一、項目背景

隨著人們生活水平和健康意識的提高，越來越多的人開始注重自己的飲食健康。在此背景下，智能營養秤系統應運而生，成為了一種非常實用的工具。本項目基于51單片機設計和實現一種智能營養秤系統，通過該系統可準確地測量食物的重量并計算其熱量、蛋白質、脂肪、碳水化合物等營養成分含量。

當前系統采用了STC89C52單片機作為主控芯片，預置了多種食材的營養成分數據。用戶只需要使用矩陣鍵盤輸入食材編號，將需要稱重的食材放置在重力傳感器上進行依次稱重，系統就可以自動計算出所有食材的各類營養含量總值，并通過液晶屏顯示出來。同時，系統根據預設的營養指標，對不達標或超標的食材進行對應的聲光提示，提醒用戶注意飲食健康。

當前系統還配備了無線WIFI模塊，可以將當前營養數據上傳到手機端實時顯示，并給出營養建議。這使得用戶可以隨時1了解自己的飲食情況，及時進行調整，從而達到更好的健康效果。

本項目的設計和實現是為了滿足人們對于飲食健康的需求，幫助人們更好地控制自己的飲食，達到健康瘦身的目的。同時，由于采用了51單片機的設計方案，具有成本低、易于制作、易于維護等優點，具有廣泛的應用前景。

二、系統設計過程

2.1 硬件組成

【1】STC89C52單片機作為主控芯片。

【2】4x4電容矩陣鍵盤用于輸入食材編號。

【3】HX711重力傳感器用來進行多種食材的稱重。

【4】1.44寸LCD顯示屏用來顯示所有食材的各類營養含量總值。

【5】ESP8266無線WIFI模塊用于將當前營養數據上傳到手機端實時顯示。

2.2 系統框架組成

【1】輸入：使用4x4電容矩陣鍵盤輸入食材編號，觸發稱重功能。

【2】稱重：根據輸入的食材編號，通過HX711重力傳感器對多種食材依次稱重。

【3】計算：系統自動計算所有食材的各類營養含量總值，并在1.44寸LCD顯示屏上顯示。

【4】判斷：根據系統預設的營養指標，判斷當前營養數據是否達標或超標。

【5】提示：若不達標或超標，系統進行相應的聲光提示。

【6】數據上傳：通過ESP8266無線WIFI模塊將當前營養數據上傳到手機端實時顯示，并給出營養建議。

2.3 系統模塊設計

【1】系統硬件設計

采用了51單片機作為主控芯片，重力傳感器用于稱重，矩陣鍵盤用于輸入食材編號，液晶屏用于顯示數據。同時，為了實現無線上傳功能，還需要添加WIFI模塊。

【2】系統軟件設計

系統的軟件設計主要包括兩個方面，即驅動程序和應用程序。其中，驅動程序負責與各個硬件模塊進行通信，讀取和處理相關數據；應用程序則負責實現具體的計算和控制邏輯。

【3】食材營養成分數據預置

預先測量并記錄多種食材的重量和營養成分含量，并將這些數據存儲在系統中供后續使用。

【4】食材識別和稱重

當用戶輸入食材編號后，系統自動從預置的數據中查找對應的營養成分信息。然后，用戶將需要稱重的食材放置在重力傳感器上，系統開始進行稱重并輸出重量數據。

【5】營養計算和指標判斷

系統根據已知的食材重量和營養成分數據，計算出當前食物的各類營養含量總值。同時，根據預設的營養指標，判斷當前食物是否達標或超標，并進行相應的聲光提示。

【6】數據傳輸和顯示

將當前的營養數據通過WIFI模塊上傳到手機端實時顯示，并根據用戶的身體數據和運動情況，推薦合適的飲食方案。

【7】整體測試和優化：對系統進行整體測試和優化，確保系統能夠正常工作并滿足設計要求。

2.4 程序設計思路

【1】定義多種食材的營養成分數據，存儲在程序中。

【2】初始化電容矩陣鍵盤和HX711重力傳感器。

【3】等待用戶輸入食材編號。一旦檢測到有效輸入，記錄食材編號并觸發稱重功能。

【4】根據輸入的食材編號，依次使用HX711重力傳感器進行稱重，并根據對應的營養成分數據進行計算，得出每種營養成分的總值。

【5】將所有食材的營養成分總值通過1.44寸LCD顯示屏展示給用戶。

【6】根據系統預設的營養指標，判斷當前營養數據是否達標或超標。如果不達標或超標，則進行相應的聲光提示。

【7】通過ESP8266無線WIFI模塊將當前營養數據上傳到手機端實時顯示，并給出營養建議。

三、程序代碼實現

3.1 HX711稱重傳感器代碼

下面是STC89C52單片機讀取HX711稱重傳感器的值，得到最終的重量，打印到串口的完整代碼：

#include 
#include 
?
// HX711引腳定義
sbit HX711_DOUT = P1^0; // 數據輸出引腳
sbit HX711_SCK = P1^1; // 時鐘輸入引腳
?
typedef unsigned char uchar;
typedef unsigned int uint;
?
uchar WeiLai, OldData;  // 定義兩個變量，用于保存數據
uchar Data[3];      // 存放讀取的數據
long result = 0;     // 定義長整型變量，用于存放最終的重量值
?
void delay_us(uint us)  // 延時函數（微秒級）
{
  while(us--)
   {
    _nop_();      // 空操作語句，延時一微秒
    _nop_();
    _nop_();
    _nop_();
   }
}
?
void Read_HX711()     // 讀HX711函數
{
  uchar i;
  HX711_DOUT = 1;    // 先將DOUT置為高電平
  delay_us(1);     // 延時1微秒
  HX711_SCK = 0;    // 將SCK置為低電平
  delay_us(1);     // 延時1微秒
?
  for(i=0;i<24;i++) ? ? // 循環24次，讀取數據
? ?  {
? ? ? ? ?HX711_SCK = 1; ? ?// 將SCK置為高電平
? ? ? ? ?delay_us(1); ? ? ?// 延時1微秒
? ? ? ? ?WeiLai = HX711_DOUT; ? ? ? // 讀取DOUT引腳上的數據
? ? ? ? ?result <<= 1; ? ? // 左移一位
? ? ? ? ?if(WeiLai == 1) ? // 如果DOUT為1，將result的最低位賦值為1
? ? ? ?  {
? ? ? ? ? ? ?result++;
? ? ? ?  }
? ? ? ? ?HX711_SCK = 0; ? ?// 將SCK置為低電平
? ? ? ? ?delay_us(1); ? ? ?// 延時1微秒
? ?  }
??
? ? ?WeiLai = OldData; ? ? // 將OldData的值賦給WeiLai
? ? ?Data[2] = result; ? ? // 存儲重量值的最高字節
? ? ?Data[1] = result>>8; // 存儲重量值的中間字節
  Data[0] = result>>16; // 存儲重量值的最低字節
}
?
void main()
{
  TMOD = 0x20;     // 定時器T1工作模式設置
  TH1 = 0xfd;      // 波特率9600
  TL1 = 0xfd;      // 波特率9600
  TR1 = 1;       // 啟動定時器T1
  SCON = 0x50;     // 設置串口工作方式
?
  while(1)
   {
    Read_HX711();   // 調用讀HX711函數
?
    // 將讀取到的數據打印到串口
    SBUF = Data[0];
    while(TI == 0);
    TI = 0;
?
    SBUF = Data[1];
    while(TI == 0);
    TI = 0;
?
    SBUF = Data[2];
    while(TI == 0);
    TI = 0;
   }
}

3.2 ESP82660-WIFI配置代碼

以下是STC89C52單片機控制ESP8266，配置成AP模式，開啟TCP服務器，等待客戶端連接上來的完整代碼：

#include 
#include 
?
#define RXD P3_0  // 串口接收引腳
#define TXD P3_1  // 串口發送引腳
?
typedef unsigned char uchar;
typedef unsigned int uint;
?
bit rcvflag;    // 接收標志位
uchar idata RcvBuf; // 存儲接收到的數據
uchar len;     // 存儲接收到的數據長度
uchar AT_OK;    // 存儲AT指令執行結果
?
/* 延時函數 */
void Delayms(uint ms)
{
  uchar i, j;
  for(i=0;i;i++)>