一種基于單芯片方案的電子秤系統設計

圖4：按鍵陣列圖。

　　按鍵掃描 假設按鍵掃描陣列為4×6，PT1[5]、PT1[6]、PT1[7]、PT2[0]、PT2[1] 、PT2[2]為回掃線(xiàn)，PT2[3]、PT26]、PT3[5]、PT3[6]為驅動(dòng)線(xiàn)。按鍵陣排列如圖4，在本例中，為了節省元件，未在驅動(dòng)線(xiàn)中串聯(lián)隔離元件，如果同時(shí)按

下與同一回掃線(xiàn)(輸入口)連接的兩個(gè)按鍵，就會(huì )通過(guò)兩條相關(guān)的驅動(dòng)線(xiàn)造成兩個(gè)輸出端短路。此時(shí)可以使用如下方式法避免：初始化時(shí)，接通所有上拉電阻，連接按鍵的各I/O口均設置為輸入口，當需要進(jìn)行按鍵掃描時(shí)，只需將其需要驅動(dòng)的那一個(gè)I/O口設置為輸出口并輸出低電平，回檢讀口后立刻將該I/O恢復為輸入口，如此反復，即同一時(shí)刻只有一條線(xiàn)為輸出口，就不會(huì )造成故障。

　　設計要點(diǎn)及注意事項

　　CSU1221內部集成1MHz時(shí)鐘，CPU的時(shí)鐘周期可選擇為：62.5K、125K、250K、 500KHZ，選擇500KHz以縮短每次大循環(huán)的運行時(shí)間。

　　CSU1221內部集成的ADC，速率選擇范圍 3.8～488Hz。在測量電壓時(shí)使用125Hz；在測量傳感器時(shí)使用15HZ，每個(gè)AD值的周期約為67ms，保證在A(yíng)D值更新之前，程序的大循環(huán)已經(jīng)結束(根據程序大循環(huán)運行的時(shí)間不同，可以適當調整)，為了得到更穩定的重量，首先對AD值進(jìn)行2次算術(shù)平均，然后再進(jìn)行8次的滑動(dòng)平均。在測量電壓結束之后，必須丟掉3個(gè)AD值的時(shí)間為200ms，在重量穩定的情況下察覺(jué)不到跳動(dòng)或反應遲鈍的現象。

　　為了提高電子秤的線(xiàn)性，可增加ADC內部運放的偏置電流，增加100%時(shí)為最佳。使用CSU1221直接驅動(dòng)無(wú)源蜂鳴器時(shí)，必須串一個(gè)100歐的電阻，避免快速按鍵時(shí)影響AD值的跳動(dòng)。在每個(gè)大循環(huán)結束之后，可以使用HALT指令使CPU處于暫停狀態(tài)，直到新的中斷(如AD中斷)產(chǎn)生才恢復正常，這樣可以降低功耗CSU1221運行功耗。

　　由于模擬信號極易受到外界的電磁干擾，所以實(shí)際設計中應注意以下細節：1)在PCB布板時(shí)接口傳感器輸入端至 AIN0、AIN1的距離盡可能短，濾波電容的接地端要直接接到鋪地銅箔上；2)模擬信號的兩引線(xiàn)與鐵氧體均平行布線(xiàn)，濾波電容緊密平行排列。

　　由于I2C的時(shí)鐘頻率比較高，為了避免干擾內置的ADC，需遠離模擬端的I/O引腳。CSU1221的模擬地AGND應與數字 DGND分開(kāi)來(lái)，同時(shí)回到穩壓芯片(HT7130)的地端，而HT7130的地端與電池的地端相連接。并且其它的元器件，如E2PROM (HT24C02)、液晶驅動(dòng)芯片(HT1621)的地端并不一定要與DGND相連，如果這些元器件的地端與電池的地端相近，可直接將這些地連接到電池的地端。地線(xiàn)連接應遵循下面的原則：非CSU1221模擬地的地線(xiàn)，不能與CSU1221模擬地部分相連，以避免其它元器件產(chǎn)生的干擾信號流經(jīng) CSU1221模擬地，影響穩定性。

　　上電開(kāi)機后對CSU1221進(jìn)行初始化時(shí)，建議采取如下順序以提高軟件可靠性：a.上電后，延遲30ms；b.初始化CSU1221數字部分；c.延遲30ms后，初始化CSU1221模擬部分；d.延遲60ms后，初始化所有RAM。

　　本文小結

　　CSU1221是一款內置ADC的高精度、低功耗、高可靠性的單芯片MCU，外圍電路非常簡(jiǎn)單，應用方便，非常適合用于高精度、小信號測量產(chǎn)品，如高精度電子秤、氣壓計、血壓計，等等。該產(chǎn)品目前已經(jīng)獲得若干衡器及其它行業(yè)的批量應用。