0引言
称重计量技术在冶金、交通、铁道、电力、建材、化 工、轻工等领域有着非常广泛的应用。在生产过程或 工艺流程中，对各种配料称重、定量称重及动态称重技 术的要求越来越高。衡器已成为工艺技术、预包装技 术、收发货业务及商业销售行业中必不可少的组成部 分，称重传感器及智能仪表作为衡器的心脏部件，在工 业过程控制和贸易结算等方面倍受重视⑴。
目前，称重传感器主要分为压电式、压磁式、电阻 应变式这几种，而电阻应变式称重传感器是现阶段应 用广泛、性能稳定、精度高、技术成熟的称重传感器⑴O 它利用金属弹性体的应变效应进行转换，在侧力的作 用下，弹性体发生形变,带动附在上面的应变片发生形 变,X寸应产生电阻的变化，电阻的变化反映力的大小。 这种传感器具有体积小、反应快、线性度好、重复性好、 量程范围广、使用方便等优点。
1称重仪表的结构设计
一般情况下，在给定激励电压10 ~ 12 V的条件下，电阻应变式称重传感器的输出电压在0 ~30mV, 如此微弱的信号无法直接应用。因此,必须在智能仪 表的配合下,将传感器的信号转化成重量，并通过各种 通信接口输出给上位机。5。目前，多数称重仪表的 组成结构如图1所示

图1称重仪表组成结构图
Fig. 1 Compositional structure of the weighing instrument

信号调理电路主要由滤波电路、抗混叠电路等组 成;放大电路主要由运算放大器构成，用来将毫伏级信 号放大到伏级，以便A/D电路将其转化成数字量。上 述电路中，半导体集成度不高、器件多、温度补偿不好 控制、可靠性低、产品成本较高。
由深圳芯海科技生产的CS1160是16位高精度、 低功耗Sigma-Delta模数转换芯片，可以在2.7-5.5 V 电源电压条件下工作面。CS1160的1 ~ 128倍可编程 增益放大器，当工作在128倍时,CS1160有效分辨率 可达16 bits0备有一个二阶Sigma-Delta调制器，芯片 的FIR滤波器提供50 Hz和60 Hz陷波滤波，有效提高了芯片的抗干扰性能。
该芯片不仅集成了信号调理电路、放大电路、数模 转换电路,还提供了非常适合仪表产品的校正功能。 因此,可将图1简化为图2所示的设计简图。

图2称重仪表设计简图
2称重仪表的硬件设计
随着信息技术的高速发展，微控制器(MCU)的性 能也大幅度提高，内部资源也非常丰富,为高度智能化 仪表的设计制造提供了平台。本文的智能称重仪表设 计采用Atmel公司的ATmegal6L高性能、低功耗8位 AVR微处理器。它采用先进的RISC结构，工作于 16 MHz时性能高达16 MIPS；内置16 kB的系统内可编 程 Flash ,512 B 的 EEPROM J kB 的片内 SRAM、JTAG 接口支持扩展的片内调试功能;2个8位定时器/计数 器、1个16位定时器/计数器、4通道PWM、8路10位 ADC.TWI两线接口、SPI串行接口、串行USART 接口等关气。

基于CS1160和ATmegal6L设计的智能称重仪 表具备以下特点：自动调零、自动平衡、自动补偿、自 选量程等信息处理功能；数据自动釆集、预处理、相 关滤波，且由传感器本身消除异常值和例外值，提供 比传统传感器更全面、更真实的信息；能够随机标 定;具有一定程度的记忆与处理功能，内含特定算法 并可根据需要进行改变；能输出数字信号，具有远程 通信能力和良好的人机界面。依照上述要求设计的 智能称重仪表外围电路如图3所示。集成芯片 CS1160有16个管脚，模拟电源(+ 12 V.AGND)、数 字电源(Vcc，DGND)、参考电压(VQ都是单独分开 的，数模转换的时钟由一个4. 915 2 MHz外部晶振实 现，参考电压由TU31提供，本文采用5 V参考电 压，所以R3。和R"选择了 1%。精度的等值27 kft电 阻。电阻应变传感器的激励电压选择+12 V直流， 差分信号经阻容滤波电路后接到CS1160的AIN0和AINj 两端。CS1160 芯片的 DRDY、SCLK、SDO、SDI、 CS引脚分别是数据准备就绪、串行时钟、串行数据输 出、串行数据输入、片选，它们与MCU的SPI接口连 接,用来读写控制CS1160,完成数模转换。

主控MUC采用ATmegal6L高性能AVR芯片，外 部晶振采用7.372 8 MHz,方便在线调试和程序烧录; LCM选择了 OCMJ4X8C,其内置一二级汉字库、128 x 64的显示点阵，可以显示图形和中英文字符，而无需 自建字模。该液晶还可以通过PSB控制引脚,切换到 串行方式，节省MCU的I/O引脚。
3称重仪表的程序设计
CS1160使用了一系列指令来完成对芯片的工作 模式、工作速度、误差校正等的控制。接收数据时总 是高位在前。发送数据的格式则由ACR寄存器的 BITORDER位来决定。CS1160指令描述如表1 所示。

4结束语
通过使用CS1160集成芯片，并配合以ATmegal6L 高性能单片机，不仅简化了称重仪表的设计、降低了产 品成本、提高了可靠性,且在实际生产应用中效果良 好。另外，在应用过程中,有些功能不能够很好地满足 现场的需求，比如，由于现场条件限制,对传感器的标 定方法还不够灵活、系统电源的抗干扰能力较差等，这 说明该产品还有待于进一步提高。

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