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基于CS5530的计重计数电子秤的研究与设计

作者:时间:2016-10-29来源:网络收藏

摘要:是美国半导体公司推出的一款SPI总线的24位A/D芯片,内置可编程,集成度高,性价比优,在和其他仪器仪表行业具有广泛的应用前景,具有取代原有和仪器仪表行业中+A/D芯片电路的趋势,从中的应用介绍芯片的硬件电路、内部结构及软件编程。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201610/307098.htm

关键词:;A/D;;电子秤

电子秤是现代电子发展的产物,由于他具有操作简单、方便、精度高等优点在工业、日常生活各领域广泛应用,从功能看可分为单一计重秤、计重计价秤、计重计数秤等多种。其中单一计重秤在日常生活中最常见,计重计价秤在商场、市场中广泛应用,计重计数秤主要应用在工业领域,如电子元器件的装袋、小的零部件的装袋等,由于这些元件、零部件体积小、重量轻、每袋数量大,以前都是人工数,这样既需要大量人工,还容易出错。为了解决这些问题,一种高精度既能计重还能根据单重计算数量的电子秤运行而生,这就是本文要介绍的计重计数电子秤。

1 总体方案

1.1 系统框图设计

电子秤硬件结构主要由以下几部分构成,称重传感器、放大电路、A/D转换电路、CPU、输入输出电路等构成,其工作原理就是称重传感器把重力转换成4~20 mV的mV级电压,再通过放大到A/D转换所需的V级电压,通过A/D转换成数字量,通过CPU计算处理变成相应的重量值,显示或输出。计重计数电子秤硬件结构与普通电子秤相同,不同在于要求精度高、软件功能有所增加,而电子秤的量程和精度是由A/D决定的,本文介绍的CS5530就一种串行A/D芯片,由于其位数多、价格便宜,在高精度电子秤中具有巨大优势而广泛使用,电子秤结构框图如图1所示。

基于CS5530的计重计数电子秤的研究与设计

1.2 A/D转换芯片选型

A/D转换电路是电子秤的关键部件,这里以一款3 kg/0.1 g的电子秤为例来介绍A/D芯片的选型,现在市场上A/D芯片种类繁多,从接口来分有并行、串行的,从转换速度来分有超速的、高速的、低速的,从精度来看有几位到几十位多种型号,一般并行价格相对贵,速度越高越贵,位数越多越贵,价格从几元到几百元,高的甚至达万元以上,而电子秤在速度上要求不快,但根据不同量程和精度要求对位数有一定要求,做为电子产品成本是关键,所以选择低成本的串行A/D是首选,下面具体介绍一下如何通过量程和精度来确定要选A/D的位数。电子的精度分为外部和内部两种,外部精度就是显示精度,这也是我们一般讲的电子秤的精度,而要达到外部稳定显示重量,内部精度必须更高,以般是外部精度的10倍。内部精度直接由A/D芯片位数确定。

3 kg/0.1 g电子秤外部精度为:3 000 g/0.1 g=30 000;所以内部精度应该大于等于:30 000x10=300 000。设A/D的位数为n,则2的n之方应大于300 000,所以n应大于18。而大于18位的A/D主要有20位、24位、32位等,所以一般选择20位或24位较合适。现在该档电子秤精度的电子秤一般选择20位的CS5513,而CS5513本身无放大电路,需配一个双运放电路,常用的为OP2277,前者的价格在20元左右,OP2277也要15元左右,所以运放和A/D总成本需35元。另一种是24位A/D芯片CS5530,内部包括可编程放大电路,放大位数在1~64位可选,成本在22元左右,所以从性价比来看选用CS5530更好。

1.2.1 CS5530特性

CS5530是一款24位SPI总线的中行A/D芯片。主要特性如下:

1)内部1~64倍;

2)性线失真小于0.0015%,准确分辨率19位以上;

3)三线串行接口;

4)内含电源管理、放大倍数、配置寄存器;

5)转换速度从6.25~3 840 Hz可调;

6)多种电源供电方案可选;

1.2.2 CS5530引脚及功能描述

1)引脚图,如图2所示。

基于CS5530的计重计数电子秤的研究与设计

2)相关寄存器

①配置寄存器描述

基于CS5530的计重计数电子秤的研究与设计
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②增益寄存器描述

基于CS5530的计重计数电子秤的研究与设计

功能设定放大倍数,从0至64—2-24,上电后D24为1,其他位为0

③失调寄存器描述

基于CS5530的计重计数电子秤的研究与设计

④数据转换输出格式

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D31—D8为24位数据,D2为溢出标志,为1溢出,数据有错误,其他位为0

2 CS5530硬件电路设计

CS5530外围原理图,如图7所示。

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J2接称重传感器,1-4分别为电源地、电源正、信号负、信号正,VREF-接地,VREF+接2.5 V通过精密电阻对电源分压所得,SCLK、SDO、SDI分别接单片机P12、P11、P10,CS接地。

3 程序设计

3.1 初始化函数

对CS5530内部寄存器进行初始化,设定相关工作方式,放大倍数,转换速度等工作。

具体程序如下:

基于CS5530的计重计数电子秤的研究与设计

3.2 写寄存函数

对CS5530 3个寄存器进写数据操作,具体程序如下:

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3.3 读数据函数,读AD转换结果

具体程序如下:

基于CS5530的计重计数电子秤的研究与设计
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4 结论

电子产品发展速度快,生产量大,采用高集成度芯片,可以提高稳定性,降低生产成本,本论文采用CS5530设计的电子秤,稳定性好,生产成本低,具有广阔的应用前景。



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