芯海代理：ADC芯片CS1237的结构分析

更新时间: 2024-01-22 16:07:57

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电子秤是我们日常生活中常用的称重设备，广泛应用于各个行业中。电子秤在结构和原理上取代了以杠杆平衡为原理的传统机械式称量工具。相比传统的机械式称量工具，电子秤具有称量精度高、装机体积小、应用范围广、易于操作使用等优点，在外形布局、工作原理、结构和材料上都是全新的计量衡器。

电子秤的核心结构由称重传感器、称重模块、按键和显示模块、主控芯片等组成。

电子秤主控芯片由低功耗模数转换芯片CS1237及RISC架构MCU CSU8RF3422组合实现电子秤单片机软件开发功能。

CS1237是高精度、低功耗模数转换芯片，一路差分输入通道，带Power down功能，内置温度传感器和高精度振荡器。MCU可以通过2线的SPI 接口SCLK、DRDY与CS1237进行通信，对其进行配置，例如通道选择、PGA选择、输出速率选择等。

CSU8RF3422芯片是一个8位RISC架构、带12-bit ADC的高性能单片机。该款芯片内带232 Byte SRAM，并且自带96 Byte EEPROM，方便数据的存储。该芯片外围配置简单，内部自带放大器和比较器，并且具有SPI和UART接口，可在节约电路成本前提下满足多功能设计的需求。该款单片机拥有卓越的AD测量、多路PWM输出、运算放大器、16位定时/计数器和超低的功耗，适用于多个领域产品的开发。

下面主要讲下关于CS1237对于电子秤的技术设计：

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-DeltaADC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。

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，PCBLayout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。

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。

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有时候会出现偏差，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。

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