基于CS1237的电子秤应用设计

chipsea_123 2016-08-15 11:01:50

电子秤凭借着其性能稳定、直观便利等特点，已经在各个领域取代机械秤的地位。但随着技术的发展，人们对其性能有着更高的要求，比如：精度更高、功耗更小、成本更低。
本文介绍了芯海科技设计的24位高精度ADC芯片——CS1237应用在电子秤上的解决方案。系统通过CS1237内置放大器对称重传感器的微弱电压信号进行放大，然后通过Sigma-Delta ADC进行模数转换，最后使用2线SPI接口输出数据给MCU来进行处理。MCU处理完毕后，把重量信息送往显示模块或无线发射模块。

一、系统设计
电子秤由CS1237、称重传感器、MCU、按键模块、显示模块等组成（见下图）。

二、详细设计
2.1、硬件设计
在高精度应用场合，为了避免MCU的工作电源对ADC工作电源造成影响，可以将CS1237的工作电源与MCU的工作电源分开，PCB Layout时要注意采用数模分离、单点接地的方式。信号输入端经过RC滤波器再进入CS1237，可以减少噪声的干扰。CS1237的通讯接口与MCU相连的过程中，各串联一个电阻，可以提高通讯的可靠性。
2.2、通讯时序
CS1237采用2线的通讯接口：DRDY/DOUT（数据线）、SCLK（时钟线）。当DRDY拉低后，表明数据已经转换完成，输入的第1个SCLK 就可以将输出的最高位读出，在24个SCLK后，将所有的24位DOUT数据读出。如果需要更改配置（通道、PGA、速率）或关闭传感器激励源以节省功耗，可以通过相应的命令对CS1237的寄存器进行配置。
2.3、软件处理
对读取的AD值可以进行适当的软件滤波处理，比如算术平均滤波、滑动平均滤波、中值滤波，等等，以获取更高的精度或抗干扰能力。
由于传感器的温度特性往往不是很理想，需要补偿才能达到性能要求。此时可以利用CS1237内置的温度传感器读取温度值，用软件的方式来分段补偿，以节省成本。
当电子秤处于闲置状态，可以通过间歇开启/关闭传感器的方式来节省系统功耗，如果有重物放置，再恢复到正常的状态。

三、总结
CS1237具有小体积（SOP8封装）、集成度高、外围电路简单等特点，可以使得整个PCB非常小。从而在保证性能满足需求的同时，可以有效降低生产厂家的BOM成本。其有效位可达20位以上，对于典型的2mV/V称重传感器可以实现60,000d以下的分辨率，满足现有大部分电子秤的精度需求。用户还可以利用CS1237的传感器激励源开关在电子秤休眠时关闭称重传感器的电源，以节省功耗，大大延长蓄电池的使用时间。同时，CS1237的2线SPI通讯接口可以简化主控的软硬件开销，使得用户可以选择成本更低的MCU。
综上所诉，CS1237是一款非常适合电子秤应用的ADC芯片。

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