Penerapan Skala Elektronik Berbasis Komputer Single Chip SH79F085
Saat ini, sistem skala elektronik di pasar terutama mengadopsi dua skema untuk sampel sinyal analog sensor: sirkuit pengintegrasian ganda dan konverter analog-ke-digital (ADC) presisi tinggi.
Rangkaian integrator ganda mengadopsi konverter A / D tidak langsung. Prinsip dasarnya adalah mengubah tegangan analog untuk dikonversi menjadi interval waktu t proporsional dengan itu, dan menggunakan pulsa frekuensi konstan untuk menghilangkan Count, yang mengubah waktu t menjadi kuantitas sinyal digital. Karena kompleksitas sirkuit, kebutuhan intervensi perangkat lunak selama konversi, dan akurasi rendah (umumnya kurang dari 12 bit), sirkuit integral ganda tidak dapat memenuhi penerapan skala elektronik kelas atas, sehingga secara bertahap dihilangkan oleh pasar.
ADC presisi tinggi umumnya menggunakan konverter Σ-Δ, biasanya dengan resolusi 16 bit atau lebih. Konverter sigma-delta juga disebut konverter oversampling Konverter ini terdiri dari modulator sigma-delta dan filter digital yang terhubung dengannya.Struktur modulator termasuk integrator dan komparator, dan berisi Loop umpan balik dari konverter digital-ke-analog. Modulator sigma-delta mengambil sampel sinyal analog dengan frekuensi pengambilan sampel yang sangat tinggi dan kuantisasi urutan rendah dari perbedaan antara dua sampel, sehingga untuk mendapatkan sinyal digital yang diwakili oleh kode urutan rendah, yaitu kode sigma-delta, dan kemudian kode sigma-delta, kemudian kode sigma-delta Kode delta dikirim ke bagian kedua dari filter penipisan digital untuk penipisan dan penyaringan, dengan demikian memperoleh kode pulsa linear resolusi tinggi yang dimodulasi sinyal digital. Oleh karena itu, filter penipisan sebenarnya setara dengan konverter kode. Karena Σ-Δ modulator memiliki tingkat penipisan yang sangat tinggi, yang biasanya jauh lebih tinggi daripada frekuensi pengambilan sampel Nyquist, konverter converter-Δ A / D juga Ini disebut oversampling A / D converter. Konverter analog-ke-sigma-delta digital memiliki keunggulan kemampuan anti-interferensi yang kuat, kebisingan kuantisasi rendah, resolusi tinggi, dan linearitas yang baik. Ini sering digunakan dalam instrumen penimbangan komersial berperforma tinggi, instrumen penimbangan presisi, instrumen industri cerdas, elektronik medis dan bidang lainnya.
Organisasi Internasional untuk Metrologi Hukum (OIML) membagi timbangan elektronik menjadi empat kategori: I, II, III, dan IV menurut divisi yang berbeda, sesuai dengan timbangan elektronik dengan akurasi yang berbeda dan rentang divisi n. Instrumen penimbangan komersial yang paling banyak digunakan berhubungan dengan level III, dan level II di atas milik instrumen penimbangan presisi dan instrumen penimbangan referensi.
Dalam hal desain sirkuit perangkat keras, SH79F085 yang dikembangkan oleh Zhongying Electronics memiliki konverter analog-ke-digital (ADC) 20-bit and-Δ dan penguat penguatan yang dapat diprogram (PGA) 1 hingga 200 kali, yang sangat cocok untuk aplikasi skala elektronik. Karena SH79F085 memiliki sumber daya bawaan yang melimpah, ia dapat menghemat sirkuit periferal, memfasilitasi debugging sistem, dan secara efektif meningkatkan kinerja EMI sistem. Rangkaian perangkat keras terutama meliputi: mikrokontroler SH79F085, sirkuit catu daya, sensor tekanan, sirkuit tampilan, sirkuit keyboard. Gambar 2 menunjukkan struktur sirkuit perangkat keras dari skala elektronik.
Pengenalan chip
SH79F085 adalah MCU chip tunggal CMOS yang terintegrasi dengan 20-bit Σ-Δ ADC yang dikembangkan secara independen oleh Shanghai Zhongying Electronics. Ini adalah chip SoC yang berspesialisasi dalam skala elektronik komersial. Menurut spesifikasi pabrikan, ADC terintegrasi memiliki resolusi 20 bit dan akurasi efektif lebih dari 16 bit. Secara umum, resolusi instrumen penimbangan komersial adalah 1/3000, hingga 1/10000. Untuk memastikan stabilitas dan akurasi penimbangan, resolusi internal skala elektronik harus satu urutan lebih besar daripada resolusi eksternal, biasanya lebih dari 5 kali, yaitu, kode dalam lebih dari 5 kali kode luar. AD79 built-in SH79F085 memiliki kode keluaran efektif yang dapat digunakan lebih dari 260.000. Oleh karena itu, kinerja akurasi ADC sepenuhnya dapat memenuhi aplikasi instrumen penimbangan komersial akurasi menengah.Jika penyaringan dilakukan dalam perangkat lunak sisi pengguna, juga dapat memenuhi aplikasi instrumen penimbangan presisi tinggi.
SH79F085 adalah mikrokontroler yang kompatibel dengan kecepatan tinggi dan efisiensi tinggi 8.051. Di bawah frekuensi osilasi yang sama, dibandingkan dengan chip 8051 tradisional, ia memiliki karakteristik operasi yang lebih cepat dan kinerja yang unggul.
SH79F085 mempertahankan sebagian besar fitur dari chip 8051 standar. Sumber daya internal termasuk 8K byte Flash yang cocok untuk program dan data, 512 byte RAM dan 4 timer / counter 16-bit, 1 UART dan interupsi eksternal INT0, INT1, INT2.
SH79F085 tidak hanya mencakup modul komunikasi standar EUART, tetapi juga mengintegrasikan modul konverter analog-ke-digital (ADC) 20-bit and dan) dan penguat penguatan yang dapat diprogram (PGA). Untuk mencapai keandalan tinggi dan konsumsi daya rendah, SH79F085 mengintegrasikan pengawas waktu, memiliki fungsi reset tegangan rendah, dan menyediakan 2 mode konsumsi daya rendah.
SH79F085 memiliki osilator RC 128KHz dan osilator RC 16.6MHz. Saat clock sistem adalah osilator RC 128KHz, konsumsi daya sistem sekitar 30uA; ketika sistem memasuki mode daya turun, konsumsi daya sistem minimum hanya 3uA. Dalam mode power down, Anda dapat membangunkan jam dengan mengatur timer 3 (timer3), menyalakan power supply sensor VDDR pada frekuensi interval tetap, dan mencicipi status penimbangan sensor. Jika perubahan berat terdeteksi, sistem akan memasuki penimbangan normal Mode pengukuran, jika tidak, matikan VDDR dan sistem kembali ke mode siaga mati, yang secara efektif dapat menghemat konsumsi daya sistem. Oleh karena itu, SH79F085 MCU sangat cocok untuk aplikasi sistem daya rendah, terutama untuk baterai penyimpanan dan aplikasi produk sel kering.