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[導讀]過去人體秤采用振動開機或者按鍵開機模式，使用時需輕觸秤體，待秤開機歸零之后方可稱重。長期以來，實現人體秤壓力開機是衡器系統工程師們研究的重點課題之一，更是廣大消費者的期待的功能。隨著半導體技術的發展，高速、高精度ADC轉換的成功開發使人體秤實現壓力開機不再是難題。深圳芯海科技有限公司憑借強大研發和技術創新能力推出了一系列高性能SoC衡器計量芯片后，今年六月又成功推出了低成本高性能SoC衡器計量芯片CSU8RP1185。該芯片可應用于人體秤、廚房秤、耳溫槍、胎壓計等健康電子產品的開發。本文將重點介紹基于CSU8RP1185實現人體秤壓力開機的軟硬件設計方法和建議。1前言過去人體秤采用振動開機或者按鍵開機模式，使用時需輕觸秤體，待秤開機歸零之后方可稱重。長期以來，實現人體秤壓力開機是衡器系統工程師們研究的重點課題之一，更是廣大消費者期待的功能。隨著半導體技術的發展，高速、高精度ADC轉換的成功開發使人體秤實現壓力開機不再是難題。壓力開機是采用高速AD間隙掃描傳感器識別重量變化的原理，當識別重量變化達到5kg時人體秤則自動開機顯示重量。采用壓力開機原理的人體秤，直接站到秤體上即可稱重，無需等待，較以往的開機模式更靈敏、便捷。壓力開機人體秤作為一種更人性、更靈活的開機模式深受廣大顧客的青睞，勢必引領人體秤市場發展趨勢。深圳芯海科技有限公司(以下簡稱芯海科技)憑借強大研發和技術創新能力推出了一系列高性能SoC衡器計量芯片后，今年六月又成功推出了低成本高性能SoC衡器計量芯片CSU8RP1185。該芯片可應用于人體秤、廚房秤、耳溫槍、胎壓計等健康電子產品的開發。本文將重點介紹基于CSU8RP1185實現人體秤壓力開機的軟硬件設計方法和建議。2成本之外的CSU8RP1185特性當前，面臨人民幣升值，原材料價格、工人工資大幅上漲的現狀，企業經營壓力較2008年金融危機時期更明顯加重。為了適應市場趨勢，IC設計工程師必須盡最大可能地集成每一個外圍器件并且壓縮硅片尺寸，開發出高性能低成本的芯片滿足廠商的低成本產品設計需求。CSU8RP1185最大程度地集成了外圍器件，設計人體秤方案時外圍只需6個貼片電容，比傳統方案減少了一半的電子元器件。低成本的SoC衡器計量芯片CSU8RP1185成功上市為衡器廠商提供了低成本的解決方案。CSU8RP1185內置128B數據存儲區，可以存儲約20組校準數據，系統設計時無需外掛傳統解決方案所要求的24C02存儲器。當前衡器產品成本的敏感性不言而喻，但成本絕非全部，電池供電產品的低功耗特性、溫度補償、可靠性都是必須關注的性能特性，下面分別給予分析。2.1低功耗延長電池使用壽命人體秤采用一顆3VCR232鈕扣電池供電，為延長電池使用壽命，系統設計人員對低功耗有著無限的奢求。CSU8RP1185芯片自身工作電流在1mA以下，整機比傳統方案低1mA以上。人體秤大部分時間處于待機狀態，待機功耗直接決定了產品的電池使用壽命。系統工作電流在2.3mA以下(整機以1k阻抗和靈敏度為1mV/V的傳感器測試)，電池的使用壽命。CSU8RP1185內置500KHz采樣率的高速AD，最高ADC輸出率可達7.8KHz。在ADC輸出率為7.8KHz的速度下，AD有效精度依然可達12位，可以實現對傳感器的高速掃描。在待機模式下，采用WTD定時(1s的周期)掃描傳感器，喚醒后配置成高速AD，將前3筆AD值丟棄，采集第4筆和5筆做算術平均獲取到的高速AD值。整個時間只需0.8ms，其他時間都處于Sleep狀態，Sleep狀態功耗小于2uA，由此，待機平均電流如下：Iavg=2.3mA0.8ms/1s+2uA=1.84+2=3.84uA4uA2.2內置溫度傳感器實現溫度補償市面上，部分廠家使用的人體秤傳感器未進行溫度補償，傳感器溫度特性常常無法達到要求，系統受溫度影響較為明顯。CSU8RP1185內置一路溫度傳感器，可檢測環境溫度變化，恰當地實現人體秤系統溫度補償。2.3全工作電壓范圍OTP自燒錄CSU8RP1185實現2.4V至3.6V全工作電壓自燒錄，在VPP引腳上接一個105的電容，芯片通過內部升壓機制將電源電壓升高至7.5V輸出到VPP引腳上，VPP引腳電容將電荷蓄積為OTP燒錄提供穩定的7.5V燒錄電壓。這一創新大大提高了燒錄可靠性，避免燒錄電壓偏低或偏高帶來的一系列隱患。在行業內，大部分IC只能實現固定電源電壓燒錄校準數據。CSU8RP1185實現全工作電壓自燒錄后，無需外接固定電壓，直接采用電池供電，仍可正確燒錄校準數據，大大提高了生產效率。2.4抗干擾、EMI、ESD特性日常生活中，手機來電常常導致附近的音響發出吱吱聲，這就是高頻信號干擾了音響的模擬器件。同樣，人體秤內置模數轉換器件也容易受高頻信號的干擾。目前，出口歐美等地的產品需通過嚴格的EMI測試。芯海科技基于CSU8RP1185開發的人體秤樣品送至第三方機構進行高頻檢測，測試結果顯示，該樣機在80MHz至2.7GHz的高頻信號干擾下均能正常工作，未出現死機、誤開機、重量不準確等異常情況。生活中靜電無處不在，電子設備深受其害。靜電會造成芯片的硬擊穿或者軟擊穿，導致整個系統崩潰。因此電子產品的抗ESD水平也是評價一個產品的關鍵指標。CSU8RP1185設計了特別的靜電保護電路，整機測試能夠通過14KV接觸式放電和20KV非接觸式放電。3基于CSU8RP1185的系統設計基于CSU8RP1185實現的人體秤系統電路非常簡單，使系統電路PCB非常整潔有序，而且降低整機BOM成本。系統電圖原理圖如圖1所示。采用3V電壓供電;OTP自燒錄方式存儲校磅數據，省去24CO2存儲器;412點的液晶顯示。圖中C2電容起儲能作用，其將內部升壓泵升壓后的電壓穩定到一個電壓點為LCD顯示屏供電。C3電容的作用是在自燒錄模式下將電荷蓄積為OTP燒錄提供穩定的7.5V燒錄電壓。

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