CSU1200在高精度手掌秤中的应用

　　顾名思义，手掌秤是一种外形只有计算器大小，可放在人的手掌中使用的超小型衡器。主要用于称量黄金珠宝等贵重物质，对精度的要求是比较高的。但由于其体积小，秤量小，低电压供电，转换的模拟信号非常微弱，又不能采用较为复杂的电路方案，所以要做到集高精度、小体积、低成本为一体是很困难的。目前，实现该类衡器的电路主要有两种，一种是用专用 ADC 芯片做信号放大和模数转换，用通用单片机 (MCU) 作为控制单元构成的方案 (如图一所示)。虽然能够实现足够的转换精度，但多用了一颗芯片，体积比较大，成本也比较高。

　　另一种方案就是使用了将增益放大器、ADC电路和 MCU 以及其他外围电路集成在一颗芯片中的，称为片上系统 (SOC) 的芯片 (如图二所示)。减小了体积，降低了成本。但由于以前这类芯片的片上增益放大器不可编程，ADC 的转换精度大都为 12～14Bit，制成的手掌秤精度比较低，又不能满足高精度称重的要求。

　　CSU1200 是深圳市芯海科技有限公司自主研发的一款测量用 SOC 芯片，其所集成的可编程增益放大器 (PGA) 的增益高达 256 倍，双通道低功耗 模数转换器转换精度达 24Bit，另外还集成了 8COM×22SEG的 LCD驱动器，24 个 IO口以及按键检测、低压检测、基准电压输出、模拟比较器、蜂鸣器驱动等功能，由于其 ADC 的精度非常高，工作电压为 2.4V~5.5V，非常适合应用于高精度的手掌秤。

　　图三是应用了 CSU1200 的一种手掌秤实际电路图，是一个小信号测量的应用实例。

　　由图三可以看出，MCU 与传感器之间的连接电路非常简单，这是由于 CSU1200 内集成了低噪声增益放大器，放大倍数可以选择为 1、64、128和 256 倍。以适应各种传感器的输出信号，非常方便地实现各种物理量传感器输出信号的测量。而且 CSU1200 的 模数转换器在 256 倍的增益下可以达到 18Bit 的精度，完全可以实现高精度测量。由于 CSU1200 内置了温度传感器，所以在做温度补偿时可以直接应用软件方法。另外由于外部元器件少，受外部温度影响就少，使得整个手掌秤的温度特性也是十分稳定的。

　　CSU1200 内带 4K*16 位的 OTP ROM，配合256 位 SRAM，8 层的堆栈，和 37 条精简指令，由于 CSU1200 集成 ADC，可以将 AD 转换受外部的影响减少，并且不需要 MCU和 AD芯片进行通讯，简化了程序的设计难度，也保证数据的准确性。使得编程非常的简单和容易。芯海公司还为CSU1200 配套供应专用的仿真器和仿真软件，其仿真软件还可以实现软件仿真和软件 LCD仿真。

　　由于手掌秤都是用 2 节 1.5V 电池供电，并且当电池电压太低时对传感器影响很大，使得称量不准，所以手掌秤一般都有低电压检测。CSU1200内置低电压检测线路，可以在软件上设定低电压检测点，随时监控电池电压，并在电池电压低于设定点时产生标识。这样就能很好监控电池电压，保证测量的准确度。而且 CSU1200 的工作电流小于 3mA，睡眠电流更是只有 3uA，保证换一次电池能使用很长时间。