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对物重进行精确称量，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。
引言
生产加工的自动化己经成为当今的潮流， 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
为了实现高精度测量，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，通过均值滤波得到精确的模拟量，最后通过校准仪器校准。
设备使用LM2940稳压5V芯片供电，输出噪 声150MVrms，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，最后通过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采样精度达到0. 0001%，按照实际情 况传感器的精度必须小于0.0001%。本设计 采用的传感器精度是C3 (1/3000)，量程0— 2000g，使用5V供电，精度可达到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，当一次采 样结束后，DOUT端会输出一个脉冲信号，表示 芯片己准备好数据发送，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。
2.2RFID智能卡
此模块采用RC522芯片进行射频读写，MF RC522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()
2.3OLED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 68XX Parallel、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、Dl0Lro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
高精度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，最后配置按键、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，最后进入空闲状态，等待定时中断。主流 程如图6所示。
ADS1230的测量速率比较慢，速率只有 10SPS，又需要通过软件进行一次滤波。为使 测量准确，在称重时需要采集4个测量数据， 去除最大最小的之后取留下两个数的平均值做 为最后的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 以精确到0.01g，且测量结果在0-2000g之内基 本无偏差。
通过市场调研，表明高精度智能电子秤可 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。
