peakcoo開發:電子秤芯片CS1237的結構分析

電子秤是我們日常生活中常用的稱重設備,廣泛應用於各個行業中。電子秤在結構和原理上取代了以槓桿平衡爲原理的傳統機械式稱量工具。相比傳統的機械式稱量工具,電子秤具有稱量精度高、裝機體積小、應用範圍廣、易於操作使用等優點,在外形佈局、工作原理、結構和材料上都是全新的計量衡器。

電子秤的核心結構由稱重傳感器、稱重模塊、按鍵和顯示模塊、主控芯片等組成。

電子秤主控芯片由低功耗模數轉換芯片CS1237及RISC架構MCU CSU8RF3422組合實現電子秤單片機軟件開發功能。

CS1237是高精度、低功耗模數轉換芯片,一路差分輸入通道,帶Power down功能,內置溫度傳感器和高精度振盪器。MCU可以通過2線的SPI 接口SCLK、DRDY與CS1237進行通信,對其進行配置,例如通道選擇、PGA選擇、輸出速率選擇 等。

CSU8RF3422芯片是一個8位RISC架構、帶12-bit ADC的高性能單片機。該款芯片內帶232 Byte SRAM,並且自帶96 Byte EEPROM,方便數據的存儲。該芯片外圍配置簡單,內部自帶放大器和比較器,並且具有SPI和UART接口,可在節約電路成本前提下滿足多功能設計的需求。該款單片機擁有卓越的AD測量、多路PWM輸出、運算放大器、16位定時/計數器和超低的功耗,適用於多個領域產品的開發。

下面主要講下關於CS1237對於電子秤的技術設計:

系統通過CS1237內置放大器對稱重傳感器的微弱電壓信號進行放大,然後通過Sigma-DeltaADC進行模數轉換,最後使用2線SPI接口輸出數據給MCU來進行處理。MCU處理完畢後,把重量信息送往顯示模塊或無線發射模塊。


硬件設計

  在高精度應用場合,爲了避免MCU的工作電源對ADC工作電源造成影響,可以將CS1237的工作電源與MCU的工作電源分開,PCBLayout時要注意採用數模分離、單點接地的方式。信號輸入端經過RC濾波器再進入CS1237,可以減少噪聲的干擾。CS1237的通訊接口與MCU相連的過程中,各串聯一個電阻,可以提高通訊的可靠性。

通訊時序

  CS1237採用2線的通訊接口:DRDY/DOUT(數據線)、SCLK(時鐘線)。當DRDY拉低後,表明數據已經轉換完成,輸入的第1個SCLK就可以將輸出的最高位讀出,在24個SCLK後,將所有的24位DOUT數據讀出。如果需要更改配置(通道、PGA、速率)或關閉傳感器激勵源以節省功耗,可以通過相應的命令對CS1237的寄存器進行配置。

軟件處理

  對讀取的AD值可以進行適當的軟件濾波處理,比如算術平均濾波、滑動平均濾波、中值濾波,等等,以獲取更高的精度或抗干擾能力。

  由於傳感器的溫度特性有時候會出現偏差,需要補償才能達到性能要求。此時可以利用CS1237內置的溫度傳感器讀取溫度值,用軟件的方式來分段補償,以節省成本。
  當電子秤處於閒置狀態,可以通過間歇開啓/關閉傳感器的方式來節省系統功耗,如果有重物放置,再恢復到正常的狀態。

發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章