社区 -Powered by Discuz!
[*]调试并计算折算系数
（1）使用100g砝码一只，观察称重数据为-829；200g砝码一只，观察称重数据为-1660，因此得到称重折算系数为:-1660/200=-829/100=8.3 每个形变传感器的参数略有不同，所以用砝码校正折算系数是必要的。 （2）联调后，顺利得到正确称重数据。形变传感器接unit时，需要把引线重新焊一下，并且热缩处理。
【四、原理框图】1、V4 M5StickC+BLE+手机APP(ai2)电子秤（以下简称V5电子秤）（1）app inventor 2.0部分
这是电子秤APP的UI部分：
序号内容备注
1Scan BLE :搜索周边的BLE设备
2Select&connect Atom:在设备列表中，选择并且连接标记为M5stackAtom的BLE设备（M5Atomesp32 core）选择连接后，标记为4的按钮会显示：NowConnected
3Get scale Data: 触发一个定时器，每隔1秒读取一次Atom送来的称重数据
4连接按钮，建立连接后，字体会变为黑色未连接则为灰色
5数据区，显示一个小数点保留一位的称重数据单位是克
这是逻辑设计部分，也都比较直观：
序号内容备注
1触发计时器后的动作，调用一个readstrings事件，读取相应的seriveUuid和characteristicUuid的数据
2这就是UI中get scaledata按钮对应的逻辑，触发一个计数器
3Scan ble被点击后，调用的搜索ble设备功能，同时对连接按钮的属性进行赋值
4Ble连接建立后，连接按钮会显示：NowConnected
5选择周边ble设备的功能，选中后，会传递mac_device地址
6这是一个收取ble数据的事件，将读到的stringvalues数据赋值给label的文本，够直观吧，令人想到了uiflow这样的做法。由于读到的是一个列表，所以数据会带一对括号，简单用一个文本替换做处理。也许你会有更好的办法，我是懒了一下
（2）我们来看一下arduino侧的做法（M5Atom esp32）
2、V5 M5StickC+blynk(手机物联网APP)电子秤（以下简称V5电子秤）（1）M5StickC部分，我们仍然使用uiflow
序号内容备注
1UI设计，由于我们不需要在C上显示，仅仅是一个参考，所以留一个称重数据即可仅作参考，你也可以选择Atom，就不需要设计UI
2连接wifi需要的ssid以及password
3检查连接wifi状态，并且连接blynkserver，需要输入你从blynk获取的该项目的令牌我们使用裘师兄提供的mixly的服务器，20万能量值
4LCD电压2.7V，原理同上
5设置px折算系数，原理同上
6主循环：在C上显示称重数据仅作参考，你也可以选择Atom，就不需要设计UI
7去皮按钮，同上这是C上的实体去皮按钮
8这是一个blynk write去皮按钮的回调函数，在手机app上触发去皮按钮，会把状态传送给v2（虚拟pin2），从而实现去皮Blynk 去皮按钮
9这是一个blynk的read函数，以v1（虚拟pin1）向blynkserver传送称重数据，将在手机app上进行读取、显示
（2）blynk部分
Blynk侧就两个组件，一个是用仪表盘显示称重数据，定义为v1（数据获取方式设为1秒获取一次；，第二个就是去皮按钮（定义为v2）；开发板选用esp32 wifi连接方式。
【五、代码】1、V4电子秤代码（atom侧，arduino）
/*
2021-04-2４
IT works
*/
// BLE init
#include <BLEDevice.h>
#include <BLEServer.h>
#include <BLEUtils.h>
#include <BLE2902.h>
BLEServer* pServer = NULL;
BLECharacteristic* pCharacteristic = NULL;
bool deviceConnected = false;
bool oldDeviceConnected = false;
// See the following for generating UUIDs:
// https://www.uuidgenerator.net/
#define SERVICE_UUID "4fafc201-1fb5-459e-8fcc-c5c9c331914b"
#define CHARACTERISTIC_UUID "beb5483e-36e1-4688-b7f5-ea07361b26a8"
// HX711 INIT
#include "HX711.h"
// HX711 circuit wiring
const int LOADCELL_DOUT_PIN = 32; //hx711接线
const int LOADCELL_SCK_PIN = 26; //hx711接线
HX711 scale;
//uint32_t value = 0;
float v_scale=0; //float type in hx711.cpp
#include "M5Atom.h"
//闪动效果，在发送数据时，闪动一下全彩led
uint8_t DisBuff;
void setBuff(uint8_t Rdata, uint8_t Gdata, uint8_t Bdata)
{
DisBuff = 0x05;
DisBuff = 0x05;
for (int i = 0; i < 25; i++)
{
DisBuff = Rdata;
DisBuff = Gdata;
DisBuff = Bdata;
}
}
class MyServerCallbacks: public BLEServerCallbacks {
void onConnect(BLEServer* pServer) {
deviceConnected = true;
};
void onDisconnect(BLEServer* pServer) {
deviceConnected = false;
}
};
void setup() {
M5.begin(true, false, true);
Serial.begin(115200);
// Start up the library
// Create the BLE Device
BLEDevice::init("M5StackAtom");
// Create the BLE Server
pServer = BLEDevice::createServer();
pServer->setCallbacks(new MyServerCallbacks());
// Create the BLE Service
BLEService *pService = pServer->createService(SERVICE_UUID);
// Create a BLE Characteristic
pCharacteristic = pService->createCharacteristic(
CHARACTERISTIC_UUID,
BLECharacteristic::PROPERTY_READ |
BLECharacteristic::PROPERTY_WRITE|
BLECharacteristic::PROPERTY_NOTIFY |
BLECharacteristic::PROPERTY_INDICATE
);
// https://www.bluetooth.com/specifications/gatt/viewer?attributeXmlFile=org.bluetooth.descriptor.gatt.client_characteristic_configuration.xml
// Create a BLE Descriptor
pCharacteristic->addDescriptor(new BLE2902());
// Start the service
pService->start();
// Start advertising
BLEAdvertising *pAdvertising = BLEDevice::getAdvertising();
pAdvertising->addServiceUUID(SERVICE_UUID);
pAdvertising->setScanResponse(false);
pAdvertising->setMinPreferred(0x0);// set value to 0x00 to not advertise this parameter
BLEDevice::startAdvertising();
Serial.println("initializing the scale");
delay(10);
scale.begin(LOADCELL_DOUT_PIN, LOADCELL_SCK_PIN);
scale.set_scale(-2070.98238269795);//(raw_100-raw_0)/100
// this value is obtained by calibrating the scale with known weights; see the README for details
scale.tare();
Serial.println("Waiting a client connection to notify...");
}
void loop() {
if (M5.Btn.wasPressed())
{
Serial.println("button is pressed，scale.tare()");
scale.tare(); // reset the scale to 0
}
// notify changed value
if (deviceConnected)
{
v_scale = scale.get_units(20);
char txString; // make sure this is big enuffz
dtostrf(v_scale, 1, 2, txString); // float to char ,for send
pCharacteristic->setValue(txString);
//m5atom led blink
setBuff(0x00, 0x40, 0x00);//green，绿色led
M5.dis.displaybuff(DisBuff);
delay(10);
setBuff(0x00, 0x00, 0x00); //black ，熄灭
M5.dis.displaybuff(DisBuff);
pCharacteristic->notify();
Serial.print("Value of scale = ");
Serial.println(txString);
}
delay(90); // bluetooth stack will go into congestion, if too many packets are sent, in 6 hours test i was able to go as low as 3ms
// disconnecting
if (!deviceConnected && oldDeviceConnected) {
delay(500); // give the bluetooth stack the chance to get things ready
pServer->startAdvertising(); // restart advertising
Serial.println("start advertising");
oldDeviceConnected = deviceConnected;
}
// connecting
if (deviceConnected && !oldDeviceConnected) {
// do stuff here on connecting
oldDeviceConnected = deviceConnected;
}
delay(50);
M5.update();
}
2、V5电子秤M5StackC侧代码（由Uiflow生成）
from m5stack import *
from m5ui import *
from uiflow import *
from IoTcloud import blynk
import time
import wifiCfg
import unit
setScreenColor(0x111111)
weigh2 = unit.get(unit.WEIGHT, unit.PORTA)
scale_pin = None
scale = None
butn_state = None
butn = None
Px = None
wifiCfg.doConnect('your ssid', 'your pass')
label0 = M5TextBox(47, 9, "HX711 LcdV=", lcd.FONT_Default, 0xFFFFFF, rotate=90)
label1 = M5TextBox(47, 123, "0.0", lcd.FONT_Default, 0xFFFFFF, rotate=90)
def blynk_read_v1(v_pin):
global scale_pin, scale, butn_state, butn, Px
scale_pin = v_pin
scale = "%.1f"%(((weigh2.weight) / Px))
blynk1.virtual_write(scale_pin, scale)
pass
def blynk_write_v2(v_pin, value):
global scale_pin, scale, butn_state, butn, Px
butn_state = v_pin
butn = value
if butn == '1':
weigh2.zero()
pass
def buttonA_wasPressed():
global scale_pin, scale, butn_state, butn, Px
wait(0.1)
weigh2.zero()
pass
btnA.wasPressed(buttonA_wasPressed)
if wifiCfg.wlan_sta.isconnected():
label0.setColor(0x33ff33)
blynk1 = blynk.Blynk(server='blynk.mixly.org', port=8080, token='your token', heartbeat=1)
blynk1.handle_event('read v1', blynk_read_v1)
blynk1.handle_event('write v2', blynk_write_v2)
else:
label0.setColor(0xffffff)
scale = ''
axp.setLDO2Volt(2.7)
#Px = -8.24
Px=-7.8 #self hx711
while True:
label1.setText(str("%.1f"%((axp.getBatVoltage()))))
#label3.setText(str("%.1f"%(((weigh2.weight) / Px))))
#label2.setText('g')
wait(0.1)
blynk1.run()
wait_ms(2)
【两版电子秤的对比小结】
电子秤版本主要特点单独显示屏手机APP趣味性及知识性难度
V4App inventor 2.0是非常优秀的便于上手的app制作工具，将手机Ble与esp32的ble连接后，便产生了丰富的拓展可能性。✘✔★★★★★
V5Blynk是多年沉淀的物联网应用开源系统，难得可贵的是这个系统的坚守、开源和包容。esp32可以通过Ble、wifi、usb以及以太网等多种方式与其接入，从而产生丰富的创意✘✔★★★★
上述两个版本都属于比较容易上手的入门级小软件，又是实用的厨房秤，希望大家玩得开心。感谢arduino.cn提供交流平台，感谢M5Stack生产优秀的极客玩具（同时也为工业物联网提供了丰富的扩展空间）
感谢M5论坛各位师兄指导，感谢裘炯涛师兄提供blynk.mixly.org服务器。
沧海抱拳。
v4/v5版的代码以及ai2文件打包附上，与各位分享。
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