1.系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計
本系統(tǒng)以52單片機為核心，硬件部分選擇由電阻應變片構(gòu)成差動全橋電路，A/D轉(zhuǎn)換部分選用HX711芯片。除了基本的測重功能外，本系統(tǒng)提出了一種基于微信平臺、WiFi、機智云物聯(lián)網(wǎng)云平臺對數(shù)據(jù)進行保存和分析的功能。本系統(tǒng)實現(xiàn)了將用戶測得的體重信息進行保存及分析，將結(jié)果通過微信平臺反饋給用戶，同時用戶也可以通過微信控制電子稱重實體。
圖1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖
2.稱重傳感器的設(shè)計2.1、電阻式應變片傳感器
體重健康管理系統(tǒng)最為基礎(chǔ)的功能則是體重的測量，因此稱重傳感器是本系統(tǒng)最重要的部分之一，其性能直接決定了電子測重的精確度及穩(wěn)定性等重要性能。故本系統(tǒng)選擇采用差動全橋電路作為測量電路，該電路由4片電阻應變片構(gòu)成。如2圖所示，是完全相同的4個應變片，當電橋開路時，不平衡電橋輸出的電壓為：
又因為R1=R2=R3=R4，且在受力時ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4，則：101RU=ER?，U0與ΔR1/R1成線性關(guān)系，則差動半橋電路無線性誤差。電壓靈敏度SV=E，且具有溫度補償。
圖2 差動全橋電路
2.2、A/D轉(zhuǎn)換模塊
電子稱重需要將應變片的物理形變產(chǎn)生的電壓模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，則需要A/D轉(zhuǎn)換模塊，加上電子秤重對精度的較高要求，所以最終選用HX711芯片。HX711是一款24位高精度的A/D轉(zhuǎn)換芯片，與其它A/D轉(zhuǎn)換芯片相比，其不僅具有響應速度快、抗干擾性能強等優(yōu)勢；除此之外該芯片還具有較高的集成度，因為其內(nèi)部已經(jīng)集成有穩(wěn)壓電源和片內(nèi)時鐘振蕩器等**電路。符合芯片越做越精，越做越小的趨勢。
圖3 HX711模塊原理圖
該芯片有兩路通道可供差分輸入選擇，分別為通道A和通道B。通道A的差分輸入信號大小可為±20mV或±40mV，通道B的可編程增益為固定的32增益，用于系統(tǒng)參數(shù)檢測。該芯片集成有穩(wěn)壓電源和內(nèi)部時鐘振蕩器，所以系統(tǒng)板上無需外接模擬電源，也無需外部提供振蕩信號。因此該芯片集成度高，操作簡單。此外其特有的上電自動復位功能，簡化了開機過程，加快了開機速度。
3.微信平臺的設(shè)計3.1、微信功能設(shè)計框圖
本設(shè)計的微信部分通過WiFi模塊將設(shè)備MCU收集的一系列數(shù)據(jù)上傳至云服務(wù)器，這里利用的是機智云物聯(lián)網(wǎng)云平臺，數(shù)據(jù)通過機智云處理轉(zhuǎn)發(fā)到微信公眾號上，同樣控制命令的數(shù)據(jù)可以從微信通過機智云下行傳送到設(shè)備MCU，從而實現(xiàn)對電子秤設(shè)備的控制，可以看出機智云物聯(lián)網(wǎng)云平臺在此部分的設(shè)計中起到了承上啟下的作用。
圖 4 微信功能設(shè)計框圖
3.2、設(shè)備與微信硬件綁定過程
首先申請一個微信公眾號，獲得對應的公眾號原始ID。接著進行設(shè)備MCU開發(fā)和固件燒錄，在WiFi模塊寫入AirKiss時，需要將機智云的produck_key寫入設(shè)備MCU，同時需要配置公眾號的原始ID。在這里，借助了已經(jīng)燒錄到WiFi模塊的微信寵物屋開源框架進行第二次燒寫，關(guān)鍵代碼如圖5所示。
圖5 WiFi寫入Airkiss關(guān)鍵代碼
接著微信客戶端通過掃描二維碼的方式添加設(shè)備，設(shè)備二維碼生成方式中，選擇產(chǎn)品添加方式為每種型號唯一的二維碼，此方式在微信綁定設(shè)備時，既可以通過掃描二維碼直接綁定，也可以選擇近場發(fā)現(xiàn)綁定。
接著進行設(shè)備的授權(quán)，在WiFi固件中寫入公眾號原始ID，同時將所有設(shè)備的MAC地址登記到微信服務(wù)器上，接著即可以向微信接口發(fā)送請求設(shè)備授權(quán)關(guān)鍵代碼如圖6所示。
圖6 設(shè)備授權(quán)關(guān)鍵代碼
3.3、微信與設(shè)備數(shù)據(jù)交互的實現(xiàn)
對于設(shè)備數(shù)據(jù)點的監(jiān)控，借助平臺已經(jīng)封裝好的SDK即java-SDK和js-SDK，這兩個SDK各自封裝了機智云的OpenAPI以及WebSocket，所以大大簡化了API的操作，接管了token和用戶管理，只需要調(diào)用相關(guān)函數(shù)，即可實現(xiàn)設(shè)備與微信在軟件平臺的綁定和解綁。下面給出綁定用戶的Java_SDK中的關(guān)鍵代碼：
DeviceInfodeviceInfo=OpenApi.bindDevice（
wechatOpenId，
gizwitsAppId，
gizwitsProductKey，
gizwitsProductSecret，
mac，
deviceAlias，
deviceRemark）
對于設(shè)備的控制同樣需要調(diào)用js-SDK，首先初始化GizwitsWS對象，然后使用GizwitsWS.init（）獲取綁定列表，接著選擇一個設(shè)備，創(chuàng)建websocket連接控制設(shè)備。對于控制代碼的編寫，如果是commType=custom，則輸入p0；如果commType=attrs_v4，則輸入datapoints。下面給出遠程控制電子秤上RBG燈的代碼樣例：
varcommand=‘{“LED_R”：0，“LED_G”：0，“LED_B”：0}’;
gizwits.write（did，JSON.parse（command））;
以上是電子秤微信部分設(shè)計的關(guān)鍵步驟，在此開發(fā)過程中，機智云物聯(lián)網(wǎng)云平臺起到了關(guān)鍵的作用。
4.結(jié)語
越是隨處可見的東西，越是需要實用與智能，本系統(tǒng)在測重模塊的設(shè)計上實現(xiàn)了降低成本，提高精確度。除此之外外加的微信平臺，實現(xiàn)了人機交互的功能，讓電子秤不在僅僅可以稱重，更成為了健康生活的小助手，因此該設(shè)備具有廣闊的應用前景。
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