MicroPython for esp32s3开发HX711称重模块指南

一、HX711模块基本介绍

一）、核心功能

1. ‌24位高精度ADC‌

   • 专为称重传感器设计的模数转换芯片，支持±20mV或±40mV满幅差分输入
   • 内置128/64倍可编程增益放大器（通道A）及固定32倍增益（通道B）

2. ‌集成化设计‌

   • 集成稳压电源、时钟振荡器等外围电路，无需额外模拟电源
   • 支持两路差分信号输入，可灵活选择通道A或B进行数据采集

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二）、硬件特性

参数	规格
‌工作电压‌	2.6~5.5V（兼容3.3V/5V系统）
‌输出数据速率‌	10Hz（抗50/60Hz工频干扰）或80Hz（高速模式）
‌通信接口‌	仅需SCK（时钟）和DOUT（数据）两线制串行通信
‌封装形式‌	SOP-16封装，支持工业级温度范围（-20°C~+85°C）

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三）、工作原理

1. ‌数据采集流程‌

   • DOUT引脚变低电平后，控制器发送25~27个时钟脉冲读取24位数据及增益配置
   • 第25个脉冲用于切换下一次采样通道（A或B）

2. ‌信号处理机制‌

   • 差分输入信号经可编程放大器放大后，由24位ADC转换为数字量
   • 输出数据格式为二进制补码，需进行符号位扩展处理

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四）、典型应用场景

• ‌称重系统‌：电子秤、料斗秤、工业称重设备
• ‌压力检测‌：压力传感器信号采集与处理
• ‌工业控制‌：张力检测、物料流量监控等场景

二、硬件连接规范

1. ‌电源接口‌

   • HX711的 ‌VCC‌ 接 ESP32 的 ‌3.3V‌ 输出端
   • HX711的 ‌GND‌ 与 ESP32 共地连接

2. ‌数据通信接口‌

   • HX711的 ‌DOUT‌（数据输出）接 ESP32 的任意 GPIO 输入引脚（比如 ‌GPIO5‌）
   • HX711的 ‌PD_SCK‌（时钟信号）接 ESP32 的任意 GPIO 输出引脚（比如 ‌GPIO4‌）

3. ‌传感器接口‌

   • 称重传感器的 ‌E+、E-‌ 接 HX711 的激励电压输出端（通常为红色、黑色线）
   • 称重传感器的 ‌A+、A-‌ 接 HX711 的信号输入端（通常为白色、绿色线）

三、软件配置要点

1. ‌引脚初始化‌

   from machine import Pin 
   
   hx711_dout = Pin(5, Pin.IN) # DOUT接GPIO5 
   hx711_sck = Pin(4, Pin.OUT) # SCK接GPIO4 

2. ‌通信时序控制‌

   • 遵循 ‌24个时钟脉冲读取数据 + 1个脉冲结束通信‌ 的时序规范
   • 每个时钟脉冲后需保持至少 ‌1μs‌ 的延时

3. ‌电源管理‌

   • 建议在 HX711 的 ‌VCC‌ 和 ‌GND‌ 之间并联 ‌100nF 滤波电容‌
   • 若使用外部稳压电源，需确保 DVDD 与 ESP32 共地

四、代码实现及其要点说明

 

from machine import Pin
import time
import ujson

class HX711:
    def __init__(self, dt_pin, sck_pin):
        self.dt = Pin(dt_pin, Pin.IN)
        self.sck = Pin(sck_pin, Pin.OUT)
        self.offset = 0
        self.scale = 1.0

    def read_raw(self):
        # 等待数据准备好（DT引脚变低）
        while self.dt.value() == 1:
            time.sleep_us(1)

        data = 0
        for _ in range(24):  # 读取24位数据
            self.sck.value(1)
            time.sleep_us(1)
            data = (data << 1) | self.dt.value()
            self.sck.value(0)
            time.sleep_us(1)

        # 补码符号位扩展
        if data & 0x800000:
            data |= 0xFF000000

        self.sck.value(1)  # 发送第25个脉冲结束本次读取
        time.sleep_us(1)
        self.sck.value(0)
        time.sleep_us(1)
        
        return data

    def tare(self, samples=10):
        # 去皮操作
        self.offset = sum(self.read_raw() for _ in range(samples)) / samples

    def set_scale(self, weight,samples=10):
        # 设置比例系数
        raw = sum(self.read_raw() for _ in range(samples)) / samples
        self.scale = (raw - self.offset) / weight
        if self.scale == 0:
            self.scale = 1

    def get_weight(self, samples=3):
        # 获取校准后的重量
        raw = sum(self.read_raw() for _ in range(samples)) / samples
        return (raw - self.offset) / self.scale
    
    def save_offset_scale(self,filename="hx711setting.json"):
        with open(filename, 'w') as f:
            ujson.dump({'offset':self.offset, 'scale':self.scale}, f)        
# 使用示例
hx = HX711(dt_pin=5, sck_pin=4)

# 校准流程
hx.tare()  # 空载时去皮
hx.set_scale(500)  # 设置比例系数，需根据实际砝码校准
hx.save_offset_scale()
# 获取重量
while True:
    weight = hx.get_weight()
    print("重量: %.2f g" % weight)
    time.sleep(1)

​

建议读取数据前，先检测数据是否就绪，这样可以避免无谓的等待，提高产品的体验感，当然如果是单纯的电子称重器就无所谓了。

设置比例系数之前必须去皮，也就是调用hx.tare()。设置比例系数，其实就是计算出每克对应的AD值，所以，建议使用精度相对较高的，质量相对大一些的砝码来操作。设置好后建议保存到flash或eeprom中，这样断电后重新上电就不需要重新设置比例系统。同样的，去皮得到的值也需要保存到flash或eeprom中。