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電子秤是衡器中的一種，隨著科學技術的發展與進步，電子秤經歷了由簡單到復雜、粗糙到精密的全電子化稱重過程。近年來，電子秤廣泛應用于商業計價、精密衡器、工業包裝、倉儲運輸等領域。 目前，市場上的電子秤系統主要采用兩種方案實現對傳感器模擬信號采樣：雙積分電路和高精度模數轉換器(ADC)。 雙積分電路是采用一種間接式的A/D轉換器，它的基本原理是把待轉換的模擬電壓變換為與之成比例的時間間隔t，并在t時間內，用恒定頻率的脈沖去計數，這就把時間t轉換成了數字信號量。雙積分電路由于電路復雜，轉換時需要軟件干預，以及精度較低(一般小于12位)不能滿足高端電子秤應用，因此逐漸被市場淘汰。 高精度ADC一般采用Σ-Δ型轉換器，通常分辨率在16位以上。∑-Δ轉換器又稱為過采樣轉換器，這種轉換器由∑-Δ調制器及連接其后的數字濾波器構成，調制器的結構包括1個積分器和1個比較器，以及含有1個1位數模轉換器的反饋環。∑-Δ調制器以極高的抽樣頻率對模擬信號進行抽樣，并對兩個抽樣之間的差值進行低位量化，從而得到用低位數碼表示的數字信號即∑-Δ碼，然后將∑-Δ碼送給第二部分的數字抽取濾波器進行抽取濾波，從而得到高分辨率的線性脈沖編碼調制的數字信號。因此抽取濾波器實際上相當于一個碼型變換器，由于∑-Δ調制器具有極高的抽取速率，通常比奈奎斯特抽樣頻率高出許多倍，因此Σ-Δ型A/D轉換器又稱為過抽樣A/D轉換器。∑-Δ模數轉換器具有抗干擾能力強、量化噪聲小、分辨率高和線性度好等優點。常應用于高性能商業衡器、精密衡器、智能工業儀表、醫療電子等領域。 國際法制計量組織(OIML)把電子秤按不同的分度數分成I、II、III、IV四類等級，分別對應不同準確度的電子秤和分度數n的范圍(見表1)。應用最為廣泛的商業衡器對應的衡器等級為III級，II級以上屬于精密衡器和基準衡器。 硬件設計 在硬件電路設計方面，中穎電子開發的SH79F085內置20位Σ-Δ模數轉換器(ADC)和1～200倍的可編程增益放大器(PGA)，非常適合電子秤應用。由于SH79F085內置資源豐富，既能節省外圍電路，又方便系統調試，而且還能有效提高系統的EMI性能。硬件電路主要包括：SH79F085單片機、電源電路、壓力傳感器、顯示電路、鍵盤電路。圖2為電子秤硬件電路結構。 電子秤是衡器中的一種，隨著科學技術的發展與進步，電子秤經歷了由簡單到復雜、粗糙到精密的全電子化稱重過程。近年來，電子秤廣泛應用于商業計價、精密衡器、工業包裝、倉儲運輸等領域。 目前，市場上的電子秤系統主要采用兩種方案實現對傳感器模擬信號采樣：雙積分電路和高精度模數轉換器(ADC)。 雙積分電路是采用一種間接式的A/D轉換器，它的基本原理是把待轉換的模擬電壓變換為與之成比例的時間間隔t，并在t時間內，用恒定頻率的脈沖去計數，這就把時間t轉換成了數字信號量。雙積分電路由于電路復雜，轉換時需要軟件干預，以及精度較低(一般小于12位)不能滿足高端電子秤應用，因此逐漸被市場淘汰。 高精度ADC一般采用Σ-Δ型轉換器，通常分辨率在16位以上。∑-Δ轉換器又稱為過采樣轉換器，這種轉換器由∑-Δ調制器及連接其后的數字濾波器構成，調制器的結構包括1個積分器和1個比較器，以及含有1個1位數模轉換器的反饋環。∑-Δ調制器以極高的抽樣頻率對模擬信號進行抽樣，并對兩個抽樣之間的差值進行低位量化，從而得到用低位數碼表示的數字信號即∑-Δ碼，然后將∑-Δ碼送給第二部分的數字抽取濾波器進行抽取濾波，從而得到高分辨率的線性脈沖編碼調制的數字信號。因此抽取濾波器實際上相當于一個碼型變換器，由于∑-Δ調制器具有極高的抽取速率，通常比奈奎斯特抽樣頻率高出許多倍，因此Σ-Δ型A/D轉換器又稱為過抽樣A/D轉換器。∑-Δ模數轉換器具有抗干擾能力強、量化噪聲小、分辨率高和線性度好等優點。常應用于高性能商業衡器、精密衡器、智能工業儀表、醫療電子等領域。 國際法制計量組織(OIML)把電子秤按不同的分度數分成I、II、III、IV四類等級，分別對應不同準確度的電子秤和分度數n的范圍(見表1)。應用最為廣泛的商業衡器對應的衡器等級為III級，II級以上屬于精密衡器和基準衡器。 硬件設計 在硬件電路設計方面，中穎電子開發的SH79F085內置20位Σ-Δ模數轉換器(ADC)和1～200倍的可編程增益放大器(PGA)，非常適合電子秤應用。由于SH79F085內置資源豐富，既能節省外圍電路，又方便系統調試，而且還能有效提高系統的EMI性能。硬件電路主要包括：SH79F085單片機、電源電路、壓力傳感器、顯示電路、鍵盤電路。圖2為電子秤硬件電路結構。 |
