【教程】基于M5Stack的两种玩法的HX711厨房电子秤

沧海笑1122

                      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
V4	M5stackAtom(esp32)+ Unit(HX711)+安卓手机	App Inventor 2.0(手机APP)    Arduino IDE 1.8.13	✔
V5	M5StickC(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
1	Scan BLE :搜索周边的BLE设备
2	Select&connect Atom:在设备列表中，选择并且连接标记为M5stackAtom的BLE设备（M5Atom  esp32 core）	选择连接后，标记为4的按钮会显示：Now  Connected
3	Get 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 scale  data按钮对应的逻辑，触发一个计数器
3	Scan 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
4	Ble连接建立后，连接按钮会显示：Now  Connected
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
1	UI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blynk  server，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
4	LCD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blynk  server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）

1. /*
   
2.   2021-04-2４
   
3.    IT works
   
4. */
   
5. // BLE init
   
6. #include <BLEDevice.h>
   
7. #include <BLEServer.h>
   
8. #include <BLEUtils.h>
   
9. #include <BLE2902.h>
   
10. 
    
11. BLEServer* pServer = NULL;
    
12. BLECharacteristic* pCharacteristic = NULL;
    
13. bool deviceConnected = false;
    
14. bool oldDeviceConnected = false;
    
15. 
    
16. // See the following for generating UUIDs:
    
17. // https://www.uuidgenerator.net/
    
18. #define SERVICE_UUID        "4fafc201-1fb5-459e-8fcc-c5c9c331914b"
    
19. #define CHARACTERISTIC_UUID "beb5483e-36e1-4688-b7f5-ea07361b26a8"
    
20. 
    
21. 
    
22. //　HX711　INIT
    
23. #include "HX711.h"
    
24. // HX711 circuit wiring
    
25. const int LOADCELL_DOUT_PIN = 32; //hx711接线
    
26. const int LOADCELL_SCK_PIN = 26; //hx711接线
    
27. HX711 scale;
    
28. 
    
29. //uint32_t value = 0;
    
30. float v_scale=0;   //float type in hx711.cpp
    
31. 
    
32. #include "M5Atom.h"
    
33. //闪动效果，在发送数据时，闪动一下全彩led
    
34. uint8_t DisBuff[2 + 5 * 5 * 3];
    
35. void setBuff(uint8_t Rdata, uint8_t Gdata, uint8_t Bdata)
    
36. {
    
37.     DisBuff[0] = 0x05;
    
38.     DisBuff[1] = 0x05;
    
39.     for (int i = 0; i < 25; i++)
    
40.     {
    
41.         DisBuff[2 + i * 3 + 0] = Rdata;
    
42.         DisBuff[2 + i * 3 + 1] = Gdata;
    
43.         DisBuff[2 + i * 3 + 2] = Bdata;
    
44.     }
    
45. }
    
46. class MyServerCallbacks: public BLEServerCallbacks {
    
47.     void onConnect(BLEServer* pServer) {
    
48.       deviceConnected = true;
    
49.     };
    
50. 
    
51.     void onDisconnect(BLEServer* pServer) {
    
52.       deviceConnected = false;
    
53.     }
    
54. };
    
55. void setup() {
    
56.   M5.begin(true, false, true);
    
57.   Serial.begin(115200);
    
58. // Start up the library
    
59.   // Create the BLE Device
    
60.   BLEDevice::init("M5StackAtom");
    
61. 
    
62.   // Create the BLE Server
    
63.   pServer = BLEDevice::createServer();
    
64.   pServer->setCallbacks(new MyServerCallbacks());
    
65. 
    
66.   // Create the BLE Service
    
67.   BLEService *pService = pServer->createService(SERVICE_UUID);
    
68. 
    
69.   // Create a BLE Characteristic
    
70.   pCharacteristic = pService->createCharacteristic(
    
71.                       CHARACTERISTIC_UUID,
    
72.                       BLECharacteristic::PROPERTY_READ   |
    
73.                       BLECharacteristic::PROPERTY_WRITE  |
    
74.                       BLECharacteristic::PROPERTY_NOTIFY |
    
75.                       BLECharacteristic::PROPERTY_INDICATE
    
76.                     );
    
77. 
    
78.   // https://www.bluetooth.com/specifications/gatt/viewer?attributeXmlFile=org.bluetooth.descriptor.gatt.client_characteristic_configuration.xml
    
79.   // Create a BLE Descriptor
    
80.   pCharacteristic->addDescriptor(new BLE2902());
    
81. 
    
82.   // Start the service
    
83.   pService->start();
    
84. 
    
85.   // Start advertising
    
86.   BLEAdvertising *pAdvertising = BLEDevice::getAdvertising();
    
87.   pAdvertising->addServiceUUID(SERVICE_UUID);
    
88.   pAdvertising->setScanResponse(false);
    
89.   pAdvertising->setMinPreferred(0x0);  // set value to 0x00 to not advertise this parameter
    
90.   BLEDevice::startAdvertising();
    
91.   Serial.println("initializing the scale");
    
92.   delay(10);
    
93.   scale.begin(LOADCELL_DOUT_PIN, LOADCELL_SCK_PIN);
    
94.   scale.set_scale(-2070.98238269795);  //(raw_100-raw_0)/100　
    
95.   // this value is obtained by calibrating the scale with known weights; see the README for details
    
96.   scale.tare();   
    
97.   Serial.println("Waiting a client connection to notify...");
    
98.    
    
99. }
    
100. 
     
101. void loop() {
     
102.     if (M5.Btn.wasPressed())
     
103.       {
     
104. 
     
105.         Serial.println("button is pressed，scale.tare()");
     
106.         scale.tare();               // reset the scale to 0
     
107.       }
     
108.    
     
109.     // notify changed value
     
110.     if (deviceConnected)
     
111.     {
     
112.        v_scale = scale.get_units(20);
     
113.        char txString[8]; // make sure this is big enuffz
     
114.        dtostrf(v_scale, 1, 2, txString); // float to char ,for send
     
115.        pCharacteristic->setValue(txString);
     
116.        //m5atom led blink
     
117.        setBuff(0x00, 0x40, 0x00);//green，绿色led
     
118.        M5.dis.displaybuff(DisBuff);
     
119.        delay(10);
     
120.        setBuff(0x00, 0x00, 0x00); //black ，熄灭
     
121.        M5.dis.displaybuff(DisBuff);
     
122.        pCharacteristic->notify();
     
123.        Serial.print("Value of scale = ");
     
124.        Serial.println(txString);
     
125.     }
     
126.            
     
127.         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
     
128.    
     
129.     // disconnecting
     
130.     if (!deviceConnected && oldDeviceConnected) {
     
131.         delay(500); // give the bluetooth stack the chance to get things ready
     
132.         pServer->startAdvertising(); // restart advertising
     
133.         Serial.println("start advertising");
     
134.         oldDeviceConnected = deviceConnected;
     
135.     }
     
136.     // connecting
     
137.     if (deviceConnected && !oldDeviceConnected) {
     
138.         // do stuff here on connecting
     
139.         oldDeviceConnected = deviceConnected;
     
140.     }
     
141.   
     
142. 
     
143.     delay(50);
     
144.     M5.update();
     
145. 
     
146. }
     

复制代码

2、V5电子秤

M5StackC侧代码（由Uiflow生成）

1. from m5stack import *
   
2. from m5ui import *
   
3. from uiflow import *
   
4. from IoTcloud import blynk
   
5. import time
   
6. import wifiCfg
   
7. import unit
   
8. 
   
9. setScreenColor(0x111111)
   
10. weigh2 = unit.get(unit.WEIGHT, unit.PORTA)
    
11. 
    
12. scale_pin = None
    
13. scale = None
    
14. butn_state = None
    
15. butn = None
    
16. Px = None
    
17. 
    
18. wifiCfg.doConnect('your ssid', 'your pass')
    
19. label0 = M5TextBox(47, 9, "HX711   LcdV=", lcd.FONT_Default, 0xFFFFFF, rotate=90)
    
20. label1 = M5TextBox(47, 123, "0.0", lcd.FONT_Default, 0xFFFFFF, rotate=90)
    
21. def blynk_read_v1(v_pin):
    
22.   global scale_pin, scale, butn_state, butn, Px
    
23.   scale_pin = v_pin
    
24.   scale = "%.1f"%(((weigh2.weight) / Px))
    
25.   blynk1.virtual_write(scale_pin, scale)
    
26.   pass
    
27. 
    
28. def blynk_write_v2(v_pin, value):
    
29.   global scale_pin, scale, butn_state, butn, Px
    
30.   butn_state = v_pin
    
31.   butn = value
    
32.   if butn[0] == '1':
    
33.     weigh2.zero()
    
34.   pass
    
35. 
    
36. def buttonA_wasPressed():
    
37.   global scale_pin, scale, butn_state, butn, Px
    
38.   wait(0.1)
    
39.   weigh2.zero()
    
40.   pass
    
41. btnA.wasPressed(buttonA_wasPressed)
    
42. 
    
43. if wifiCfg.wlan_sta.isconnected():
    
44.   label0.setColor(0x33ff33)
    
45.   blynk1 = blynk.Blynk(server='blynk.mixly.org', port=8080, token='your token', heartbeat=1)
    
46.   blynk1.handle_event('read v1', blynk_read_v1)
    
47.   blynk1.handle_event('write v2', blynk_write_v2)
    
48. else:
    
49.   label0.setColor(0xffffff)
    
50. scale = ''
    
51. axp.setLDO2Volt(2.7)
    
52. #Px = -8.24
    
53. Px=-7.8 #self hx711
    
54. while True:
    
55.   label1.setText(str("%.1f"%((axp.getBatVoltage()))))
    
56.   #label3.setText(str("%.1f"%(((weigh2.weight) / Px))))
    
57.   #label2.setText('g')
    
58.   wait(0.1)
    
59.   blynk1.run()
    
60.   wait_ms(2)
    

复制代码

【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
V4	App 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。	✘	✔	★★★	★★
V5	Blynk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。
v4v5code.zip (234.66 KB, 下载次数: 7)

2021-5-12 18:17 上传

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