電子秤憑借著其性能穩(wěn)定、直觀便利等特點(diǎn)，已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域取代機(jī)械秤的地位。但隨著技術(shù)的發(fā)展，人們對其性能有著更高的要求，比如：精度更高、功耗更小、成本更低。

本文介紹了24位高精度ADC芯片——CS1237應(yīng)用在電子秤上的解決方案。系統(tǒng)通過CS1237內(nèi)置放大器對稱重傳感器的微弱電壓信號進(jìn)行放大，然后通過Sigma-Delta ADC進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，最后使用2線SPI接口輸出數(shù)據(jù)給MCU來進(jìn)行處理。MCU處理完畢后，把重量信息送往顯示模塊或無線發(fā)射模塊。

一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

電子秤由CS1237、稱重傳感器、MCU、按鍵模塊、顯示模塊等組成（見下圖）。

二、詳細(xì)設(shè)計(jì)

2.1、硬件設(shè)計(jì)

在高精度應(yīng)用場合，為了避免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，PCB Layout時(shí)要注意采用數(shù)模分離、單點(diǎn)接地的方式。信號輸入端經(jīng)過RC濾波器再進(jìn)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(lián)一個(gè)電阻，可以提高通訊的可靠性。

2.2、通訊時(shí)序

CS1237采用2線的通訊接口：DRDY/DOUT（數(shù)據(jù)線）、SCLK（時(shí)鐘線）。當(dāng)DRDY拉低后，表明數(shù)據(jù)已經(jīng)轉(zhuǎn)換完成，輸入的第1個(gè)SCLK 就可以將輸出的最高位讀出，在24個(gè)SCLK后，將所有的24位DOUT數(shù)據(jù)讀出。如果需要更改配置（通道、PGA、速率）或關(guān)閉傳感器激勵源以節(jié)省功耗，可以通過相應(yīng)的命令對CS1237的寄存器進(jìn)行配置。

2.3、軟件處理

對讀取的AD值可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)能浖V波處理，比如算術(shù)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。

由于傳感器的溫度特性往往不是很理想，需要補(bǔ)償才能達(dá)到性能要求。此時(shí)可以利用CS1237內(nèi)置的溫度傳感器讀取溫度值，用軟件的方式來分段補(bǔ)償，以節(jié)省成本。

當(dāng)電子秤處于閑置狀態(tài)，可以通過間歇開啟/關(guān)閉傳感器的方式來節(jié)省系統(tǒng)功耗，如果有重物放置，再恢復(fù)到正常的狀態(tài)。

三、總結(jié)

CS1237具有小體積（SOP8封裝）、集成度高、外圍電路簡單等特點(diǎn)，可以使得整個(gè)PCB非常小。從而在保證性能滿足需求的同時(shí)，可以有效降低生產(chǎn)廠家的BOM成本。其有效位可達(dá)20位以上，對于典型的2mV/V稱重傳感器可以實(shí)現(xiàn)60,000d以下的分辨率，滿足現(xiàn)有大部分電子秤的精度需求。用戶還可以利用CS1237的傳感器激勵源開關(guān)在電子秤休眠時(shí)關(guān)閉稱重傳感器的電源，以節(jié)省功耗，大大延長蓄電池的使用時(shí)間。同時(shí)，CS1237的2線SPI通訊接口可以簡化主控的軟硬件開銷，使得用戶可以選擇成本更低的MCU。