基于ADS1234的高精度数字化称重系统的研究与实现

　　随着工业过程控制以及自动化水平的不断提高 ，特别是数字技术与信息技术的飞速发展，在称重计量与控制系统领域，对衡器行 业提出 了电 子衡 器数字 化 、智 能化 、 用数字 称重 系统突 破模 拟称 重系统 的 局 限 性 等 要求 。 各种 类型电 子秤 的核心 都是 一个 高精度 数 字 化 过程，即将被测量物体重量的模拟量转换成数字量。 尽管将重量信息转换为电信号有多种方法，但最为常用的方法 是 采 用 一 个 配 置 为 惠 斯 通 电 桥(Whetstonebridge) 的 阻性负载单元，将采集到的惠斯通电桥输出电压值作为重量参数。 传统的电路设计 方法 是在 A/D 转 换之 前增 加一级或多级高精度的放大器。 这样不但增加了系统的成本和电路复杂性，而且在检测过程中也会出现工频干扰和放大器漂移等问题， 从而使采集到的数据精度降低。德 州 仪 器(TI)推 出 的 桥 接 传 感 器 模 数 转 换 器 ADS1234，作为高度集成的 Delta-Singma 模数转换器，适用于 低电平、高精度测量，特别适合称重领域的应用[ 1-2]。

　　1 ADS1234 特性及其称重应用

　　负载单元通常根据输出电压确定，该输出电压是在施加负载单元最大额定重量时为 1 V 激发电压产生的，规格以单位 mV/V 确定。 由 5 V 电压激 发的 4 mV/V 负载单元所具有的满量程输出电压仅为 20 mV。 所以，称重传感器中的电阻桥产生的待测电压信号非常小，而且电压信号随重量的变化量也非常小。 如何对电阻桥接产生的信号进行低电 压 、高 精度 测量，成 为称 重系统 设计中的核心问题。

　　ADS1234 是一个精密的 24 位 AD 转换器 ， 它内部带有低噪声的可编程精密放大器 、精密 的 Delta-Sigma AD转换和内置的振荡器。 ADS1234 为桥路传感器的应用及称重仪器提供了一个完全的前端解决方案，它具有非常低的噪声， 当 PGA=128 倍 时，±20 mV 的输 入范 围内 均方 根 (rms)噪 声 仅 有 17 mV，采 样 速 率 为 10 Hz～80 Hz，对于 50 Hz 与 60 Hz 具有大于 100 dB 的抑制能力。ADS1234 在称重领域的应用的优点是 ： (1) 具有完整的前端，不需要外置放大电路;(2)没有外部时钟的要求;(3) 所有的功能由管脚来控制 ， 没有寄存器需要编程 。

　　2 称重系统硬件设计

　　2.1 系统总体设计

　　系统总体结构示意图如图 1 所示。 在本系统中 MCU可选用单片机、ARM、DSP 等芯片，只要内存以及处理速度能够满足系统的要求即可， 本文以 STC89252RC 单片机 为 例 进 行 说 明 。 电 源 部 分 的 主 要 功 能 是 对 MCU 和ADS1234 供电 ， 规定需要 5 V 和 3 V 的稳定电源 。 除此之外，还有通信接口、显示系统以及键盘等部分的设计。