CS1242是國(guó)內(nèi)自行研制的最新AX模數(shù)轉(zhuǎn)換器，由于運(yùn)用了電荷平衡技 術(shù)，其性能可以達(dá)到24位，內(nèi)部有一個(gè)極低噪聲、增益可選的載波穩(wěn)定儀表放大器和一個(gè) 4階AZ調(diào)制器，三線串行接口，可直接與單片機(jī)連接，非常適合測(cè)量稱重傳感器輸出的直 流毫伏信號(hào)。具有動(dòng)態(tài)范圍寬、電源配置靈活、體積小、功耗低、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，完 全可以替代國(guó)外同類產(chǎn)品，如CS5532等。而價(jià)格不到國(guó)外同類產(chǎn)品的三分之使得該芯 片成為目前用于高分辯率、低成本稱重儀表的理想產(chǎn)品。

1.概述

地磅作為國(guó)家重點(diǎn)管理的計(jì)量器具產(chǎn)品在國(guó)內(nèi) 外貿(mào)易結(jié)算、大宗物料計(jì)量、冶金、重型裝備、制 造業(yè)工藝控制以及交通道路安全等諸多方面發(fā)揮了 重要作用。近幾年，電子技術(shù)的高速發(fā)展，促進(jìn)了地磅技術(shù)的快速發(fā)展，由稱重儀表和傳感器組成的 各類電子衡器也得到了廣泛的應(yīng)用，特別是稱重儀 表技術(shù)，在電子技術(shù)高速發(fā)展的支持下，稱重儀表 在新產(chǎn)品開發(fā)、設(shè)計(jì)等方面都取得了很大的進(jìn)步, 使稱重儀表從單一稱重顯示局向集成化、多功能化和智能化等高端儀表方向發(fā)展。然而，隨著市場(chǎng)競(jìng) 爭(zhēng)的越來越激烈，許多地磅廠家都推出了相應(yīng)的稱 重儀表；但由于設(shè)計(jì)不同，價(jià)格差距也較大，特別 是在高端稱重儀表方面，價(jià)格更是高得離譜。實(shí)際 上，高端稱重儀表除了功能以外，主要是分辨率 高，當(dāng)然也包括外殼采用了的材料等。

目前，許多稱重儀表采用雙積分或三積分 A/D轉(zhuǎn)換器，不但功耗大，面積也大，分辨率一 般只能做到16位到18位，抗電磁波干擾能力較 差。特別是電磁波功率增大到一定程度如對(duì)講 機(jī)時(shí)，就會(huì)對(duì)稱重?cái)?shù)據(jù)造成較明顯的干擾，使得 讀數(shù)不穩(wěn)，從而影響正常的稱重計(jì)量。CS1242的 低功耗和24位的高分辨率，特別是它不足1 cm2 的面積和超強(qiáng)的抗電磁波干擾能力，非常適合用在 附近有無線發(fā)射/接收設(shè)備的場(chǎng)合，CS1242在稱 重儀表上的應(yīng)用，較大提高了稱重儀表的性能和工作的可靠性。下面就CS1242型模數(shù)轉(zhuǎn)換器特性、 工作原理、與單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)思路 做詳細(xì)的闡述。

2.CS1242特性及工作原理

可編程增益放大器4?128倍 △∑模數(shù)轉(zhuǎn)換器

線性誤差：小于0.0015%FS 分辨率：24位，有效精度22位 二通道差動(dòng)輸入 可編程增益：1?128 三線串行接口 ：兼容SPI總線接口 低功耗：最小0.6mW 電源配置：2.7 V?5.5 V

3.CS1242模數(shù)轉(zhuǎn)換原理

其原理框圖如圖1所示。

AIN0?AIN3是CS1242的模擬信號(hào)輸入端傳感器輸出的毫伏級(jí)信號(hào)加到CS1242的模擬輸入 端，單片機(jī)通過三線串行接口(SCLK、SDI、SDO) 選擇CS1242的通道、增益和輸出字速率，然后啟 動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)束后，讀取A/D結(jié)果。

4.CS1242與單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì)

與單片機(jī)接口部分電路原理圖如圖2所示。 讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果后，單片機(jī)經(jīng)過判斷、數(shù) 字濾波、標(biāo)度變換和譯碼后，送顯示驅(qū)動(dòng)電路，再 由顯示屏顯示出相應(yīng)的稱重值，同時(shí)可以通過 RS232接口輸出標(biāo)準(zhǔn)串行數(shù)據(jù)，也可由RS485接 口實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸。

在圖2中，R1、R2、R3、R4為傳感器中的應(yīng) 變計(jì)，其輸出信號(hào)接到CS1242的模擬輸入通道 1, R5、C3組成模擬與數(shù)字電源之間的RC濾波 器,XT1為晶振，C1為模擬電源濾波電容，CS為 片選控制端，是允許訪問串行口的控制線，當(dāng)CS 拉低時(shí)，串行口可作為三線接口來訪問。SDI為串 行數(shù)據(jù)輸入端，SDO為串行數(shù)據(jù)輸出端，當(dāng)CS=1 時(shí)，SDO為高阻態(tài)。SCLK為串行時(shí)鐘，是數(shù)據(jù)位 移入或移出ADC串行口的控制時(shí)鐘，只有當(dāng)CS= 0時(shí)，串行口時(shí)鐘才能被端口邏輯識(shí)別。

5.程序設(shè)計(jì)

5.1讀/寫片內(nèi)寄存器 其時(shí)序電路如圖3、圖4所示c 5.2程序流程框圖 如圖 5。

6.試驗(yàn)結(jié)果

為了檢驗(yàn)應(yīng)用CS1242型模數(shù)轉(zhuǎn)換器的稱重儀 表準(zhǔn)確度，我們參照了 GB/T7724 —1999的檢測(cè) 方法，用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源進(jìn)行試驗(yàn)，進(jìn)口七位半電壓表 監(jiān)測(cè)，重復(fù)測(cè)試3次，結(jié)果見表1。

7.結(jié)束語

表1的測(cè)試結(jié)果是經(jīng)過標(biāo)度變換后得到的顯 示值（未進(jìn)行非線性修正,當(dāng)量精度達(dá)到了 0.001%,如果要得到更高的精度，還可采用多點(diǎn)非 線性修正的方法。在稱重儀表設(shè)計(jì)中采用高分辨率 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，的確是提高儀表準(zhǔn)確度的一種切實(shí)可 行的方法。