引言

稱重顯示控製器是電子衡器的重要基礎部件，它直接影響電子衡器及電子稱重係統的功能和性能，反映著稱重計量的技術水平。K8凯发登录入口秤稱重顯示控製器是一種對秤筒和K8凯发登录入口調節器所流過的物料K8凯发登录入口進行檢測與控製的儀表。通過檢測秤鬥重量變化來計算物料K8凯发登录入口，據此來改變K8凯发登录入口調節器參數，從而達到K8凯发登录入口控製的目的。由於K8凯发登录入口秤的計量速度快，所以具有很廣泛的應用。當前，市場上的定量秤和配料秤較多，而K8凯发登录入口秤相對較少，需要完善的地方也較多，概括起來有以下幾個方麵：①非線性誤差較大。這將使稱重值與實際值相差很大，從而造成計量精度低。②功耗大。一方麵控製器的溫度升高影響整個硬件電路，另一方麵也會影響元器件的使用壽命和整個控製器的性能。綜合考慮到上述情況，筆者設計了以ADS1216為模數轉換器的稱重顯示控製器。ADS1216是釆用△-£模數轉換技術，具有高精度、寬動態範圍，有效的提高了控製器的精確度和可靠性，同時也降低了控製器的功耗，很大程度上提高了控製器的性價比。本文闡述了控製器的相關知識，對測量部分的放大電路和濾波電路進行了設計,並著重討論了ADS12I6在稱重顯示控製器中的應用。

1控製器的工作過程及其稱重原理

1.1控製器的工作過程

1.2稱重原理

稱重控製器的稱重信號始於稱重傳感器，所以傳感器的測量精確度及接線形式直接關係到控製器的性能。在傳感器串並聯方式的選擇上，筆者選擇了傳感器並聯的形式。原因有以下幾個方麵：一是傳感器並聯後其輸出阻抗較串聯方式大大減小；二是測量係統的抗幹擾能力明顯增強；三是並聯方式測出的數據較串聯方式穩定可靠得多。如果傳感器電橋實加橋壓與A/D轉換器基準電壓的比值恒定，則傳感器並聯方式的測量精確度將不受電壓絕對值及其變化的影響，這種稱重方式即所謂的比率型稱重方式。這種方式是保證稱重顯示控製器質量優良的先決條件。所以為了實現比率型稱重方式，我們在傳感器和儀表的聯線上釆用六線製接法，從而解決了高精度測量問題31。

2稱重顯示控製器總體硬件結構

控製器的硬件主要包括CPU模塊、運放及濾波模塊、A/D模數轉換模塊、按鍵輸入模塊、液晶顯示模塊、開關量模塊及通訊模塊等。其總體結構如圖1所示。單片機STC89用於對A/D轉換後的數字信號、按鍵信號、開關量信號進行處理、對稱重過程進行控製、對在液晶顯示器上設置的參數進行儲存、並通過RS485和工控機、打印機等進行通訊。A/D轉換模塊主要負責將放大了的模擬信號轉換成數字信號，它是影響控製器精確度的重要部件。

圖1控製器總體硬件結構

3放大電路及濾波電路

放大器是影響控製器精確度的一個重要部件。放大器隻有具有了穩定性好、非線性小、漂移小、增益小、抗幹擾能力強等特點才能保證測量數據的淮確。根據放大器的要求精度，所需帶寬，電路阻抗，環境條件及其他影響因素，我們選用了1NA217作為直流放大器。IN-A217是一種低噪聲、低失調的集成儀器放大器。當信號源阻抗為200。時，INA217可以提供接近理論值的噪聲效能(1kHz為L3nV/rtHz)’即使在高增益工作情形下(0.004%,GT00),失真消除電路也可將信號失真降至極低。另外，電流回授電路使INA217可以支持更大的頻寬(800kHz,G=100),並在更寬廣增益範圍內提供傑出動態效能，非常適合於稱重傳感器信號的放大。

在對傳感器信號進行放大後，為了保證其準確性和穩定性，我們又進行了濾波電路的設計。濾波器選用的是單片集成濾波器MAX280。放大及濾波電路如圖2所示。

4模數轉換部分

4.1ADS1216概述

在稱重顯示控製器中，A/D轉換器是除單片機外影響控製器性能的主要元器件之一。為保證控製器的性能，我們選用了ADS1216作為A/D轉換器。ADS1216是Burr-Brown產品線中的一款高精度、寬動態範圍、E-A型8通道24位ADC₀ADS1216主要包括模擬多路開關(MUX)、輸入緩衝器(BUF)、可編程增益放大器(PGA)、二階調製器、可編程數字濾波器、微控製器、16個狀態/控製寄存器、128字節RAM、串行SPI接口、兩個8位DAC、內部參考電壓產生器以及時鍾發生器等工作模塊。它通過SPI接口與外界進行信息交換，工作電壓範圍為2.7V~5.25V^[l][2]o

4,2ADS1216與STC89單片機的接口 STC89單片機是深圳宏晶科技公司推出的強抗幹

考慮到ADS1216與SPI兼容，所以這裏與單 擾、髙速、低功耗、低價格的8位單片機。片機STC89的接口采用SPT串行接口方式。 ADS1216與單片機STC89的接口電路如圖3所示。

圖3ADS1216與單片機STC89的接口電路

ADS1216標準的SPI接口方式為四線製，分別為時鍾信號線SCLK、數據輸入線Din、數據輸出線Dout和片選線在本設計中ADS1216與STC89的接口引腳有SCLK、Din、Dout、廁了以及BUFENo它們分別接至單片機的P3.4(T0)、P3.3(INT1)、P3,2(INT0)、P3.5(T1)和P1.7。由於本設計中隻選用了一片ADS1216芯片，所以將蒞引腳直接接地，即釆用三線製串行接口連接方式，這樣可以節省單片機的輸出控製線。為了檢測ADS1216數據寄存器DIO的數據是否準備好了，可以通過兩種方法進行檢測。一種方法是査詢DRDY引腳的狀態。如果DRDE引腳為低電平，則表示待輸出的數據已經被更新，可以被讀取。反之，則不可以。另一種方法是判斷模式和采樣頻率寄存器M/DEC1中廁Y位的狀態。若甌DY=0,則表示數據已經準備好了，可以被讀取；若DRDY=1,則表示數據尚未準備好，還不可以被讀取。BUFEN引腳的連接是為了和設置寄存器SETUP中的BUFEN位共同控製ADS1216的內部緩衝器。當二者狀態邏輯與後為1時，表示選擇了緩衝器；為。時，表示沒有選擇緩衝器。在沒有選擇緩衝器時，ADS1216的輸入阻抗為5MR/PGA。選擇了緩衝器後，輸入電壓波動減小，並且輸人電流增大。決定ADS1216時鍾頻率的晶體有幾種典型值，本設計中的晶體X2選擇的是2.4576MHZ,兩個電容C4和C5都為12pF₀電容C4和C5的大小對時鍾頻率有微小的影響，在設計印製板時，品體和電容應盡可能與單片機芯片靠近，以減少寄岀電容。圖中C6是為芯片內部噪聲濾波電路提供的旁路電容。R4則起限製ADS1216最大輸出電流的作用.在實際應用中R4可以根據需要選擇150心、75k。、15kO、10kQ和不接。