基于ARM2103的多功能电子计价秤设计精要.doc

2010 年第 1 期 大 众 科 技 No.1，2010 （总第 125 期） DA ZHONG KE JI (Cumulatively No.125) 基于 ARM2103 的多功能电子计价秤设计 马世杰 李兆涛 （中国海洋大学，山东 青岛 266300） 【摘 要】介绍由 ARM2103 嵌入式系统芯片和外围器件组成的多功能电子计价秤。较为详细地阐述了该产品的设计思路，并对部分硬件电路进行了分析和介绍。该秤具有 0.1 克至 15.000 公斤的高精度称重、单价的键盘输入、累加、去皮、清零等计价秤的基本功能，还具备了校准、取样计数、本日汇总、超量程报警、温度测量、万年历显示等特色功能，具有较强的实用性、抗干扰性，运行稳定可靠。 【关键词】EasyARM2103；AD 转换器；打印机；电子秤 【中图分类号】TH715.1+95 【文献标识码】A 【文章编号】1008-1151(2010)01-0063-03 （一）引言 此类芯片内部采用差动输入，共模抑制比高，差模输入 电子行业的兴起使得电子秤从最初的机电结合型逐渐向 阻抗大，增益高，工作温度范围宽，非线性失真和增益误差 到现在的全电子型和数字智能型发展。电子秤制造技术及应 较小，并且外部接口简单，只需外加三只电阻，就能实现在 1～ 用得到了新的提高。电子称重技术从静态称重向动态称重发 10000 的范围内任意调节增益。 展：计量方法从模拟测量向数字测量发展；测量特点从单参 3.A/D 转换器 数测量向多参数测量发展，特别是对快速称重和动态称重的 对传感器量程和精度的分析可知： 研究与应用。但就总体而言，我国电子衡器产品的数量和质 A/D 转换器误差应在 0.01%以下 量与工业发达国家相比还有较大差距，其主要差距是技术与 12 位 A/D 精度：15Kg/4096=3.66g 工艺不够先进、工艺装备与测试仪表老化、开发能力不足、 14 位 A/D 精度：15Kg/16384=0.92g 产品的品种规格较少、功能不全、稳定性和可靠性较差等。 考虑到其他部分所带来的干扰,12 位 A/D 无法满足系统 通过分析近年来电子衡器产品的发展情况及国内外市场 精度要求。所以选择 14 位或者精度更高的 A/D。 的需求，电子衡器总的发展趋势是小型化、模块化、集成化、 双积分型 A/D 转换器：如：ICL7135、ICL7109 等。 智能化；其技术性能趋向是速率高、准确度高、稳定性高、 14 位双积分型 A/D 转换器精度高，抗干扰能力强，电路 可靠性高；其功能趋向是称重计量的控制信息和非控制信息 结构简单，而且编码方便。作为电子秤，系统对 AD 的转换速 并重的“智能化”功能；其应用性能趋向于综合性和组合性。 度要求并不高，精度上 14 位的 AD 足以满足要求。另外双积 随着市场经济的发展，商场中对电子秤的要求也越来越 分型 A/D 转换器较强的抗干扰能力，和精确的差分输入，低 高，而嵌入式作为当代技术的前沿，也必将融入到其中。在 廉的价格。综合的分析其优点和缺点，文章最终选择了 此设计并制作了以ARM2103为控制核心的多功能电子计价秤。 ICL7135。  （二）方案论证与设计 经过多方面试验，文章对多功能电子计价秤所需功能的各个部分进行论证如下： 1.控制器模块选型 采用 32 位的 ARM2103 作为多功能电子计价秤的控制核心。LPC2103 是一个支持实时仿真的 16/32 位 ARM7 TDMI-S CPU 的微控制器，并带有 32kB 的嵌入高速 Flash 存储器，128 位宽度的存储器接口和独特的加速结构使 32 位代码能够在最大时钟速率下运行。较小的封装和极低的功耗使 LPC2103 适用于访问控制器和 POS 机等小型应用系统中；由于内置了宽范围的串行通信接口（2 个 UART、SPI、SSP 和 2 个 I2C）便于实现语音播放和打印，多达 13 个边沿、电平触发的外部中断、 32 条高速 GPIO，ARM2103 的这些特点非常有利于进行本设计。 2.放大电路部分 压力传感器输出的电压信号为毫伏级，所以对运算放大器要求很高。考虑可以采用以下方案： 采用高精度、软件可编程增益放大器 AD625。  （三）原理分析与硬件电路图 1.系统主要包括下图所示的模块 图 1 2.AD625 放大电路 称重范围15公斤，重量误差不大于±0.1%，考虑到秤台自重、振动和冲击分量，还要避免超重损坏传感器，所以传感器量程必须大于额定称重15公斤。故在此选择的是一线数字传感器传感器，量程20Kg，精度为0.01%，满量程时误差