为克服传统秤精度和功耗等不足，介绍专门为电子秤应用设计的片上系统芯片(system on chiP，SOO PS081 的高精度和低功耗特性，以及在低功耗太阳能设计中的应用，硬件部分对上电电路和外围电路进行设计，软件部分在 扫描和测量模式下实现中值滤波、延迟、LCD数字显示等部分功能。
0.引言
片上系统芯片PS081是德国acam公司专门为电子秤应用设计的数字测童芯片，与传统的电子秤相比有着许多竞争优势，高精度、低功耗，创新的产品理念、环保产品内涵和具有市场竞争力的价格优势' 因此PS081在太阳能电子秤上的解决方案成为国内电子秤厂商的最优选择,为该产业的产品转型带來
了一个很好的契机。
1.PS081高精度测量原理
如图1所示，PS081应变测量原理是通过测董 放电吋间來间接体现的。放电时间是测摄应变电阻 通过一个放电电荇Cload放电來获得，正句变化和反 向变化的应变电阻的放电时间都会被进行测童，闪 此两个放电吋间的比值则会反映应变电阻的变化信息。时间测擞是通过高精度内部时间单元完成， 通过对电界充放电时间的测董得到电阻值，并且可 以达到15ps的测量准确度，通过平均其至可以达到 0.5 ps的测量准确度。
PS081芯片是为称重电子秤所专门设计的超低功 耗SOC (system on chip)片上系统方案。这个芯片内 部集成了 24位的微处理器并且发扬了 PICOSTRAIN 测量原理的优势。因此整个系统包括传感器本身的 电流消耗，可以被减少到一个非常低的水平。PS081 作为电池驱动电子秤和太阳能驱动电子秤的理想选择， 这个芯片的精度可以允许通过电池供电系统建立高精度OIML校准电子秤；当然同样也适于基于金属 应变测量的扭矩测量以及其他力学测量应用。图2 所示为4个金属应变传感器组成的PICOSTRAIN半 桥连接测董方式。另外该芯片还集成了 LCD驱动, 可直接驱动4*14，3*15段LCD，并带有包含有强大的 函数指令的3K ROM和2K可擦写存储EEPR0M,4线串行SPI接口，内部还带有10kHz晶振为系统 芯片提供时钟源。
2.PS081在太阳能电子秤硬件部分
如图3所示,在完全黑暗的状态下，所有的电容 将会被放电，而U5为高阻抗状态,U4的输入电压为零，这个时候PS081是没有电压供电的。如果将灯打 幵，那么太阳能电池板的电流将会给(:17充电,然后 电压检测部分供电。(R7,R14,Q1,U3)当在C17的 电压超过3.5 V的时候,U3将会开启，这时U5将会 脱离高阻状态而升到C17的电压水平。U4的供电电ffi为3.5 V,那么将会整压到2.5 V输出供给PS081,然后PS081将会开始工作。由于在VCC-R后面的所有电容都需要通过C17充电到电源电压，那么由于C17要提供必须的电路,VCC-R的电压将会下降。
太阳能电池板对于如此高的电流脉冲是比较弱的。C17的电压必须要保持大于2.55 V的状态,否则U4将不能够调节出2.5 V的电压给PS081。
通过这个电路在光线较差的情况下也可以获得一个快速安全的启动效果。本设计采用Sinonar公司的太阳能电池板，由8条无定形硅板组成，太阳能电池板必须要在最小光线条件下3 的时候给出大
于3.6V的电压,否则将不能够启动电路。
图4中P1连接LCD-AD5287,外部晶振选用QC5TCT-G,部分管脚引出便于系统扩展。
3.软件部分设计
太阳能人体秤的应用软件具有基于带有自动 零点跟踪的自动幵启功能,在睡眠关闭的模式下， 砰会对传感器以低精度进行持续的扫描。另外，传 感器的补偿也会以正常精度进行测量。如果在扫 描模式中，重量被检测到，那么秤将会切换到正常 测童模式。
在关闭休眠状态下，扫描零点补偿来纠正检测 到重量时秤重的重董值,如果电11值正常,在上电部 分被配S为最小电流，那么需要等待火概1 min之 后，测量配置将会载入,初始的补偿值将会被测量， 然后在扫描模式下初始的补偿值被记录。接下来，如 图5所示,系统进入扫描模式，每过5 min进行一次 补偿值获取。如果在秤重后一段时间没有重量即空 载，则将会自动进入扫描模式。如图6所示，在系统 获得测量补偿值初始化后，进入测量模式^。本程序 是在PS081 Assemble软件环境下编写的％当有重 量的时候秤会自动开启，还有中值滤波、零点补 偿、LCD显示数字、自动开启、自动关闭等程序功能。
4.结束语
PS081作为德国acam公司的最新一代单芯片 方案，因其独特的测童原理可以实现超低的电流消 耗,应用该芯片可以建立非常强大的太阳能电池板 驱动电子秤，当然同样也适用基于金属应变测量的扭矩测量以及其他力学测童应用。此芯片能够很好的发挥PICOSTRAIN测量原理的优势，并为数字传感器的发展掀开了新的篇章。本设计的软件部分实现了太阳能秤的部分功能还有待进一步完善。
