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1、单芯片便携电子秤重系统实现方案技术分类：测试与测帚嵌入式系统2006-02-26来源：屮电网作者：徳州仪器公司AndreasDannenberg引言传统上，设计秤重、测力、转矩及压力测量系统时，广泛采用全桥接电阻传感器的方法。大多数桥接传感器都要求较高的激励电压(通常为10V),同时输出较低的满量程芜动电压，约为2mV/Vo传感器的输出通常由仪表放大器加以放大，经过发大后的信号，再由高精度模数转换器(ADC)讲行数字化，最示再用一个通用的MCU作进一步处理与显示。通常情况下，ADC并不集成在MCU屮。这种方法虽然可以实现满量程的ADC输入
2、电圧，但桥接传感器的激励电压高达10V,功耗较大，而且使用的芯片数量也较多，加大了电源管理的复杂度。现在，通过在MSP430F42X芯片屮集成带有芳动输入的16位-ADC和增益高达32的可编程增益放大器(PGA),实现了单芯片秤重系统。蕖个系统只需用3V电池供电，不但能效高，且成本低。此外系统还提供LCD驱动器及掉电保护功能。 硬件描述MSP430F42X系列是基于快速闪存的超低功耗微控制器，片上集成了三个16位-ADC(SD16),这些ADC还带有PGA,能够将传送来的信号放大最高32倍。桥接传感器可以直接连接到微控制器上，图
3、1给出了该系统的电路图。11MSP430F42X单芯片秤16系统电路E点击看原图将全桥接传感器负激励信号连接至终端X1-1,正激励信号连接至终端X1-4,由MSP430的端口引脚P2.0与P2.1供电。这样，在测量期间或在电子秤T作于待机状态的情况下，就可以不用电桥激励电压，从而降低功耗。传感器的电桥电阻为1200（典型值），电源电压为3V,激励状态下耗电2.5mA。将桥接传感器的输出信号连接至X1-2与X1-3,通过两个低通滤波器之后输入SD16的输入通道A0。当最大负载为10kg时，全桥接传感器具2mV/V的额定满量稈差动输出电压。要
4、使传感器信号能够实现lg的精度，总共需要1万次计数，并显示在LCD显示屏上。如果桥接传感器获得3V的激励电压，则满量稈输出电压为：3Vx2mV/V=6mVo也就是说，1&的重量转换为电压形式可等效为：6mV/10kgxlg=0.6Vo为了实现1g的测量精度，所用ADC的LSB电压应比上述小四倍,即0.6V/4=0.15V。SD16可用内置的1.2V参考电压T作，也可用外部连接的参考电压工作。图1中给出的是用外部电阻分压器来提供参考电压。由于桥接传感器由相同电压的电源供电，这样做的好处是能够实现独立于激励电圧(VCC)的比例输出原则。如果桥
5、接传感器rflVCC供电而SD16模块采用内部参考电压，那么测量结果就会随VCC在电池使用寿命屮的变动而发生差异。当电源电压为3*寸，使用图1中所示的外部电阻分压器得到的参考电压为：KtX/?10^10+/?9-3Kx11/T11K+15K=1.269/(1)R9与R10的分压比(dividerratio)R9/R10的选择使生成的参考电压保持在容许的VREF范围内,这时VCC从3V下降至2.7V。SD16模块的最小电源电压为2.7V。其详细电压范围及其他参数，可参考MSP430F42X数据表(SLAS421)。SD16的参考电压决定着
6、满量程差分输入电压，即VREF/2。由于数据转换器为双极，因此ADC的LSB电压为：“洱零也9.36屮该I.SB值经过最大增益为32的PGA后，电压值可降至0.605V。但该值比设计日标值0.15V仍然高出大约四倍，为此还需要将该值进一步放大。为了不添加外部组件，可以采用更多的SD16输出位。SD16模块内部数字抽取滤波器能够提供总共24位的访问。可将数字滤波器输岀的额外两位添加给16位转换结果，并将18位输出信号进行低通过滤(如进行多结果平均)，这样ADC的LSB电压就可降至0.151Vo»__儿"/21.269F72门计”心1卬二Gi
7、再砲m沪32x2"二°⑹""(3)单芯片便携电了秤贡系统实现方案徳州仪•器公司AndreasDannenberg引言传统上，设计秤重、测力、转矩及压力测量系统时，广泛采用全桥接电阻传感器的方法。大多数桥接传感器都要求较高的激励电压（通常为10V）,同时输出较低的满量程差动电压，约为2mV./V。传感器的输出通常曲仪表放大器加以放大，经过发大后的信号，再山高粘度模数转换器（ADC）进行数字化，最后再用一个通用的MCU作进一步处理与显示。通常情况下,ADC并不集成在MCU+o这种方法虽然可以实现满最程的ADC输入电压,但桥接传感器的激励电压高
8、达10V,功耗较大,而且使用的芯片数最也较多,加大了电源管理的复杂度。现在，通过在MSP430F42X芯片屮集成带有差动输入的16位-ADC和增益高达32的可编程增益放大器（I〉GA）,实现了
