基于中颖SH79F085单片机的电子秤设计方案
最快手机报码现场直播，星火街道在石牌楼社区开展清理小要采用两种方案实现对传感器模拟信号采样：双积分电路和高精度模数转换器(ADC)。
双积分电路是采用一种间接式的A/D转换器，它的基本原理是把待转换的模拟电压变换为与之成比例的时间间隔t，并在t时间内，用恒定频率的脉冲去计数，这就把时间t转换成了数字信号量。双积分电路由于电路复杂，转换时需要软件干预，以及精度较低(一般小于12位)不能满足高端电子秤应用，因此逐渐被市场淘汰。
高精度ADC一般采用Σ-Δ型转换器，通常分辨率在16位以上。∑-Δ转换器又称为过采样转换器，这种转换器由∑-Δ调制器及连接其后的数字滤波器构成，调制器的结构包括1个积分器和1个比较器，以及含有1个1位数模转换器的反馈环。∑-Δ调制器以极高的抽样频率对模拟信号进行抽样，并对两个抽样之间的差值进行低位量化，从而得到用低位数码表示的数字信号即∑-Δ码，然后将∑-Δ码送给第二部分的数字抽取滤波器进行抽取滤波，从而得到高分辨率的线性脉冲编码调制的数字信号。因此抽取滤波器实际上相当于一个码型变换器，由于∑-Δ调制器具有极高的抽取速率，通常比奈奎斯特抽样频率高出许多倍，因此Σ-Δ型A/D转换器又称为过抽样A/D转换器。∑-Δ模数转换器具有抗干扰能力强、量化噪声小、分辨率高和线性度好等优点。常应用于高性能商业衡器、精密衡器、智能工业仪表、医疗电子等领域。
国际法制计量组织(OIML)把电子秤按不同的分度数分成I、II、III、IV四类等级，分别对应不同准确度的电子秤和分度数n的范围(见表1)。应用最为广泛的商业衡器对应的衡器等级为III级，II级以上属于精密衡器和基准衡器。
在硬件电路设计方面，中颖电子开发的SH79F085内置20位Σ-Δ模数转换器(ADC)和1～200倍的可编程增益放大器(PGA)，非常适合电子秤应用。由于SH79F085内置资源丰富，既能节省外围电路，又方便系统调试，而且还能有效提高系统的EMI性能。硬件电路主要包括：SH79F085单片机、电源电路、压力传感器、显示电路、键盘电路。图2为电子秤硬件电路结构。
SH79F085是上海中颖电子自主研发的集成20位Σ-Δ ADC的CMOS单芯片MCU，是一款专业应用于商用电子秤的SoC芯片。根据厂家规格资料显示，集成的ADC具有20位分辨率，16位以上的有效精度。一般而言，商业衡器的分辨率在1/3000，最高达1/10000。为确保称重时的稳定性与精准度，电子秤内部的分辨率必须高于外部分辨率一个数量级，通常是5倍以上，也就是内码是外码的5倍以上。而SH79F085内置ADC的可用有效输出码达26万以上，因此，ADC精度性能完全能满足中准确度商业衡器应用，如果在用户端软件加以滤波处理，也能满足高准确度精密衡器应用。
SH79F085是一种高速高效率8051兼容单片机。在同样振荡频率下，与传统的8051芯片相比它具有运行更快速、性能更优越的特性。
SH79F085保留了标准8051芯片的大部分特性。内部资源包括适合于程序和数据的8K字节Flash，512字节RAM和4个16位定时器/计数器，1个UART和外置中断INT0、INT1、INT2。
SH79F085不仅包含EUART标准通讯模块，而且还集成了20位Σ-Δ模数转换器模块(ADC)和可编程增益放大器(PGA)。为达到高可靠性和低功耗，SH79F085集成了看门狗定时器，具有低电压复位功能，并提供2种低功耗省电模式。
SH79F085内置128KHz RC振荡器和16.6MHz RC振荡器，系统时钟选择128KHz RC振荡器时，系统功耗约30uA;当系统进入掉电模式时，最低系统功耗仅3uA。在掉电模式下，可通过设定定时器3(timer3)来进行时钟唤醒，以固定的间隔频率开启传感器供电电源VDDR，采样传感器称重状态，如果检测到有重量变化，系统进入正常称重计量模式;否则关闭VDDR，系统返回到掉电待机模式，这样能有效节省系统功耗。因此，SH79F085单片机十分适合低功耗系统应用，特别是蓄电池和干电池产品应用。
图3为本文方案的电路原理图，可以看到选用该方案电路结构精简，用到的外围器件很少。SH79F085单片机工作电压为3.0V～5.5V，内置LDO稳压源输出2.7V电压(VDDR)给传感器供电。AIN2差分端口为称重传感器信号输入，AIN0差分端口为电池电压检测输入。此外，SH79F085内置VREF基准电源，可编程输出范围为：0.1V～0.8V，根据实际需求可通过寄存器来调节输出范围。
在PCB布局时，最重要的是模拟部分和数字部分分开，以避免数字电路的高频噪声对模拟电路的干扰，在本文设计中，数字地与模拟地之间采用单点接地方法。另外，称重传感器输出走线应尽量短，且走线对称，以提高系统抗干扰性能和稳定性。
本文描述了基于中颖SH79F085单片机的电子秤设计方案，充分利用了该芯片内置的高精度Σ-ΔAD转换器，整体方案具备电路简单、低功耗、高精度分辨率以及实用性强等特点，具有较高的设计参考价值，适合商业衡器和精准衡器方案推广使用。由于SH79F085内置高精度ADC和PGA，同样也适合工业温控仪表等小信号采集设备应用。