⚖️ ESP32 HX711 称重传感器实战：DIY 高精度电子秤

📅 2026-05-30 · 📂 硬件编程 · ⏱ 阅读约 7 分钟

📺 B站推荐视频：Arduino跨平台开发——HX711称重传感器——ESP32平台演示

📖 概述

称重传感器是物联网中最实用的传感器之一。从厨房电子秤、快递扫码称重、到智能货架库存管理，称重无处不在。今天我们要玩的 HX711 是一款专为称重传感器设计的 24 位高精度 ADC 芯片，只需两根数据线，就能把压力传感器的微弱电压信号转换成精确的重量数值。

为什么说 HX711 是"高手级"入门模块？它的 ADC 有 24 位分辨率（1677万级），比 ESP32 内置的 12 位 ADC（4096 级）高了三个数量级。配合惠斯通电桥结构的压力传感器，可以稳定分辨到 0.1g 的变化。今天你将学会：接线 → 校准 → 去皮 → 滤波平滑 → 配合 OLED 显示，打造一台媲美市售产品的智能电子秤。

💡 工作原理速览：压力传感器内部是一个惠斯通电桥，受力时电阻变化产生微伏级差分电压。HX711 内置 PGA（可编程增益放大器，128倍），将微伏信号放大后由 24 位 Σ-Δ ADC 转换为数字量，通过两线串行接口输出给 ESP32。

🛒 物料清单

物料	型号/参数	数量	参考单价
开发板	ESP32-WROOM-32	1	¥18
HX711 模块	绿色小板（带稳压、EMI滤波）	1	¥3.5
压力传感器	5kg 电阻应变片半桥（配铝合金支架）	1	¥6
面包板 + 杜邦线	830孔面包板 + 公母杜邦线若干	1套	¥8
OLED 显示屏	0.96寸 SSD1306 I2C（128×64）	1	¥8
砝码	标准砝码（100g/200g/500g 各一）	1套	¥15

💰 总预算约 ¥58.5。如果没有标准砝码，可以用矿泉水瓶——500ml 瓶装水约 500g，精度足够日常校准。压力传感器建议选带铝合金支架的套装，固定好不易偏移。

🔌 接线图

HX711 模块有 4 个引脚连接 ESP32，另外 4 个引脚连接压力传感器（E+/E-/A+/A- 或红/黑/白/绿）：

ESP32  →  HX711 模块
─────────────────────
3.3V   →  VCC
GND    →  GND
GPIO16 →  DT  (数据引脚)
GPIO4  →  SCK (时钟引脚)

压力传感器 → HX711 模块
─────────────────────
红线 (E+)    →  E+  (激励电压正)
黑线 (E-)    →  E-  (激励电压负)
白线 (A-)    →  A-  (信号输出负)
绿线 (A+)    →  A+  (信号输出正)

🔌 注意：HX711 模块建议接 ESP32 的 3.3V 而非 5V。虽然模块手册写着 2.7~5.5V 供电，但 AVDD 直接取自 VCC，3.3V 时传感器激励电压更稳定，ADC 噪声也更低。

💻 基础代码：读取原始值 + 校准 + 显示克数

安装 HX711 Arduino Library（作者：bogde），在 Arduino IDE 库管理器中搜索 "HX711" 即可安装。以下代码包含校准和去皮逻辑：

// ⚖️ ESP32 + HX711 电子秤完整示例
#include <HX711.h>

// 引脚定义
#define DOUT  16   // DT 接 GPIO16
#define SCK   4    // SCK 接 GPIO4

HX711 scale;

// 校准参数（需根据你的传感器实测调整）
const float CALIBRATION_FACTOR = -420.0;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  Serial.println("⚖️ HX711 电子秤启动中...");

  scale.begin(DOUT, SCK);

  // 设置校准因子
  scale.set_scale(CALIBRATION_FACTOR);

  // 自动去皮（假设启动时托盘为空）
  Serial.println("⏳ 执行自动去皮，请确保托盘为空...");
  delay(2000);
  scale.tare();
  Serial.println("✅ 去皮完成，准备就绪！\n");
}

void loop() {
  // 读取重量（单位：克），多次采样取平均
  float weight = scale.get_units(10);

  // 滤除微小抖动（小于0.5g视为0）
  if (abs(weight) < 0.5) weight = 0.0;

  Serial.print("⚖️ 重量: ");
  Serial.print(weight, 1);
  Serial.println(" g");

  delay(500);
}

🔧 如何获取校准因子

上面的 CALIBRATION_FACTOR 每个传感器都不同，需要实测获得。方法如下：

// 校准模式：获取 CALIBRATION_FACTOR
void setup() {
  Serial.begin(115200);
  scale.begin(DOUT, SCK);
  scale.set_scale();  // 先清除校准
  scale.tare();           // 空载去皮
  Serial.println("放上已知重量砝码（如200g），等待读数稳定后记下 raw 值");
}

void loop() {
  Serial.print("raw: ");
  Serial.println(scale.get_units(10), 0);
  long raw = scale.read_average(10) - scale.get_offset();
  Serial.print("raw_avg: ");
  Serial.println(raw);
  // CALIBRATION_FACTOR = raw_avg / 砝码克数（如 200.0）
  delay(1000);
}

💡 放上 200g 砝码后，假设 raw_avg 显示 -84200，则 CALIBRATION_FACTOR = -84200 / 200 = -421.0。把这个值填入正式程序的 set_scale() 即可。负号取决于传感器接线方向，不影响结果。

🚀 进阶应用

1. OLED 屏幕实时显示（联动第14课 OLED SSD1306）

串口看数据不够直观？把之前学的 0.96寸 OLED 加上，做个独立电子秤：

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#include <HX711.h>

#define SCREEN_WIDTH 128
#define SCREEN_HEIGHT 64
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, -1);

HX711 scale;
#define DOUT 16
#define SCK  4

void setup() {
  display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);
  display.clearDisplay();
  display.setTextColor(SSD1306_WHITE);

  scale.begin(DOUT, SCK);
  scale.set_scale(-420.0);
  scale.tare();
}

void loop() {
  float weight = scale.get_units(5);
  if (abs(weight) < 0.3) weight = 0.0;

  display.clearDisplay();
  display.setTextSize(2);
  display.setCursor(10, 10);
  display.print("⚖️ 电子秤");

  display.setTextSize(3);
  display.setCursor(20, 35);
  display.printf("%.1fg", weight);

  display.display();
  delay(300);
}

2. 按键去皮 + 滑动平均滤波

商业电子秤都有"去皮"按钮——放上容器后按一下归零。再加一个滑动窗口滤波，消除读数抖动：

#define TARE_BTN 15  // 去皮按键（低电平触发）

#define FILTER_SIZE 8
float filter_buf[FILTER_SIZE];
int filter_idx = 0;

float moving_average(float new_val) {
  filter_buf[filter_idx % FILTER_SIZE] = new_val;
  filter_idx++;
  float sum = 0;
  for (int i = 0; i < FILTER_SIZE; i++) sum += filter_buf[i];
  return sum / min(filter_idx, FILTER_SIZE);
}

void loop() {
  // 检测去皮按键
  if (digitalRead(TARE_BTN) == LOW) {
    delay(50);  // 消抖
    if (digitalRead(TARE_BTN) == LOW) {
      scale.tare();
      Serial.println("✅ 已去皮");
      while (digitalRead(TARE_BTN) == LOW);  // 等待松开
    }
  }

  float raw = scale.get_units(3);
  float weight = moving_average(raw);
  if (abs(weight) < 0.5) weight = 0.0;

  Serial.printf("重量: %.1f g\n", weight);
  delay(200);
}

🏭 实战场景

场景一：IoT 智能药房秤（联动 WiFi + MQTT + OLED）

需求：中药房抓药时，每味药材需要精确到克的称重记录，数据自动上传云端存档。

物料组合：ESP32 + HX711 + 5kg传感器 + OLED + WiFi + MQTT。

实现思路：称重完成后自动锁定读数（2秒内波动<1g视为稳定），通过 MQTT 发布到 "pharmacy/scale/herb_name" topic，OLED 显示药材名 + 重量 + "✅已上传"。服务端用 Node-RED 或 Python 订阅后存入数据库。

🔗 关联课程：第6课 WiFi 联网、第22课 MQTT 协议、第14课 OLED 显示。把这三课的知识与 HX711 组合，就是一个完整的物联网项目。

场景二：宠物自动喂食器重量监测（联动 L298N + SG90）

需求：自动喂食器每次出粮后，用称重传感器确认实际出粮量，防止卡粮或余粮不足。

物料组合：ESP32 + HX711 + 1kg传感器 + L298N 驱动螺旋下料 + SG90 挡板。

实现思路：食盆底部放置称重传感器，每次出粮前先去皮，出粮过程中实时监控重量增量，达到目标克数（如 50g）后立即停止电机并关闭挡板。误差控制在 ±3g 以内为合格。

🔗 关联课程：第15课 SG90 舵机、第25课 L298N 电机驱动。配合今天学的 HX711，打造闭环控制的自动喂食器。

⚠️ 常见问题

⚠️ 读数一直跳、不稳定？ 检查三点：(1) 传感器必须水平放置，桌面不能晃动；(2) HX711 模块 VCC 接 3.3V 而非 5V，供电噪声更小；(3) 代码中用 get_units(10) 而非 get_units(1)，多次采样取平均值。如果还跳，加滑动平均滤波。

⚠️ 校准因子怎么都不对？ 先确认 read_average() 返回的原始值是稳定的（波动<±500 为正常）。校准必须在传感器水平放置、无负载且稳定后进行。另外注意：不同供电电压下校准因子不同——如果你用 USB 供电校准的，换成电池供电后需要重新校准。

⚠️ 重量显示负数？ 检查压力传感器的接线方向。E+/E- 或 A+/A- 接反会导致读数符号反转。最简单的处理方法是把 CALIBRATION_FACTOR 取相反符号（正改负、负改正）。或者对调 A+ 和 A- 两根信号线。

⚠️ 传感器机械安装的坑： 压力传感器上的箭头标记表示受力方向。传感器一端固定（螺丝锁在底板上），另一端悬空作为秤盘支撑点。如果装反了——固定端当秤盘端——传感器会被杠杆力矩损坏。此外，传感器引出的四根细线非常脆弱，建议用热熔胶在根部加固。

💡 精度进阶：商业电子秤通常使用多点校准（如 0g、100g、200g、500g、1000g），做线性回归拟合而非单点比例。HX711 库的 set_scale() 仅支持单点校准，若需要多点校准，可自行在代码中实现查表插值或二次多项式拟合。