基于创新SoC方案的低成本太阳能人体秤设计
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科技小制作天平秤方法
制作一个简易的科技小天平秤可以按照以下步骤进行:
材料:
1. 电子秤传感器模块
2. Arduino开发板
3. 面包板
4. 连接线
5. 小木块或塑料板
步骤:
1. 将Arduino开发板插入面包板中。
确保开发板的引脚与面包板的电路连接。
2. 将电子秤传感器模块插入面包板上一个空的区域。
3. 使用连接线将秤传感器模块的引脚与Arduino开发板的引脚连接。
按照秤模块的说明书或者引脚标注进行正确的连接。
4. 在Arduino开发环境中编写程序,通过秤传感器模块读取重量数据并显示在终端上。
你可以使用Arduino的模拟输入引脚,如A0或A1来接受来自传感器模块的重量数据。
5. 将小木块或塑料板固定在传感器模块上,以用作容器支撑重量物品。
确保容器平稳且牢固地固定在模块上。
6. 将重量物品放置在容器上,通过程序读取传感器模块的重量数据,即可显示在终端上。
需要注意的是,这只是一个简易的小天平制作方法,其精确度可能不如真正的科学精密天平,并且会受到传感器质量和程序算法的限制。
如果想要更准确和稳定的测量结果,建议购买专业的科学天平。
一种新型智能电子秤的设计杨纪明 吴军辉西安交通大学 西安:710049 摘 要 本文给出了一种新型智能电子秤的设计方案。
该系统以单片机作为中心控制单元,采用V F型模数转换、锁相倍频、非线性校正和数字滤波等技术。
关键词 电子秤 单片机 非线性校正 数字滤波Abstract T h is p ap er p resen ts a new design fo r the in telligen t electron ic scale.T he m icro2 con tro ller w as u sed as the cen tral con tro l un it in the system,the techn iques of V F conversi on, PPL m u lti p lex frequency,non-linear co rrecti on and digital filter w ere em p loyed.Keywords E lectron ic scale M icrocon tro ller N on linear co rrecti on D igital filter1 引言 随着科技的进步,对电子秤的要求也越来越高。
影响其精度的因素主要有:机械结构、传感器和数显仪表。
在机械结构方面,因材料结构强度和刚度的限制,会使力的传递出现误差,而传感器输出特性存在非线性,加上信号放大、模数转换等环节存在的非线性,使得整个系统的非线性误差变得不容忽视,因此,在高精度的称重场合,迫切需要电子秤能在线自动校正系统的非线性。
此外,为了保证准确、稳定地显示,仪器内部分辨率(主要是ADC的分辨率)一般要比外部显示分辨率高4倍以上,这就要求所采用的ADC具有足够的转换位数,而采用高精度的ADC,自然增加了系统的成本。
基于电子秤的现状,本文提出了一种用单片机控制的高精度智能电子秤设计方案。
蓝牙人体电子秤制作方案
一.参考资料的分配
1.由杨小五负责PCB
2.由王壮,吴林峰负责c语言单片机
3.由朱海负责蓝牙信号传输
4.杨小伍负责autium design ,王壮负责keil软件
的使用
二.12月27至一月16日
小组成员进行对前所学知识的实践。
三.一月17日至18日
对前期工作的总结与反思
四.寒假放假回家之后,各成员研究对所学模块所需用到的元件的组装知识,进一步的研究各自所负责的知识领域的理论。
并相互进行交流讨论。
五.开学返校之后抓紧时间对寒假的理论知识进行进一步的实践,对设备进行调试,做好反思与总结工作。
基于单片机的智能电子秤设计摘要随着电子技术的广泛应用,市场上使用的传统称重工具已经不能满足人们的要求。
因此,为了改变传统称重工具在使用上存在的问题,在本设计中把智能化、自动化、人性化使用在了电子称重的控制系统中。
本设计是基于52单片机的智能电子秤的设计,设计分为压力传感模块、信号转换模块、人机交换模块和输出显示模块。
设计电路中运用电阻应变式传感器、A/D转换器、键盘和LCD显示器等四大器件。
工作原理是采用电阻式应变传感器采集被测物体质量的模拟量,再经放大电路输出到A/D转换器,转换成便于处理的数字信号输出到52单片机中进行处理后把数字信号输送到显示电路中,最后由显示电路显示测量结果。
此电子秤俱备了性能价格比高、功能多元化、功耗低、系统设计简单、使用方便直观、测量准确、速度快、自动化程度高等特点。
本系统以AT89C52单片机为主控芯片,由称重电路、显示电路、报警电路、键盘电路等构成智能称重系统电路板,从而实现自动称重系统的各种功能。
此设计所完成的电子秤很大程度上满足了应用需求。
关键词:AT89C52;称重传感器;A/D转换器;LCD显示器AbstractWith the application of micro-electronics technology, tradition ponderation instrument used in market has been not satisfaction with human requirements already. In order to make up for the traditional apparatus shortcoming, we improve the apparatus's control system with intelligence and automation. This design is the design of the intelligent electronic scale based on 52 single chip microcomputer, the design is divided into pressure sensing module, a signal conversion module, man-machine interface module and output module. The resistance strain sensor, A/D converter, keyboard and LCD display device using four circuit design. The working principle is simulated using the amount of resistance strain sensor mass, the amplifying circuit output to A/D converter, converted into digital signal output to facilitate processing to 52 SCM processed transports the digital signal to the display circuit, the display circuit to display the measurement results, this apparatus have many characteristic such as having more function, consume less energy, small and move easily, low price, measure precisely, the speed is quick, automatic work without people and so on.The system is mainly controlled by the micro-controller AT89S52, the periphery is consist of the circuit of clock and calendar, the circuit of measure height and weight, the circuit of display and print, all of these comprise the circuit board of the intelligent apparatus of height and weight. It can achieve all function of the apparatus.Keywords: AT89C52; ponderation–sensor; A/D converter; LCD Display设计说明本文主要是基于单片机电子秤的控制部分的设计及理论分析,并阐述了电路的各个部分的功能和程序原理。
基于CSU8RP1001的太阳能衡器应用设计CSU8RP1001 是芯海科技最新推出的集成了24 位高速、高精度ADC 的8 位RISC 架构太阳能衡器专用SoC(系统芯片)。
芯片结构如图1 所示,具有4k 乘以16 位的OTP(一些可编程)ROM 程序存储器,同时也可做用户数据保存使用。
此款芯片除具有4 乘以14 LCD 驱动、内置温度传感器、看门狗、定时器等常用配置外,还集成了一个针对微弱电流供电场合(如:太阳能电池、射频感应供电等)的智能电源管理模块,此模块是当储能电容上的电压达不到正常工作电压时,具有完全关闭芯片内部电路功能,防止内部电路在低电压下存在不稳定状态,引起漏电现象,确保从太阳能电池获取到的微弱电量都存储到电容上,当储能电容电压达到正常工作电压时,则会自动将储能电容上的电量送到每个电路模块。
另外整个太阳能衡器系统的外围元器件只需廉价的12 个普通电容。
低功耗高精度实现原理传统衡器系统中,传感器和芯片测量模块占据了90%以上的功耗,因此,采用高速脉冲供电,减少测量时间是降低衡器系统功耗的关键。
芯海的CSU8RP1001 芯片实现了高速高精度测量上的突破,当ADC 输出速率为7.8kHz,PGA(可编程增益放大器)=68,Vref=2.3V 时,有效位仍然达到15.5 位。
此核心ADC 单元高速高精度的特性,使得采用高速脉冲测量成为可能,大大降低了系统的平均功耗。
传统衡器的MCU 内核和LCD 驱动模块消耗的电流虽然很小,但对于太阳能衡器微安级的供电电源来说,也是非常之大。
CSU8RP1001 在LCD 驱动模块上采用创新的电荷交换方法获取LCD 偏置电压,使此模块消耗的电流低于。
便携式电子称设计摘要如今人们都追求高质量的生活,但质量高低,得有个评判的标准,于是,电子称诞生了。
电子称具有称重精确度高,简单实用,携带方便,成本低,制作简单,测量准确,分辨率高,不易损坏和价格便宜等优点,是人们日常生活购物称重的首选。
电子称电路构成主要有测量电路,差动放大电路,A/D转换,显示电路。
本课程设计采用单片机 AT89S52 为控制核心,实现了电子称的基本控制功能。
本设计慎重考虑了单片机、测量电路、A/D转换器等元器件的选择,然后进行了电子称的硬件部分、软件部分设计,并给出了相关的汇编语言程序。
关键词 AT89S52 压力传感器 A/D转换器 LCD显示器目录1 绪论 ............................................................................................. 错误!未定义书签。
1.1 电子称重技术的发展........................................................ 错误!未定义书签。
1.2 电子称的组成.................................................................... 错误!未定义书签。
1.2.1 电子称的基本结构................................................ 错误!未定义书签。
1.2.2 电子称的工作原理................................................ 错误!未定义书签。
1.2.3 电子称的计量性能................................................ 错误!未定义书签。
1.3 设计思路 ......................................................................... 错误!未定义书签。
基于CSU8RP1001的太阳能衡器应用设计
廖文忠
【期刊名称】《电子产品世界》
【年(卷),期】2011(018)004
【摘要】与传统衡器相比,目前太阳能衡器制造成本偏高,在衡器厂商以低价占领市场的现状下,太阳能衡器还很难替代传统衡器。
芯海科技在其太阳能衡器芯CSU1101基础上推出了更具市场竞争力的CSU8RP1001,此款芯片将外围电源管理电路集成到芯片内部,同时提高了测量速度和精度,使太阳能衡器制造成本有明显的下降,使太阳能衡器替代传统衡器成为可能。
【总页数】2页(P52-53)
【作者】廖文忠
【作者单位】深圳市芯海科技有限公司,广东深圳518048
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于PSф8的无线传输的太阳能衡器系统 [J], 孔明;吕中栋
2.自适应电缆均衡器CLC014的原理与应用设计 [J], 李建荣;张颖光
3.从太阳能衡器到特色家电,创新应用开辟本土ADC市场空间 [J], 孔文
4.太阳能中继器在10?kV配网线路中的应用设计 [J], 瞿波;罗彦
5.片上系统芯片PS081在太阳能衡器的应用 [J], 刘长龙;苏燕辰
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基于单片机的智能电子秤设计随着人们对健康、饮食和运动的重视越来越深,计算体重的电子秤已成为现代家庭必备的健康产品之一。
电子秤的设计早已从早期的机械式缓慢演变为现代的数字化电子秤,随着科学技术的不断进步,电子秤的功能也得到了比较大的提升。
本文将介绍一种基于单片机的智能电子秤设计,使得电子秤具有更加智能化的功能。
一、设计原理单片机是一种高度集成、可编程的微型计算机,它具有多种接口和控制功能,非常适合用于小型计算机系统的控制和通讯处理。
本文采用ATmega8单片机,最大工作频率为16MHz,它是一种低功耗、高性能的单片机。
智能电子秤的基本原理是在称重传感器所测得的重量数据的基础上,使用单片机将其数据收集、处理,并输出显示。
本文的电子秤设计基于16 位高精度AD采集芯片HX711,采用负压力式力传感器作为测量重量的传感器,能够精确测量物体的重量。
由于电子秤测量出的重量数据单位是数字,因此只有通过单片机实现数据的处理,才能使得电子秤具有更加智能化的功能。
二、设计方法(一)硬件设计1、称重传感器负压力式力传感器是一种灵敏度更高、稳定性更好的传感器,比其它传感器更适合于电子秤的设计。
我们使用HX711芯片进行AD采集,能够提供24位的数据输出,可以极大地提高精度和稳定性。
2、按键开关电子秤需要设置一个方便顾客使用的开关,按下即可开启或关闭电子秤。
我们采用截止开关电阻,即编写程序时在输入中识别此开关,实现开启关闭功能。
3、数码管数码管用于显示测得的重量数据,包括整数部分和小数部分。
本文采用共阴极的 4 位7 段数码管,尺寸为0.56英寸,它需要多路并联才能通过ATmega8单片机输出控制信号。
4、外设根据需要,我们可以为电子秤添加一些外设,比如LCD显示屏,蜂鸣器等。
(二)软件设计基于单片机的智能电子秤设计必须编写针对ATmega8单片机的程序。
我们采用keil C语言编写程序。
编写程序时需要注意以下几个方面:1、定义AD采样量和检测量我们需要正确设置AD采样量和检测量的量程参数,以确保重量数据的可靠性和准确性。
基于创新SoC方案的低成本太阳能人体秤设计
作者:廖文忠,贾颐康
全球应对气候变化正催生以低碳技术为支撑的新兴产品,促进低碳经济的发展。
家用人体秤也随着技术的发展,也出现了由电池供电转变成太阳能电池板供电的发展趋势。
事实上,几年前国外就有应用于太阳能人体秤的解决方案,但因为成本高等原因,并未能代替传统的人体秤。
深圳芯海科技自主研发并新推出了针对太阳能衡器的SoC芯片——CSU10xxB系列,使用该芯片设计太阳能自动上称人体秤可以有效地减少外围器件,并且这些器件容易采购、价格低廉,从而将电路成本降低到国外竞争性方案的50%左右。
由于近年来太阳能电池板的规模化应用以及技术进步,其成本已经大大降低。
基于CSU10xxB的太阳能人体秤整体方案已经具备了商业化量产的成本水平,目前已经成功获得芯海科技客户的量产。
除了成本以外,太阳能人体秤方案更重要的是低功耗特性,本文介绍的人体秤称重时平均功耗小于18uA,完全能实现在浴室灯光照度下的人体称重需要。
创新的太阳能人体秤芯片SoC方案
大约十几年前已经有人将ADC与MCU制作在一个芯片上,但一直将ADC作为MCU的附加外围电路共配置选用,其ADC单元的性能一直不能满足系统的要求。
深圳芯海科技公司凭着敏锐的市场洞察能力认识到这个方向的发展潜力,反客为主,创新地以高增益高精度型ADC为核心,将MCU作为ADC的后续处理单元,推出了专门用于高精度数据采集的SoC器件,实现了系统的技术经济综合指标明显优于用其他器件构成同类系统。
其中CSU10xxB便是针对室内太阳能板供电的SoC芯片系列,该SoC在单颗芯片上集成了MCU、ADC和LCD驱动,实现了整体方案的低功耗特性。
CSU10xxB是一个8位的RISC结构SoC芯片,内置了4K×16b的一次性可编程(OTP)ROM存储器和4MHZ的振荡器,指令周期可以达到2MHz。
采用了高精度Σ-Δ ADC作为模数转换。
当PGA 等于64,输出速率7.8KHz时,分辨率为18b,有效位可以达到15b。
同时,内置了专供电给传感器的基准电源,其中可以通过内部寄存器选择不同的电压值(2.2V、2.5V、2.8V、3V),以满足多种传感器。
CSU10xxB可以在睡眠模式下,在此模式下内置的LCD驱动电路仍然可以通过3KHz的看门狗时钟正常工作。
此功能适合间隙工作模式来达到省电效果。
图:基于CSU10xx的太阳能人体秤系统方案框图。
上图是使用CSU10xxB的典型太阳能自动上称人体秤原理框图。
此系统包括电源部分、模拟信号输入、显示部分、OTP自烧录。
内置采用创新技术的高性能ADC。
作为面向测试应用的解决方案,SoC的模拟部分、特别是ADC的特性将决定方案的整体性能,在CSU10xxB芯片中采用了以下芯海科技创新的ADC技术:高精度ADC的噪声模拟模型非常复杂,除了量化噪声及模拟部分各种器件的热噪声、1/f噪声外,还有数字电路随时钟节拍运作时产生的衬底噪声和电源噪声,芯海科技创新性地使用了四阶随机斩波Sigma-Delta调制器,将高频部分(基带以外)的量化噪声滤除,从而得到信噪比极高的量化信号;高精度的ADC除了低噪声的模拟调制器外,高性能的DSP模块同样起着至关重要的作用,该SoC采用了先进行高速高阶滤波器再加一阶滤波输出的方式,来同时达到高的性噪比和高的响应速度;由于高精度ADC所探测的信号非常微弱,必须要通过前置放大器对信号进行放大、提高信噪比,芯海科技采用了特有的低功耗、低噪声、低成本PGA实现方式,设计出了高性能的SoC方案,大大提高了产品的市场竞争力。
创新电源设计提高光照响应速度。
主要解决在太阳能电池板光照较低的情况下,给储能电容充电的初始电流很小,往往延长了开机时间,而在CSU10xxB中储能电容上的电压输入到芯片VDTI引脚,当检测到电压大于3.1V时,则从VDTO引脚输出控制信号到CMOS开关管,使储能电容上的电通过COMS开关管和LDO(2.5V),给CSU10xxB的数字部分和模拟部分供电。
当储能电容上的电压低于2.1V时,则VDTO引脚输出关闭CMOS开关管的信号,让CSU10xxB停止工作,太阳能电池板上输出的电量全部给储能电容充电。
从而提高了对光照的响应速度。
模拟信号输入。
桥式传感器输出的模拟信号经过低通滤波器后输入到CSU10xxB的AIN0和AIN1差分输入引脚。
为降低传感器的功耗,通过内部寄存器将基准电压输出设置成2.2V。
电容泵式显示偏置电压降低能耗。
CSU10xxB的显示偏置电压有两种方式取得,电阻式分压和电容泵式。
电容泵式是最省电,全屏显示时,只有小于5uA的电流,特别适合太阳能供电式产品的显示。
OTP自烧录。
CSU10xxB内置OTP ROM,内部没有集成EEPROM。
为避免外挂EEPROM 带来成本和功耗的增加,采用OTP二次烧录的方法将标定数据存贮到空白的OTP上。
通常
芯片在OTP二次烧录时,另外需要接一个高电压(6V左右)到芯片,而CSU10xxB则可以通过控制内部寄存器将电荷泵输出引脚VLCD的电压升至VDD的2倍来实现。
设计要点与注意事项
CSU10xxB内置4MHz振荡器,当设计用于太阳能人体秤产品正常秤重时,为保证称重刷新速度和整机低功耗,需设置成3Hz的速度打开模拟部分进行读取传感器变化量,其它时间打开显示,MCU进入睡眠状态。
这过程需采用4MHz的振荡器,并将MCU指令周期设成2MHz,以降低系统的每MHz的功耗。
内置的ADC采用7.8KHz的输出速率。
CSU10xxB内置的是Σ-Δ ADC,每次打开时需要建立时间,因此每次扫描打开ADC读数时,需将前面三笔数据丢掉,取第四笔和第五笔进行算术平均。
并将每次扫描得出的AD数送到8级滑动平均滤波器,以提高稳定性。
由于高速状态下,系统模拟部分对寄生电容相当明感,所以实际电路需注意以下细节:1.PCB板布线时,模拟输入端的低通滤波电容尽量靠近芯片引脚,同时铜箔走线尽量短并且S+和S-引线长度尽量一样长;
2.AGND和DGND采用单点连接的方式,以减少数字部分和模拟部分相互干扰。
结束语
低成本和低功耗特性使得基于CSU10xxB的太阳能人体秤解决方案成功获得批量应用。
随着太阳能电池板的转换效率得到提高和成本的降低,太阳能人体秤有望逐步替代电池供电的人体秤。
芯海科技作为本土IC设计公司,从产品上市之初就以“IC+系统标准方案”为终端客户或方案商提供应用支持,为降低利用CSU10xxB进行产品开发的技术应用门槛,芯海科技向客户提供了完整的应用开发平台,包括提供优化的应用方案、提供成套的开发工具、提供丰富的应用软件包。
特别值得一提的是,为进一步降低本土客户新产品研发技术难度,芯海科技创造性地在IDE 仿真软件的基础上延伸出一个称为“所见既所得HEX目标码自动生成系统”的软件包。
在这个软件包中,系统地归纳、组合了家用及商用衡器中常用使用、操作功能的SoC程序,使得客户的应用技术人员不需了解SoC原代码语法及原代码录入即可通过友善的人机接口界面从软件包中抽取到一个完整、专一的SoC应用软件,为SoC成功进入家用及商用衡器领域起了极大的推动作用。