一種基于單芯片方案的電子秤系統設計

圖4：按鍵陣列圖。

　　按鍵掃描 假設按鍵掃描陣列為4×6，PT1[5]、PT1[6]、PT1[7]、PT2[0]、PT2[1] 、PT2[2]為回掃線，PT2[3]、PT26]、PT3[5]、PT3[6]為驅動線。按鍵陣排列如圖4，在本例中，為了節省元件，未在驅動線中串聯隔離元件，如果同時按

下與同一回掃線(輸入口)連接的兩個按鍵，就會通過兩條相關的驅動線造成兩個輸出端短路。此時可以使用如下方式法避免：初始化時，接通所有上拉電阻，連接按鍵的各I/O口均設置為輸入口，當需要進行按鍵掃描時，只需將其需要驅動的那一個I/O口設置為輸出口并輸出低電平，回檢讀口后立刻將該I/O恢復為輸入口，如此反復，即同一時刻只有一條線為輸出口，就不會造成故障。

　　設計要點及注意事項

　　CSU1221內部集成1MHz時鐘，CPU的時鐘周期可選擇為：62.5K、125K、250K、 500KHZ，選擇500KHz以縮短每次大循環的運行時間。

　　CSU1221內部集成的ADC，速率選擇范圍 3.8～488Hz。在測量電壓時使用125Hz；在測量傳感器時使用15HZ，每個AD值的周期約為67ms，保證在AD值更新之前，程序的大循環已經結束(根據程序大循環運行的時間不同，可以適當調整)，為了得到更穩定的重量，首先對AD值進行2次算術平均，然后再進行8次的滑動平均。在測量電壓結束之后，必須丟掉3個AD值的時間為200ms，在重量穩定的情況下察覺不到跳動或反應遲鈍的現象。

　　為了提高電子秤的線性，可增加ADC內部運放的偏置電流，增加100%時為最佳。使用CSU1221直接驅動無源蜂鳴器時，必須串一個100歐的電阻，避免快速按鍵時影響AD值的跳動。在每個大循環結束之后，可以使用HALT指令使CPU處于暫停狀態，直到新的中斷(如AD中斷)產生才恢復正常，這樣可以降低功耗CSU1221運行功耗。

　　由于模擬信號極易受到外界的電磁干擾，所以實際設計中應注意以下細節：1)在PCB布板時接口傳感器輸入端至 AIN0、AIN1的距離盡可能短，濾波電容的接地端要直接接到鋪地銅箔上；2)模擬信號的兩引線與鐵氧體均平行布線，濾波電容緊密平行排列。

　　由于I2C的時鐘頻率比較高，為了避免干擾內置的ADC，需遠離模擬端的I/O引腳。CSU1221的模擬地AGND應與數字 DGND分開來，同時回到穩壓芯片(HT7130)的地端，而HT7130的地端與電池的地端相連接。并且其它的元器件，如E2PROM (HT24C02)、液晶驅動芯片(HT1621)的地端并不一定要與DGND相連，如果這些元器件的地端與電池的地端相近，可直接將這些地連接到電池的地端。地線連接應遵循下面的原則：非CSU1221模擬地的地線，不能與CSU1221模擬地部分相連，以避免其它元器件產生的干擾信號流經 CSU1221模擬地，影響穩定性。

　　上電開機后對CSU1221進行初始化時，建議采取如下順序以提高軟件可靠性：a.上電后，延遲30ms；b.初始化CSU1221數字部分；c.延遲30ms后，初始化CSU1221模擬部分；d.延遲60ms后，初始化所有RAM。

　　本文小結

　　CSU1221是一款內置ADC的高精度、低功耗、高可靠性的單芯片MCU，外圍電路非常簡單，應用方便，非常適合用于高精度、小信號測量產品，如高精度電子秤、氣壓計、血壓計，等等。該產品目前已經獲得若干衡器及其它行業的批量應用。