一种基于W77E516的高精度电子称重仪

　　随着微电子技术和计算机技术的快速发展,传统的机械式称重仪正逐步被基于嵌入式技术的电子称重仪所取代。电子称重仪具有性能可靠、体积小巧、易于安装使用等特点,被广泛地用于各种计量、定量称重系统中。随着用户新要求的不断提出,称重仪技术也在不断发展和完善,目前高精度化、智能化以及人性化是新型电子称重仪的主要发展方向。电子称重仪的基本结构如图1所示。

　　工作原理:重量传感器将被称对象的重量转换为电压信号,经过信号调理电路进行滤波和放大后,信号被送入模数转换器。模数转换器把模拟的电压信号转换成对应的数字量,并把数字量传送给微控制器。微控制器对收到的数据进行处理后,根据需要在显示设备上显示出被称对象的实际重量,或者以一定格式打印出报表,或者将数据送至上位机进行进一步处理。另外,通过键盘可以对系统进行一些设置以满足用户的具体需要。

　　1　硬件设计

　　1. 1　信号调理与模数转换

　　仪表的精度主要取决于模数转换器的分辨率,模数转换器的选择对决定仪表性能至关重要。本仪表采用的是CirrusLogic公司的CS5532转换器。该芯片是具有24位分辨率的高集成度Δ2Σ结构的模数转换器,有2路差分模拟量输入通道,内置增益可调的斩波稳定放大器,能以3种方式进行误差校正,可以根据需要设置向MCU发送数据的频率。CS5532在设计时专门为处理小幅度、单/双极性信号作了优化,特别适合用于精度要求较高的称重、医疗等设备中。

　　图2中,差分模拟信号来自重量传感器,经过滤波电路消除高频扰动后送入通道1。模拟信号在芯片内部首先由内置放大器进行指定倍数的放大后,送至Δ2Σ转换模块进行模数转换。转换完成之后送入芯片内部数字滤波器,最后将滤波器输出的数据按照指定的频率由SDO线送至MCU,等待进一步处理。MCU通过SDI线对CS5532进行各项设置,包括通道选择、前置放大器增益设置、校正方式设置以及数据输出频率设置等。

　　1. 2　MCU及其外围电路

　　MCU(微控制器)是仪表的核心器件,仪表的所有功能都由它控制与实现,其性能决定了仪表的智能化程度。本仪表采用台湾W inbond(华邦)公司的W77E516作为核心控制器,它虽也属于8051类微控制器,但其内核经过重新设计,一个机器周期仅由4个时钟周期组成(标准8051是12个时钟周期),因此在相同的时钟频率下,它的指令执行速度比标准8051要快许多,平均下来要快2. 5倍左右,性能大大提高。W77E516内部有64KB的Flash ROM, 256 B的片内RAM,以及片内1 KB外部数据存储器,为实现功能强大的称重仪提供了存储器空间保障。此外,该芯片片内集成了可编程看门狗定时器、3个16位定时/计数器、2个全双工串口、具有12个中断源、2级中断优先级,丰富的片上资源使得扩展多个功能模块成为可能。MCU与各个由其控制的子模块的连接如图3所示,下面分别予以说明: