CS5530是美國半導(dǎo)體公司推出的一款SPI總線的24位A/D芯片，內(nèi)置可編程放大器，集成度高，性價(jià)比優(yōu)，在電子秤和其他儀器儀表行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用前景，具有取代原有電子秤和儀器儀表行業(yè)中放大器+A/D芯片電路的 趨勢，從電子秤中的應(yīng)用介紹CS5530芯片的硬件電路、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及軟件編程。

電子秤是現(xiàn)代電子發(fā)展的產(chǎn)物，由于他具有操作簡單、 方便、精度高等優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)、日常生活各領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，從功 能看可分為單一計(jì)重秤、計(jì)重計(jì)價(jià)秤、計(jì)重計(jì)數(shù)秤等多種。其 中單一計(jì)重秤在日常生活中最常見，計(jì)重計(jì)價(jià)秤在商場、市 場中廣泛應(yīng)用，計(jì)重計(jì)數(shù)秤主要應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域，如電子元 器件的裝袋、小的零部件的裝袋等，由于這些元件、零部件體 積小、重量輕、每袋數(shù)量大，以前都是人工數(shù)，這樣既需要大 量人工，還容易出錯(cuò)。為了解決這些問題，一種高精度既能計(jì) 重還能根據(jù)單重計(jì)算數(shù)量的電子秤運(yùn)行而生，這就是本文 要介紹的計(jì)重計(jì)數(shù)電子秤。

1.總體方案

1.1系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)

電子秤硬件結(jié)構(gòu)主要由以下幾部分構(gòu)成，稱重傳感器、 放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、CPU、輸入輸出電路等構(gòu)成，其工作 原理就是稱重傳感器把重力轉(zhuǎn)換成4~20 mV的mV級電壓， 再通過放大器放大到A/D轉(zhuǎn)換所需的V級電壓，通過A/D轉(zhuǎn) 換成數(shù)字量，通過CPU計(jì)算處理變成相應(yīng)的重量值，顯示或 輸出。計(jì)重計(jì)數(shù)電子秤硬件結(jié)構(gòu)與普通電子秤相同，不同在 于要求精度高、軟件功能有所增加，而電子秤的量程和精度 是由A/D決定的，本文介紹的CS5530就一種串行A/D芯片， 由于其位數(shù)多、價(jià)格便宜，在高精度電子秤中具有巨大優(yōu)勢使用[3]，電子秤結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

1.2A/D轉(zhuǎn)換芯片選型

A/D轉(zhuǎn)換電路是電子秤的關(guān)鍵部件，這里以一款3 kg/0.1 g 的電子秤為例來介紹A/D芯片的選型，現(xiàn)在市場上A/D芯片 種類繁多，從接口來分有并行、串行的，從轉(zhuǎn)換速度來分有超 速的、高速的、低速的，從精度來看有幾位到幾十位多種型 號，一般并行價(jià)格相對貴，速度越高越貴，位數(shù)越多越貴，價(jià) 格從幾元到幾百元，高的甚至達(dá)萬元以上，而電子秤在速度 上要求不快，但根據(jù)不同量程和精度要求對位數(shù)有一定要 求，做為電子產(chǎn)品成本是關(guān)鍵，所以選擇低成本的串行A/D 是首選，下面具體介紹一下如何通過量程和精度來確定要選 A/D的位數(shù)。電子的精度分為外部和內(nèi)部兩種，外部精度就 是顯示精度，這也是我們一般講的電子秤的精度，而要達(dá)到 外部穩(wěn)定顯示重量，內(nèi)部精度必須更高，以般是外部精度的 10倍。內(nèi)部精度直接由A/D芯片位數(shù)確定.

3 kg/0.1 g電子秤外部精度為：3 000 g/0.1 g=30 000；所以內(nèi)部精度應(yīng)該大于等于：30 000x10=300 000。設(shè)A/D的位 數(shù)為n，則2的n之方應(yīng)大于300 000，所以n應(yīng)大于18。而 大于18位的A/D主要有20位、24位、32位等，所以一般選 擇20位或24位較合適?，F(xiàn)在該檔電子秤精度的電子秤一般 選擇20位的CS5513，而CS5513本身無放大電路，需配一個(gè) 雙運(yùn)放電路，常用的為OP2277，前者的價(jià)格在20元左右， OP2277也要15元左右，所以運(yùn)放和A/D總成本需35元。另 —種是24位A/D芯片CS5530，內(nèi)部包括可編程放大電路， 放大位數(shù)在1~64位可選，成本在22元左右，所以從性價(jià)比 來看選用CS5530更好。

1.2.1CS5530 特性

CS5530是一款24位SPI總線的中行A/D芯片。主要特 性如下：

1）內(nèi)部1-64倍放大器；

2）性線失真小于0.0015%，準(zhǔn)確分辨率19位以上；

3）三線串行接口 ；

4）內(nèi)含電源管理、放大倍數(shù)、配置寄存器；

5）轉(zhuǎn)換速度從6.25?3 840 Hz可調(diào)；

6）多種電源供電方案可選；

1.2.2CS5530引腳及功能描述

1)引腳圖，如圖2所示。

2 CS5530 pin diagram

2)相關(guān)寄存器 ①配置寄存器描述

D31(MSB) D30 D29 D2S D27 D26 D25 D24 D23 D22 D21 D20 D19 D18 D17 D16

| PSS |PDW| RS | RV | IS | NU | VRS | A1 [ AO | NU | NU | NU | FRS | NU | NU | NU |

D15 D14 D13 D12 D11 D10 D9 D8 D7 D6 D6 D4 D3 D2 D1 DO

| NU | WR3 | WR2 | WR1 I WRO |UP/BP| QCD | NU [ NU | NU | NU | NU | NU | NU | NU | NU |

圖 3 Configuration register 描述 Fig. 3 Configuration register description

PSS:0標(biāo)準(zhǔn)模式（晶振激活，可快速上電），1睡眠模式 (晶振停止）

PDW:0正常模式，1激活電源存選擇模式 RS:系統(tǒng)復(fù)位，0正常模式，1復(fù)位 RV:0正常模式，1系統(tǒng)被復(fù)位，該位只讀 IS:0正常輸入，1短輸入

VRS:參考電壓選擇，0:2.5 V < VREF 彡[(VA+ )- (VA-)]，1:1 V sS VREF sS 2.5 V A1-A0:

FRS:0默認(rèn)速率，1以設(shè)定速率的5/6工作

D31-D8為24位數(shù)據(jù)，D2為溢出標(biāo)志，為1溢出，數(shù)據(jù) 有錯(cuò)誤，其他位為0

2 .CS5530硬件電路設(shè)計(jì)

CS5530外圍原理圖，如圖7所示。

J2接稱重傳感器，1-4分別為電源地、電源正、信號負(fù)、信 號正，VREF-接地，VREF+接2.5 V通過精密電阻對電源分壓 所得，SCLK、SDO、SDI分別接單片機(jī)P12、P11、P10，CS接地。

3.程序設(shè)計(jì)

3.1初始化函數(shù)

對CS5530內(nèi)部寄存器進(jìn)行初始化，設(shè)定相關(guān)工作方式， 放大倍數(shù)，轉(zhuǎn)換速度等工作。

具體程序如下： void CS5530_Init (void)

{

CS5530Reset(0x00);//復(fù)位

CS5530_WriteCmd (0x01,0x00000000);//寫 OFFSET 寄

CS5530_WriteCmd(0x02，0x3￡￡￡￡￡￡￡);//寫 GAIN 寄存器 CS5530_WriteCmd (0x03 ,0x02004800);//寫 CONFIG 寄

存器

}

寫寄存函數(shù)

對CS5530 3個(gè)寄存器進(jìn)寫數(shù)據(jù)操作，具體程序如下: void CS5530_WriteCmd(UINT8 cmd，UINT32 d)

{

UINT8 i;

￡or(i=0；i<8；i++)

{

CS5530_CLK=0；

i￡(cmd & 0x80 ==0x80)

CS5530_SDIN=1;

else

CS5530_SDIN=0；

CS5530_CLK=1；

cmd<<=1 ；

_nop_()；

_nop_()；

}

￡or(i=0；i<32；i++)

{

CS5530_CLK=0；

i￡(d & 0x80000000 ==0x80000000)

CS5530_SDIN=1；

else

CS5530_SDIN=0； CS5530_CLK=1； d<<=1 ；

_nop_()； _nop_()；

}

}

讀數(shù)據(jù)函數(shù)，讀AD轉(zhuǎn)換結(jié)果 具體程序如下：

UINT32 CS5530_ReadData(UINT8 d) {

UINT8 i；

UINT32 value；

REPEATREAD:

value=0 ；

CS5530_SD0UT=1；

￡or(i=0；i<8 ；i++)

{

CS5530_CLK=0；

i￡(d & 0x80 ==0x80)

CS5530_SDIN=1；

else

CS5530_SDIN=0； CS5530_CLK=1 ； d<<=1 ；

_nop_()；

_nop_()；

}

CS5530_CLK=0；

CS5530_SDIN=0；

while(CS5530_SD0UT)；

￡or(i=0；i<8；i++)

{

CS5530_CLK=0； _nop_()；

_nop_()； CS5530_CLK=1 ； _nop_()；

_nop_()；

}

for(i=0；i<32；i++)

{

value<<=1 ；

CS5530_CLK=0；

if(CS5530_SDOUT)

value 丨=0x01 ；

CS5530_CLK=1；

}

CS5530_CLK=0； if( (value & 0x04) ==0x04)//OV goto REPEATREAD ； return((value >>8) & 0xffffff)；

}

4.結(jié)論

電子產(chǎn)品發(fā)展速度快，生產(chǎn)量大，采用高集成度芯片，可 以提高穩(wěn)定性，降低生產(chǎn)成本，本論文采用CS5530設(shè)計(jì)的電 子秤，穩(wěn)定性好，生產(chǎn)成本低，具有廣闊的應(yīng)用前景。