Áp dụng cân điện tử dựa trên máy tính chip đơn SH79F085
Hiện tại, hệ thống cân điện tử trên thị trường chủ yếu áp dụng hai sơ đồ để lấy mẫu tín hiệu tương tự của cảm biến: mạch tích hợp kép và bộ biến đổi tương tự sang số (ADC) có độ chính xác cao.
Mạch tích hợp kép sử dụng bộ chuyển đổi A / D gián tiếp. Nguyên tắc cơ bản của nó là chuyển đổi điện áp tương tự được chuyển đổi thành một khoảng thời gian t tỷ lệ với nó và sử dụng xung tần số không đổi để loại bỏ Đếm, chuyển đổi thời gian t thành một lượng tín hiệu số. Do sự phức tạp của mạch, nhu cầu can thiệp phần mềm trong quá trình chuyển đổi và độ chính xác thấp (thường dưới 12 bit), mạch tích phân kép không thể đáp ứng ứng dụng của cân điện tử cao cấp, do đó nó bị loại bỏ dần trên thị trường.
Các ADC có độ chính xác cao thường sử dụng các bộ biến đổi-, thường có độ phân giải từ 16 bit trở lên. Bộ chuyển đổi sigma-delta còn được gọi là bộ chuyển đổi oversampling. Bộ chuyển đổi này bao gồm bộ điều chế sigma-delta và bộ lọc kỹ thuật số được kết nối với nó. Cấu trúc của bộ điều biến bao gồm bộ tích phân và bộ so sánh, và chứa Một vòng phản hồi của một bộ chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự. Bộ điều chế sigma-delta lấy mẫu tín hiệu tương tự với tần số lấy mẫu rất cao và lượng tử hóa thứ tự thấp của sự khác biệt giữa hai mẫu, để thu được tín hiệu số được biểu thị bằng mã thứ tự thấp, đó là mã sigma-delta, và sau đó là mã sigma-delta Mã delta được gửi đến phần thứ hai của bộ lọc decimation kỹ thuật số để decimation và lọc, nhờ đó thu được tín hiệu số điều chế mã tuyến tính độ phân giải cao. Do đó, bộ lọc decimation thực sự tương đương với bộ chuyển đổi mã. Bởi vì bộ điều chế-có tốc độ decimation rất cao, thường cao hơn nhiều lần so với tần số lấy mẫu Nyquist, bộ chuyển đổi-Δ A / D cũng Nó được gọi là bộ chuyển đổi A / D oversampling. Bộ chuyển đổi tương tự sang số sigma-delta có ưu điểm là khả năng chống nhiễu mạnh, nhiễu lượng tử hóa thấp, độ phân giải cao và độ tuyến tính tốt. Nó thường được sử dụng trong các dụng cụ cân thương mại hiệu suất cao, dụng cụ cân chính xác, dụng cụ công nghiệp thông minh, điện tử y tế và các lĩnh vực khác.
Tổ chức đo lường pháp lý quốc tế (OIML) chia các thang đo điện tử thành bốn loại: I, II, III và IV theo các bộ phận khác nhau, tương ứng với các thang đo điện tử với độ chính xác khác nhau và phạm vi của phân chia n. Dụng cụ cân thương mại được sử dụng rộng rãi nhất tương ứng với cấp III, và trên cấp II thuộc về dụng cụ cân chính xác và dụng cụ cân tham chiếu.
Về thiết kế mạch phần cứng, SH79F085 do Zhongying Electronics phát triển có bộ chuyển đổi tương tự sang số 20-bit (ADC) tích hợp và bộ khuếch đại khuếch đại lập trình (PGA) từ 1 đến 200 lần, rất phù hợp cho các ứng dụng quy mô điện tử. Vì SH79F085 có tài nguyên tích hợp dồi dào, nó có thể lưu các mạch ngoại vi, tạo điều kiện gỡ lỗi hệ thống và cải thiện hiệu quả hiệu suất EMI của hệ thống. Mạch phần cứng chủ yếu bao gồm: vi điều khiển SH79F085, mạch cấp nguồn, cảm biến áp suất, mạch hiển thị, mạch bàn phím. Hình 2 cho thấy cấu trúc mạch phần cứng của quy mô điện tử.
Giới thiệu chip
SH79F085 là MCU đơn chip CMOS được tích hợp với 20-bit Δ-ADC ADC được phát triển độc lập bởi Shanghai Zhongying Electronics. Đây là chip SoC chuyên về cân điện tử thương mại. Theo thông số kỹ thuật của nhà sản xuất, ADC tích hợp có độ phân giải 20 bit và độ chính xác hiệu quả hơn 16 bit. Nói chung, độ phân giải của dụng cụ cân thương mại là 1/3000, lên tới 1/10000. Để đảm bảo độ ổn định và độ chính xác của cân, độ phân giải bên trong của thang đo điện tử phải cao hơn một bậc so với độ phân giải bên ngoài, thường là hơn 5 lần, nghĩa là mã bên trong lớn hơn 5 lần so với mã bên ngoài. ADC tích hợp SH79F085 có mã đầu ra hiệu quả có thể sử dụng là hơn 260.000. Do đó, hiệu suất chính xác của ADC có thể đáp ứng đầy đủ cho ứng dụng của dụng cụ cân thương mại có độ chính xác trung bình. Nếu lọc được thực hiện trong phần mềm phía người dùng, nó cũng có thể đáp ứng ứng dụng của dụng cụ cân chính xác cao.
SH79F085 là một vi điều khiển tương thích 8051 tốc độ cao và hiệu quả cao. Trong cùng tần số dao động, so với chip 8051 truyền thống, nó có đặc tính hoạt động nhanh hơn và hiệu suất vượt trội.
SH79F085 giữ lại hầu hết các tính năng của chip 8051 tiêu chuẩn. Tài nguyên bên trong bao gồm 8K byte Flash phù hợp cho các chương trình và dữ liệu, 512 byte RAM và 4 bộ định thời / bộ đếm 16 bit, 1 UART và các ngắt ngoài INT0, INT1, INT2.
SH79F085 không chỉ bao gồm mô-đun truyền thông tiêu chuẩn EUART, mà còn tích hợp mô-đun chuyển đổi tương tự sang số (ADC) 20 bit và bộ khuếch đại khuếch đại lập trình (PGA). Để đạt được độ tin cậy cao và mức tiêu thụ điện năng thấp, SH79F085 tích hợp bộ hẹn giờ theo dõi, có chức năng đặt lại điện áp thấp và cung cấp 2 chế độ tiêu thụ điện năng thấp.
SH79F085 có bộ tạo dao động RC 128KHz tích hợp và bộ tạo dao động RC 16,6 MHz. Khi đồng hồ hệ thống là bộ dao động RC 128KHz, mức tiêu thụ điện của hệ thống khoảng 30uA, khi hệ thống chuyển sang chế độ giảm điện, mức tiêu thụ năng lượng hệ thống tối thiểu chỉ là 3uA. Ở chế độ tắt nguồn, bạn có thể đánh thức đồng hồ bằng cách đặt bộ hẹn giờ 3 (timer3), bật nguồn cung cấp cảm biến VDDR ở tần số cố định và lấy mẫu trạng thái cân của cảm biến. Nếu phát hiện thay đổi trọng lượng, hệ thống sẽ vào trạng thái cân bình thường Chế độ đo sáng, nếu không, tắt VDDR và hệ thống trở về chế độ chờ tắt nguồn, có thể tiết kiệm điện năng tiêu thụ của hệ thống một cách hiệu quả. Do đó, SH79F085 MCU rất phù hợp cho các ứng dụng hệ thống năng lượng thấp, đặc biệt là các pin lưu trữ và các ứng dụng sản phẩm pin khô.