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基于單芯片方案的電子秤系統(tǒng)設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2010-06-30 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

隨著技術(shù)的發(fā)展,生產(chǎn)和應(yīng)用要求更加簡(jiǎn)單、精度更高、成本更低、功耗更低的解決,電路不斷向著更高集成化的方向發(fā)展。CSU1221是芯??萍脊咀灾餮邪l(fā)的集成高精度ADC的CMOSMCU,是國(guó)內(nèi)首創(chuàng)的一款應(yīng)用于商用秤的SoC芯片。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/173285.htm

秤中模數(shù)轉(zhuǎn)換電路現(xiàn)在主要有兩種實(shí)現(xiàn)電路:由分立元件組成的積分電路和單個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)芯片。積分電路構(gòu)成的外圍電路復(fù)雜,對(duì)個(gè)別元器件要求高,存在功耗大、可靠性不高、溫度性能差的缺點(diǎn);而單個(gè)ADC芯片構(gòu)成的具有高精度、低功耗、高穩(wěn)定性的特點(diǎn),且外圍電路簡(jiǎn)單有利于生產(chǎn)及維護(hù)。因此,現(xiàn)在大部分電子秤廠家偏向于使用單個(gè)ADC的。

CSU1221芯片技術(shù)特性

CSU1221是一個(gè)8位CMOSMCU,內(nèi)置4K×16位一次性可編程(OTP)ROM,256B數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM),有17個(gè)雙向I/O口,帶有2通道24位全差分輸入或4通道24位單端輸入的Σ-ΔADC,工作電壓為2.4V~3.6V,工作電流小于3mA。

如圖1所示,CSU1221內(nèi)部集成穩(wěn)壓源,可配置輸出四種不同電壓值,為傳感器供電,通過(guò)對(duì)內(nèi)部寄存器的操作來(lái)打開(kāi)或關(guān)閉穩(wěn)壓源的輸出,此電壓同時(shí)作為CSU1221內(nèi)部ADC的參考電壓。CSU1221內(nèi)置1MHz時(shí)鐘振蕩器,內(nèi)置一個(gè)8位定時(shí)器,CPU周期最快可達(dá)到500KHz,同時(shí)內(nèi)置蜂鳴器驅(qū)動(dòng)。CSU1221有四個(gè)中斷源:1個(gè)ADC中斷、2個(gè)外部中斷、1個(gè)定時(shí)中斷。

圖1:CSU1221芯片功能結(jié)構(gòu)圖。
圖1:CSU1221芯片功能結(jié)構(gòu)圖。

CSU1221內(nèi)置ADC的輸出速率可以配置為3.8~488Hz,ADC前端的低噪聲可編程增益放大器(PGA)可以配置為1、64、128、256等四種不同倍率的增益,以滿足各種信號(hào)量場(chǎng)合。在PGA為128時(shí),ADC的有效精度達(dá)到17.5位。

使用CSU1221內(nèi)置ADC與MCU,因此MCU與ADC之間的通訊都在芯片內(nèi)部完成,避免外界環(huán)境對(duì)ADC的影響,可靠性比單個(gè)ADC芯片的應(yīng)用更高,且高集成度帶來(lái)明顯的高性價(jià)比優(yōu)勢(shì);CSU1221內(nèi)部集成穩(wěn)壓電源,方便于傳感器供電。使用CSU1221電子計(jì)價(jià)秤的功耗比當(dāng)前主流的單個(gè)ADC更低,提高電池的續(xù)航能力。

電子秤系統(tǒng)

圖2是CSU1221的電子計(jì)價(jià)秤原理框圖。從圖中可看出此系統(tǒng)主要包含電源電路、主控制芯片、模擬信號(hào)輸入、存儲(chǔ)電路、電壓測(cè)量電路、按鍵掃描,下面將對(duì)這些電路的進(jìn)行分析。

圖2:CSU1221應(yīng)用于電子計(jì)價(jià)秤的原理框圖。
圖2:CSU1221應(yīng)用于電子計(jì)價(jià)秤的原理框圖。

電源系統(tǒng) 在CSU1221中,數(shù)字電路與模擬電路是分別供電的,為了簡(jiǎn)化電源電路,兩路電源仍用一片穩(wěn)壓電路提供,兩電源之間用濾波電感隔開(kāi),以減少數(shù)字電源中因數(shù)字電路產(chǎn)生的雜波干擾對(duì)模擬電路的影響。

模擬信號(hào)輸入 傳感器輸出的模擬差分信號(hào)經(jīng)過(guò)兩個(gè)LC濾除器濾除輸入模擬信號(hào)中的高頻干擾信號(hào)之后,再分別輸入到CSU1221的AIN0、AIN1引腳。傳感器激勵(lì)端的電壓由CSU1221內(nèi)部LDO輸出提供,帶負(fù)載能力可達(dá)到15mA,有四種輸出電壓可選擇,可以通過(guò)控制CSU1221內(nèi)部寄存器控制LDO開(kāi)關(guān)及輸出電壓值(2.2V、2.5V、2.8V、3V),方便于傳感器供電控制。

存儲(chǔ)電路 由于CSU1221內(nèi)部沒(méi)有E2PROM ,所以必須外部擴(kuò)展串行接口的E2PROM,如用I2C總線結(jié)構(gòu)的24C02。如用PT3[3]、PT3[4]作為I2C通訊接口,PT3引腳有上拉電阻可選,所以通訊線不需要外接上拉電阻。


圖3:CSU1221應(yīng)用于電子計(jì)價(jià)秤的電路原理圖。


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