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
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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）
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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
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） |
三）、工作原理
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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）
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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
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
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电源接口
- HX711的 VCC 接 ESP32 的 3.3V 输出端
- HX711的 GND 与 ESP32 共地连接
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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）
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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
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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 -
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
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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 ujsonclass HX711:def __init__(self, dt_pin, sck_pin):self.dt = Pin(dt_pin, Pin.IN)self.sck = Pin(sck_pin, Pin.OUT)self.offset = 0self.scale = 1.0def 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 = 0for _ 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 |= 0xFF000000self.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 datadef tare(self, samples=10):# 去皮操作self.offset = sum(self.read_raw() for _ in range(samples)) / samplesdef set_scale(self, weight,samples=10):# 设置比例系数raw = sum(self.read_raw() for _ in range(samples)) / samplesself.scale = (raw - self.offset) / weightif self.scale == 0:self.scale = 1def get_weight(self, samples=3):# 获取校准后的重量raw = sum(self.read_raw() for _ in range(samples)) / samplesreturn (raw - self.offset) / self.scaledef 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。
