介绍了 一种基于手机WiFi热点的电子秤自动化质监系统的设计，系统由质监模块和手机模块组成。质监模块采 用LPC1100作为MCU，HLK-RM04为无线芯片，从电子秤RS232接口获取数据，并通过手机WiFi无线网发送至手机 模块，实现高效方便的质监。

引言

本文设计了一种以LPC1100为主控制器，使用HLK- RM04无线芯片的电子秤质监模块，连接到手机WFi热点建 立的局域网，直接将质监数据发送至手机，手机还可以与电 脑互联，对质监数据进行汇总处理，实现自动化质监。

1.总体设计

1.1基本原理

通用电子秤内部都会提供标准的RS232接口，通过 这个接口，可以获取电子秤称重数据，这就为自动化质监 提供了可能，设计一个质监模块嵌入电子秤内，将电子秤 实时数据通过无线芯片HLK-RM04发送至手机中。这 个过程需要一个无线局域网，这个无线局域网由用户手机 WiFi热点建立。质监模块在电子秤通电开始工作时自动 运行，不断检测质监人员的手机无线网络，一旦检测到无 线网络的存在，自动建立TCP连接，与手机建立联系，按 手机发送的指令检测标准砝码的重量，并将检测结果回送 至手机中，质监员就可以随时高效率方便地同时检测多台 电子秤，并且质监员回到质监局后，可以将手机上记录的 数据传送至电脑，进行汇总处理。质监系统整体示意图如图1所示。

1.2质监模块组成

整个系统由若干个质监模块和一部智能手机组成，共 同组成全自动的质监系统，实现对多台电子秤同时质监。

质监模块由Cortex-M0系列LPC1100主控制器、HLK- RM04无线芯片、变压电路、RS232转化电路、按键电路、 指示灯等模块组成，如图2所示。

上电复位后，主程序开始运行，首先向HLK-RM04 无线芯片发送信号，使它进入AT+指令集设置模式，进行初始化设置，包括需要连接的无线局域网的名称和密 码、启动DHCP、主设备的IP和建立TCP连接的端口号 等，设置完成后，重启无线芯片，无线芯片不断查找指定的 局域网，找到后自动连接，而主程序一直监听，如果质监员 要检测电子秤，就会打开手机WiR热点，建立无线局域 网，并在电子秤上放置标准砝码，无线芯片检测到该网络 会自动连接上，质监员通过手机质监程序发送开始质监的 指令，主程序收到后，会开始与电子秤RS232接口进行通 信，将电子秤测出的数据发送至质监员手机，至此该电子 秤的质监工作完成。

2.硬件设计

2.1质监模块

质监模块MCU从电子秤RS232接口获取数据，经过处 理后，通过UART串口发送至模块上的WiFi芯片，由WiFi 芯片将数据通过无线网发送至质监人员的手机。MCU选用 基于第二代ARM Cortex-MO内核的微控制器LPC1100，它是 32位微处理器，具有高性能，低功耗的优点。

2.1.1 WiFi控制电路

WiFi控制电路用来连接WiFi芯片和MCU，实现两 者之间的数据传输，以及MCU对WiFi的控制。质监模块选用的WiFi芯片是是海凌科电子 新推出的低成本嵌入式UART- ETH-WiFi(串口 -以太网-无线网）模 块 HLK-RM04。HLK-RM04 实现了 无线网和串口之间的转换，MCU可 以通过对串口操作实现WiFi芯片的 配置、无线通信的目的。WFi控制模 块主要是将MCU的UART _TX、

UART_RX与HLK-RM04的对应的 引脚相连，实现两者之间串行异步通 信。SW1与SW2是按钮开关，给 HLK-RM04提供重新启动和恢复出 厂设置这两个信号。WFi外围控制 电路图如图3所示。

2. 1.2 电源模块电路

电子秤的RS232接口采用主动供电式，即电子秤利 用RS232中两根功能性引脚为外设提供电源，本文中质 监模块就是利用这两根引脚供电，使用一个电压转换电 路，把电子秤提供的电压转化为十5 V和十3.3 V，分别为 HLK-RM04 和 LPC1100 供电。

2.2手机模块

手机模块可以直接使用任意一款安卓操作系统，自带 WFi热点的手机。直接下载质监程序就可以作为质监人 员的质监工具。

正常情况下，能够稳定运行的无线AP —般是无线路 由器，但是在本系统中，需要测试的对象可能是全市所有 的电子秤，不可能在每个测试地点放置无线路由器，也不 能够随身携带路由器使用。最好的办法是使用手机充当 无线AP，将数据采集和无线局域网这两种功能合二为一， 这将带来极大的便利。但是手机作为便携式设备，又是电 池供电，能不能长时间稳定地充当无线AP昵？本文以 HTC one型号手机为例进行可行性分析，用手机建立热 点，即创建无线局域网，在电脑上运行 WireLessMon 获耳又 无线网的强度信息，不断改变手机和电脑的距离，绘制如 图4所示的无线局域网信号强度图。

理论上无线信号强度超过一 70 dBm就可以建立连 接，但是为了更好的通信质量，选取在大于一60 dBm时通信，从图4中可以看出，最佳覆盖范围 是手机为中心，半径5 m的圆形区域。

就一般农贸市场而言，半径5 m可以覆 盖好几个摊位，完全能够支持多台电子秤同 时测试。测试过程中，手机满电状态可以连 续开启WLAN热点2小时以上，实际使用 过程中，在不用的时候可以暂时关闭热点， 完全能满足使用的需要。

3.软件设计

3.1质监模块

3.1.1总体流程图

软件总体的流程如图5所示，上电启动后，首先检查 各部分是否正常工作，主要是看电子秤能否正常通信，还 有WFi模块是否正常工作，如果出现异常，则对应的指示 灯显示为红色。然后调用WiFi子程序对WiFi模块进行 配置，初始化完成后重新启动WFi芯片，以便配置生效。 重启后，WFi模块将不断搜索手机热点，如果搜索完毕会 自动进行连接，并与手机建立TCP连接，主程序进入监听 阶段，采用被动应答的方式，循环监听WFi收到的指令， 并对当前的指令进行解析和回复，同时开启定时器，如果 一段时间没有收到手机发送的心跳包，主程序默认测试结 束，重新进入开始阶段。

3.1.2 WiFi配置子程序

HLK-RM04芯片提供UART接口与MCU进行通 信，通过该接口，MCU既可以对HLK-RM04进行配置也 可以收发无线网的数据。MCU采用AT指令集的方式配 置HLK-RM04，将配置的参数数据写成一段固定的配置 字符串，主控制器给HLK-RM04发送一个ES/RSTT信号 使其进入AT指令集模式，MCU可以直接将配置字符串 通过UART端口发送给HLK-RM04。

质监模块中，HLK-RM04的功能是寻找质监人员手 机WFi热点并连接，与手机建立通信链路。这个过程可 以分为以下几部分：

①质监模块的HLK-RM04搜素指定名称的WiFi网 络，并尝试连接。

②连接完成，说明质监模块已经和质监人员的手机 处于同一个无线局域网内。

③需要使手机和质监模块能够相互通信，本文中采 用建立TCP连接的方式。

④HLK-RM04作为TCP连接的客户端，主动向手机 发起TCP连接。

⑤手机端作为TCP服务端，开启监听，并采用多线 程的方式同时与多个HLK-RM04连接。

由此可见，配置字符串的内容主要包括WiFi热点的 用户名十密码、HLK-RM04的IP地址分配、以及TCP连 接相关信息。HLK-RM04的IP地址分配采用动态分配 方式，即启动DHCP协议，动态为每个连接在WFi网络 中的HLK-RM04动态分配IP地址，这样可以避免出现重 复IP的情况，更加灵活方便。因为手机WFi建立的无线 网段是192. 168. 137. 0，所以手机的IP地址固定是192. 168. 137. 1，HLK-RM04作为客户端只要固定设置TCP 服务器地 址为 192．168．137．1 即可 。

配置的子程序略编者注。

3.1.3质监模块与电子秤通信

质监模块通过电子秤提供的RS232接口与电子秤进 行通信，质监模块发送请求，电子秤将标签信息发送给质 监模块，标签信息是在电子秤中预先设置好的一系列数 据，比如重量、价格、商家名称、电子秤号、条形码等。电子 秤在称重完成后，会打印出本次称重的标签信息，所以质 监模块可以通过获取电子秤的标签信息来提取质监所需 的有效数据。

3.1.4质监模块与手机通信

通信双方，无线模块采用被动应答的方式，被动接收 手机发送的指令，并对指令解析、回复，而手机采用主动发 送指令的方式。手机发送的指令格式如下：

其中IP地址部分采用4字节，指令采用单字节，参数 个数单字节，每个参数占用4字节。指令共包括开始、心 跳包、获取电子秤信息、获取重量、结束、保留信息这6种， 因为采用了 TCP可靠传输方式，所以不需要校验。其中 保留信息格式和其余5个信息格式略有不同，指令功能表 如表1所列。

02指令是心跳包，手机每隔一段时间会发送一个心跳 包给质监模块，使质监模块知道手机是否正在进行质检，如果指定时间没有收到心跳包，无线模块默认质检已经结束， 就会回到主程序开始处重新执行，等待新一轮的质检。

03指令是获取电子秤的商店编号和电子秤号，这个 可以用来准确定位每一台电子秤，因为自动化质监系统支 持同时质监多台电子秤，所以要能够准确方便的定位每一 台连接到热点的电子秤。

本文中米用商店编号+电子秤编号的方式来定位电 子秤，每个商店都有唯一的编号，并商店中的电子秤都有 —个编号，将商店编号和电子秤编号做成—个标签，贴在 电子秤上，并且事先对电子秤设置好商店号和电子秤号， 以供质监模块获取，如图6所示。

多个电子秤质监模块连接到手机时，手机端可以看到 当前所有连接至手机WFi网络的电子秤列表，并且显示 出每台电子秤的商店编号+电子秤编号，与电子秤上的便 签对应，便可方便准确地定位每一个电子秤列表项所对应 的电子秤。

该电子秤列表会显示在手机上，供质监员选择，比如 质监员选择了列表项1(00000012 + 01)，该项对应编号为

00000012的商店中1号电子秤，放置 个标准砝码在该电子秤上，点击开始质监，手机会发送命令给该电子秤，电 子秤嵌入的质监模块会读出当前的数据，并通过Wii发 送至手机，记录于文件中并显示给质监员，表示本次质监 完成。当然质监员可以对列表中所有电子秤都放上砝码， 同时测试列表中所有电子秤。

06指令是保留信息，这个指令是为了传输某些比较 复杂或者协议设计前没有考虑到的数据，是对前5条指令 的扩展，它的格式是IP地址+指令+数据长度+数据，对 于该条指令而言，传输的数据是没有固定格式的，换而言 之该指令可以传输任何需要的数据，而手机接收了之后可 以将数据作进一步解析。

3.2手机端及后续处理程序

质监时，质监员在对应的电子秤上放置标准砝码，用 手机接收电子秤质监模块发送的数据，并将数据以固定的 格式存放于文件中，可以根据需要多测几次，至此，现场的 质监工作完成。

回到质监局，将手机连接到质监局的无线路由器上， 将数据文件发送至电脑端，并对各个质监员提供的数据文 件进行汇总，集中处理，并将最终结果存放于数据库中，同 时将汇总后的质监数据备份保存。

4.结语

本文设计的自动化质监系统能够方便高效地协助质 监人员完成任务，只需要对现在使用的电子秤作改装，嵌 入一个质监模块，任何一款支持W i R热点的安卓手机都 可以充当质监工具。

手机集质监无线网的AP和数据采集终端两大功能 于一身，充分发挥了智能手机的能力，实现了质监系统最 简化，大大降低了硬件的复杂度，把大部分工作量转移到 软件方面，能够降低成本，更符合实际。