基于ADS1230的高精度智能电子秤设计方案

因为中小企业普遍采用手写记录的方式来称重和结算工资，不仅增加了工作量，还造成了工资的误判。针对以上问题，我们设计并完成了一套综合称重与结算的一体化设备。该方案利用20位AD芯片ADS1230对物料重量进行精确称重，通过物料重量计算出具体的工资，然后利用RFID技术射频读写器将重量和工资存储到非接触式IC卡上，并显示在LCD上完成工资结算。

1.引言

生产加工的自动化已经成为当今的潮流，称重与工资结算通过电子器件将其结合，有利于生产的高效性及减少人工计算差错。本设计采用STM32系列芯片，具有高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核，时钟频率可达72M,内置32K到128K的闪存，价格同比其他32位产品更低。因此本设计采用STM32F103RBT6作为主控制芯片，对数据进行采集，存储，显示，收送。

2.整体设计

整个电路可分为4个模块：单片机主控器、测量模块、IC卡读写模块、OLED显示模块。具体电路如图1所示。

2.1 测量模块

为了实现高精度测量，采用TI公司生产的20位AD芯片ADS1230,对压力传感器进行电压采样，实现称重的数字化，由STM32读取数据，通过均值滤波得到精确的模拟量，最后通过校准仪器校准。

设备使用LM2940稳压5V芯片供电，输出噪声150μVrms,能满足设计要求。采用两路供电方式为芯片供电，以减少电源纹波。ADS1230芯片数字端供电5V,模拟端供电5V,模拟信号通过AINP与AINN两个差分信号输入端输入，在内部PGA放大128倍原始信号，采样速率是10SPS,最后通过AD_DOT、AD_SCLK、PDMN三个数字引脚读取采样信号模拟量。J1、J3是压力传感器信号输出端，J4、J6为传感器供电端。

20位的AD采样精度达到0.0001%,按照实际情况传感器的精度必须小于0 . 0 0 0 1 %.本设计采用的传感器精度是C3（1/3000），量程0-2000g,使用5V供电，精度可达到0.01g.如图2所示。

图3表示出ADS1230读数据的时序，SCLK是AD芯片数据的时钟控制线，在时钟下降沿采样DOUT数据；DOUT是AD芯片的数据线，当一次采样结束后，DOUT端会输出一个脉冲信号，表示芯片已准备好数据发送，信号从高19位开始传输，到达0位后，继续传输4个时钟信号。

2.2 RFID智能卡

此模块采用RC522芯片进行射频读写，MFRC522利用了先进的调制和解调概念，完全集成了在13.56MHz下所有类型的被动非接触式通信方式和协议，支持ISO14443A的多层应用。其内部发送器部分可驱动读写器天线与ISO 14443A/MIFARE卡和应答机的通信，无需其它的电路。

接收器部分提供一个坚固而有效的解调和解码电路，用于处理ISO14443A兼容的应答器信号。

数字部分处理ISO14443A帧和错误检测（奇偶&CRC）。此外，它还支持快速CRYPTO1加密算法，用于验证MIFARE系列产品。MFRC522支持MIFARE更高速的非接触式通信，双向数据传输速率高达424kbit/s.

M1卡容量为8K位EEPROM,总共有16个扇区，如图4所示。从0扇区到15扇区，一个扇区中有4个块，每块16个字节，以块为存取单位，每一个扇区都有一组密码及访问控制。在0扇区0块位置为32位的只读卡号，读写距离10mm以内。智能卡在工作时，通过电磁感应原理将M1内数据读取，M1卡读取内部数据时先需要密码验证，验证成功则可以进一步读取各块数据。

RC522芯片采用SPI方式通信，通过MFSDA、MFSCK、MFMOSI、MFMISO、MFRST 5个引脚读写数据，保证单片机快速读取及稳定性。图5为RC522射频读写电路。

软件读取步骤：

1）复位RC522:RC_Reset（）

2）寻卡，得到卡片类型：RC_Request（寻卡方式，卡片类型代码）

3）防冲撞，得到卡片序列号：RC_Anticoll（卡片序列号）

4）选定卡片：RC_Select（卡片序列号）

5）验证卡片密码：RC_AuthState（密码验证模式，块地址，密码，卡片序列号）

关键词：罗姆电源管理