摘要：由于中小型企业在称量与结算工资方面一般采用手写方式记录，这不仅增加了工作量，也会造成工资的误算。针对上述问题，我们设计并完成了集称量与结算的一体化设备。方案采用20位AD芯片ADS1230对物重进行称量，通过物重计算出具体工资，再利用RFID技术的射频读写器将重量与工资储存至非接触式IC卡，并显示至LCD,完成工资结算。

　　1.引言

　　生产加工的自动化已经成为当今的潮流，称重与工资结算通过电子器件将其结合，有利于生产的高效性及减少人工计算差错。本设计采用STM32系列芯片，具有高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核，时钟频率可达72M,内置32K到128K的闪存，价格同比其他32位产品更低。因此本设计采用STM32F103RBT6作为主控制芯片，对数据进行采集，存储，显示，收送。

　　2.整体设计

　　整个电路可分为4个模块：单片机主控器、测量模块、IC卡读写模块、OLED显示模块。具体电路如图1所示。

　　2.1 测量模块

　　为了实现高测量，采用TI公司生产的20位AD芯片ADS1230,对压力传感器进行电压采样，实现称重的数字化，由STM32读取数据，通过均值滤波得到的模拟量，通过校准仪器校准。

　　设备使用LM2940稳压5V芯片供电，输出噪声150μVrms,能满足设计要求。采用两路供电方式为芯片供电，以减少电源纹波。ADS1230芯片数字端供电5V,模拟端供电5V,模拟信号通过AINP与AINN两个差分信号输入端输入，在内部PGA放大128倍原始信号，采样速率是10SPS,通过AD_DOT、AD_SCLK、PDMN三个数字引脚读取采样信号模拟量。J1、J3是压力传感器信号输出端，J4、J6为传感器供电端。

　　20位的AD采样达到0.0001%,按照实际情况传感器的必须小于0 . 0 0 0 1 %.本设计采用的传感器是C3（1/3000），量程0-2000g,使用5V供电，可达到0.01g.如图2所示。

　　图3表示出ADS1230读数据的时序，SCLK是AD芯片数据的时钟控制线，在时钟下降沿采样DOUT数据；DOUT是AD芯片的数据线，当采样结束后，DOUT端会输出一个脉冲信号，表示芯片已准备好数据发送，信号从高19位开始传输，到达0位后，继续传输4个时钟信号。

　　2.2 RFID智能卡

　　此模块采用RC522芯片进行射频读写，MFRC522利用了先进的调制和解调概念，完全集成了在13.56MHz下所有类型的被动非接触式通信方式和协议，支持ISO14443A的多层应用。其内部发送器部分可驱动读写器天线与ISO 14443A/MIFARE卡和应答机的通信，无需其它的电路。

　　接收器部分提供一个坚固而有效的解调和解码电路，用于处理ISO14443A兼容的应答器信号。

　　数字部分处理ISO14443A帧和错误检测（奇偶&CRC）。此外，它还支持快速CRYPTO1加密算法，用于验证MIFARE系列产品。MFRC522支持MIFARE更高速的非接触式通信，双向数据传输速率高达424kbit/s.

　　M1卡容量为8K位EEPROM,总共有16个扇区，如图4所示。从0扇区到15扇区，一个扇区中有4个块，每块16个字节，以块为存取单位，每一个扇区都有一组密码及访问控制。在0扇区0块位置为32位的只读卡号，读写距离10mm以内。智能卡在工作时，通过电磁感应原理将M1内数据读取，M1卡读取内部数据时先需要密码验证，验证成功则可以进一步读取各块数据。

　　RC522芯片采用SPI方式通信，通过MFSDA、MFSCK、MFMOSI、MFMISO、MFRST 5个引脚读写数据，保证单片机快速读取及稳定性。图5为RC522射频读写电路。

　　软件读取步骤：

　　1）复位RC522:RC_Reset（）

　　2）寻卡，得到卡片类型：RC_Request（寻卡方式，卡片类型代码）

　　3）防冲撞，得到卡片序列号：RC_Anticoll（卡片序列号）

　　4）选定卡片：RC_Select（卡片序列号）

　　5）验证卡片密码：RC_AuthState（密码验证模式，块地址，密码，卡片序列号）

　　6-1）读取M1卡一块数据：RC_Read（块地址，读出的数据）

　　6-2）写入M1卡一块数据：RC_Write（块地址，写入的数据）

　　7）命令卡片进入休眠状态：RC_Halt（）

　　2.3 OLED显示模块

　　OLED显示技术具有自发光的特性，采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板，当有电流通过时，这些有机材料就会发光，而且OLED显示屏幕可视角度大，并且工作电流5mA,节约电能。

　　OLED显示模块的数据写入方式可以分5种，IIC、3-Wire SPI、4-Wire SPI、8-bit 68XXParallel、8-bit 80XX Parallel.我们采用4-Wire SPI模式，两位命令控制位CS、DC,两位数据控制位D0、D1.OLED的分辨率是行128个点，列是64个点，具有显示保持功能。

　　在OLED屏幕上显示用户卡号、称重值、及当前得到的工资，按上下键可以切换当前状态，显示总工资，上次得到的工资，上次称重值等。

　　3.软件设计

　　高智能电子秤需要完成测量物重、读写卡片数据，显示相关信息三个部分。通过主程序完成初始化单片机时钟，配置ADS1230测量模块与单片机相连的引脚，配置RC522读写射频模块与单片机相连的引脚，配置按键、OLED与单片机相连的引脚。配置结束后，测量电子秤无物重时的AD数值，但是由于系统需要一端时间保持稳定，所以计算连续2次物重差是否小于0.01g,连续小于0.01g计数10次后，确定此时值为无物重值，作为原点。接着初始化定时器，进入空闲状态，等待定时中断。主流程如图6所示。

　　A D S 1 2 3 0的测量速率比较慢，速率只有10SPS,又需要通过软件进行滤波。为使测量准确，在称重时需要采集4个测量数据，去除的之后取留下两个数的平均值做为的AD测量值，所以测量一个物重需要耗时400ms左右。设定定时器定时时间为100ms,在前500ms之内进行读取AD测量值，然后在接下的100ms内读取卡号，接下来的100ms内进行显示物重与卡号，接着判断用户是否确定当前信息。若按下按键，表示确定信息，则将物重数据，工资数据写入卡号，回到测量物重；若无按键按下，则继续测量物重。具体定时中断流程如图7所示。

　　4.结束语

　　通过实物制作，实验结果表明测量结果可以到0.01g,且测量结果在0-2000g之内基本无偏差。

　　通过市场调研，表明高智能电子秤可以使用于各种中小型企业的物重称量工资结算方面，如对水晶，珍珠等的测量工资结算，对企业加快工作效率有明显的效果。