CN106610611B - 一种电子秤节省功耗的电路系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子秤节省功耗的电路系统及方法，该电路系统是在电子秤的模数转换芯片里增加一个激励源控制单元，所述激励源控制单元连接于模数转换单元，且所述激励源控制单元通过开关连接于称重传感器，电子秤通过激励源控制单元自动完成称重传感器激励源的间歇开启、关闭，失调漂移调整以及超阀值唤醒微处理器操作。本发明能够在电子秤空闲状态下不产生微处理器资源开销，同时降低传感器功耗，并简化处理流程。

Description

一种电子秤节省功耗的电路系统及方法

技术领域

本发明属于电子秤技术领域，特别涉及一种用于电子秤节省功耗的的装置及方法。

背景技术

随着电子秤的快速发展，为了节约能源，提高电子秤的使用寿命和效率，市面上出现了许多采用低功耗技术的电子秤。目前电子秤实现低功耗的典型做法是：

(1)选用阻抗较高的称重传感器，降低激励电流；

(2)降低称重传感器激励电压；

(3)通过微处理器间歇开启、关闭称重传感器的激励源；

(4)选用功耗低的模数转换芯片和微处理器。

虽然上述方法可以有效降低电子秤的功耗，但也存在一些不足之处，例如：降低称重传感器的激励电压会导致输入信号变小，影响系统的信噪比，因此激励电压不能设置太低；通过微处理器间歇开启、关闭称重传感器的激励源会增加微处理器的资源开销，加大软件开发难度等等。

一般降低传感器功耗的做法是：通过微处理器间歇开启、关闭传感器的激励源，调整合适的(开/关激励源)占空比，在降低功耗的同时不影响称重的响应速度。但这种做法会增加微处理器的资源开销，增加微处理器的功耗，同时也加大了软件开发难度。

发明内容

基于此，因此本发明的首要目地是提供一种电子秤节省功耗的电路系统及方法，该电路系统及方法能够在电子秤空闲状态下不产生微处理器资源开销，同时降低传感器功耗，并简化处理流程。

本发明的另一个目地在于提供一种电子秤节省功耗的电路系统及方法，该电路系统及方法能够充分利用现有的微处理器资源，避免降低系统信噪比以及产生微处理器资源开销，达到提升电子秤续航能力、节省能耗的效果。

经研究发现，目前电子秤的功耗主要来源于称重传感器。举例：假如激励电压为5V，350ohm称重传感器的激励电流可达14.3mA，而一般测量控制单元(模数转换芯片、微处理器、存储器)的功耗不超过5mA。而在实际应用中，电子秤大部分时间处于空秤闲置状态，而传感器的激励电压是一直开启的，相当于传感器的功耗被浪费掉了。如果可以大幅度降低传感器的功耗，将可以有效地提升电子秤的续航能力。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种电子秤节省功耗的电路系统，其特征在于该电路系统是在电子秤的模数转换芯片里增加一个激励源控制单元，所述激励源控制单元连接于模数转换单元，且所述激励源控制单元通过开关连接于称重传感器，电子秤通过激励源控制单元自动完成称重传感器激励源的间歇开启、关闭，失调漂移调整以及超阀值唤醒微处理器操作。因此能够在空秤闲置状态下，不产生微处理器资源开销的同时降低传感器功耗。

所述激励源控制单元还能通过中断唤醒微处理器。

进一步，所述激励源控制单元包括有激励源控制开关和计时控制单元，激励源控制开关连接称重传感器，而计时控制单元连接模数转换单元。

进一步，所述激励源控制单元还包括有比较单元和运算单元，运算单元接于模数转换单元，比较单元则通过中断唤醒信号唤醒微处理器。

更进一步，所述激励源控制单元还包括有控制单元，运算单元接于模数转换单元，并接于比较单元，比较单元又接于控制单元。

一种电子秤节省功耗的方法，其特征在于该方法的步骤为：

101、电子秤归零后，微处理器开启定时器进行计时，当累计时间达到Δt后电子秤进入空闲状态，Δt为电子秤从工作状态变为空闲状态的时间阀值；

如果期间电子秤执行其它操作，微处理器则对Δt清零。

102、进入空闲状态后，微处理器把当前系统零点x、唤醒阈值Δx以及失调漂移调整值Δy写入激励源控制单元，其中Δy≤Δx，然后设置激励源的占空比参数，占空比参数＝aT/bT，并使能激励源控制单元；

其中T为模数转换芯片的转换周期，由模数转换芯片决定；aT为激励源关闭时间，bT为激励源的开关周期总时间，(b-a)T为激励源开启时间；

103、微处理器进入休眠状态，以节省功耗；

104、激励源控制单元关闭激励源，经过aT后开启激励源并使能模数转换芯片，然后读取模数转换值y，模数转换芯片对模数转换值y进行判断，并执行相应的操作；

t＝0时刻，激励源控制单元关闭激励源，t＝aT时刻，激励源控制单元开启激励源并使能模数转换单元，然后读取当前模数转换值y。

进一步，模数转换单元对模数转换值y进行判断，并执行相应的操作；具体地说：

如果模数转换值y<x+Δx，则表示电子秤没有放置物品，激励源控制单元则经过(b-a)T后关闭激励源，然后进入下一个循环。

如果模数转换值y<x+Δy，则视作系统的失调漂移，此时激励源控制单元每个周期自动调整一次系统零点x＝y，其中y取bT时刻的模数转换值。

如果模数转换值y≥x+Δx，则表示电子秤此时放置了物品。激励源控制单元通过外部中断唤醒微处理器，微处理器读取当前的系统零点x并调整软件里的系统零点，防止失调漂移产生的测量误差。

105、微处理器被唤醒并调节系统零点后，清零激励源控制单元的所有参数并关闭激励源控制单元，然后进入正常称重模式。

本发明所实现的系统及方法只需在模数转换芯片增加激励源控制单元，电子秤通过激励源控制单元自动完成传感器激励源的间歇开启、关闭，失调漂移调整以及超阀值唤醒微处理器操作，这样可以不产生微处理器资源开销的同时降低运行功耗，简化软件处理工作。

电子秤可以通过本发明节省传感器、模数转换芯片以及微处理器的功耗，达到提升其续航能力、节省能耗的目的。

附图说明

图1是本发明所实施的电路系统结构框图。

图2是本发明所实施激励源控制单元局部1的结构示意图。

图3是本发明所实施激励源控制单元局部2的结构示意图。

图4是本发明所实施激励源控制单元局部3的结构示意图。

图5是本发明所实施节省功耗的方法的控制流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参照图1所示，本发明所实施的电路系统，主要是电子秤的模数转换芯片里增加一个激励源控制单元。所述激励源控制单元连接于模数转换单元，且所述激励源控制单元通过开关连接于称重传感器，电子秤通过激励源控制单元自动完成传感器激励源的间歇开启、关闭，失调漂移调整以及超阀值唤醒微处理器操作。因此，在空秤闲置状态下，不产生微处理器资源开销的同时降低传感器功耗。

所述激励源控制单元还能通过中断唤醒微处理器。

本电路系统所实施的激励源控制单元的电路请参照图2～4所示。

图2所示，激励源控制单元包括有激励源控制开关和计时控制单元，激励源控制开关连接称重传感器，而计时控制单元连接模数转换单元。称重传感器的激励源由计时控制单元来控制激励源控制开关的断开、闭合，计时控制单元由使能信号En来控制。

当En＝0时，计时控制单元停止计时并保持激励源控制开关闭合；当En＝1时，计时控制单元从0开始计时，其中t1＝0～a表示激励源控制开关处于断开状态，t2＝a～b表示激励源控制开关处于闭合状态。

模数转换单元每个转换周期(1T)都会翻转电平，计时控制单元接收到电平翻转信号后累加计数器(t＝t+1)。当t超过b时数值重新变为0。

图3所示，激励源控制单元还包括有比较单元和运算单元，运算单元接于模数转换单元，比较单元则通过中断唤醒信号唤醒微处理器。计时控制单元处于t2＝a～b期间，使能运算单元A(Cs＝1)。运算单元A根据当前模数转换值y与系统零点x、唤醒阀值Δx来计算AD内码是否超出范围：z＝|y-x|-Δx。

如果比较单元A中z≥0，则表明AD内码超出范围。此时比较单元A会产生一个下降沿中断，唤醒系统的微处理器。

图4所示，激励源控制单元还包括有控制单元、比较单元和运算单元，运算单元接于模数转换单元，并接于比较单元，比较单元又接于控制单元。计时控制单元处于t2＝a～b期间，使能运算单元B(Cs＝1)。运算单元B根据当前模数转换值y与系统零点x、失调漂移阀值Δy来判断系统是否处于失调漂移：z＝|y-x|-Δy。

如果比较单元B中z≥0，表明系统处于加载物品中，控制单元B不进行失调漂移调整操作。如果z<0，则视作系统的失调漂移，控制单元B每个周期自动调整一次系统零点x＝y，其中y取bT时刻的模数转换值。

因此，电子秤在空闲状态下不产生微处理器资源开销，以及降低传感器功耗，其具体的实现过程如图5所示为：

S101、电子秤归零后，微处理器开启定时器开始计时，当累计时间达到Δt后电子秤进入空闲状态，Δt为电子秤从工作状态变为空闲状态的时间阀值。如果期间电子秤执行其它操作，微处理器则对Δt清零。

S102、电子秤进入空闲状态后，微处理器把系统零点x、唤醒阀值Δx以及失调漂移调整值Δy(Δy≤Δx)写入激励源控制单元。

S103、设置激励源的占空比参数(aT、bT)，并使能激励源控制单元(En＝1)。其中T为模数转换芯片的转换周期，由模数转换单元决定；a、b为正整数，a为激励源关闭时间，b为周期总时间，(b-a)为激励源开启时间。

S104、上述操作完毕后，微处理器进入休眠状态，节省功耗。

S105、t＝0时刻，激励源控制单元关闭传感器激励源。

S106、t＝aT时刻，激励源控制单元开启传感器激励源并使能模数转换单元，然后读取当前模数转换值y。

S107、如果模数转换值y<x+Δy(Δy≤Δx)，则视作系统的失调漂移。激励源控制单元每个周期自动调整一次系统零点x＝y，其中y取bT时刻的模数转换值。

S108、如果模数转换值y<x+Δx，则表示电子秤没有放置物品。激励源控制单元则经过(b-a)T后自动关闭激励源和模数转换单元，然后进入下一个循环。

S109、如果模数转换值y≥x+Δx，则表示电子秤此时放置了物品。激励源控制单元通过下降沿中断唤醒微处理器，微处理器读取当前的系统零点x并调整软件里的系统零点，防止失调漂移产生的测量误差。

S110、微处理器被唤醒并调节系统零点后，微处理器清零激励源控制单元的所有参数并关闭激励源控制单元，然后进入正常称重模式。

本发明所实现的系统及方法只需在模数转换芯片增加激励源控制单元，电子秤通过激励源控制单元自动完成传感器激励源的间歇开启、关闭，失调漂移调整以及超阀值唤醒微处理器操作，这样可以不产生微处理器资源开销的同时降低运行功耗，简化软件处理工作。

电子秤可以通过本发明节省传感器、模数转换芯片以及微处理器的功耗，达到提升其续航能力、节省能耗的目的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种电子秤节省功耗的方法，其特征在于该方法的步骤为：

101、电子秤归零后，微处理器开启定时器进行计时，当累计时间达到Δt后电子秤进入空闲状态，Δt为电子秤从工作状态变为空闲状态的时间阈值；

102、进入空闲状态后，微处理器把当前系统零点x、唤醒阈值Δx以及失调漂移调整值Δy写入激励源控制单元，其中Δy≤Δx，然后设置激励源的占空比参数，占空比参数＝aT/bT，并使能激励源控制单元；

其中T为模数转换芯片的转换周期，由模数转换芯片决定；aT为激励源关闭时间，bT为激励源的开关周期总时间，(b-a)T为激励源开启时间；

103、微处理器进入休眠状态，以节省功耗；

104、激励源控制单元关闭激励源，经过aT后开启激励源并使能模数转换芯片，然后读取模数转换值y，模数转换芯片对模数转换值y进行判断，并执行相应的操作；

105、微处理器被唤醒并调节系统零点后，清零激励源控制单元的所有参数并关闭激励源控制单元，然后进入正常称重模式。

2.如权利要求1所述的电子秤节省功耗的方法，其特征在于步骤101中，如果期间电子秤执行其它操作，微处理器则对Δt清零。

3.如权利要求1所述的电子秤节省功耗的方法，其特征在于步骤104中，t＝0时刻，激励源控制单元关闭激励源，t＝aT时刻，激励源控制单元开启激励源并使能模数转换芯片，然后读取当前模数转换值y。

4.如权利要求3所述的电子秤节省功耗的方法，其特征在于步骤104中，如果模数转换值y<x+Δx，则表示电子秤没有放置物品，激励源控制单元则经过(b-a)T后关闭激励源，然后进入下一个循环；

如果模数转换值y<x+Δy，则视作系统的失调漂移，此时激励源控制单元每个周期自动调整一次系统零点x＝y，其中y取bT时刻的模数转换值；

如果模数转换值y≥x+Δx，则表示电子秤此时放置了物品，激励源控制单元通过外部中断唤醒微处理器，微处理器读取当前的系统零点x并调整软件里的系统零点。

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