基于AS8228的單相電子式電能表設(shè)計(jì)
| 對(duì)MCU編程。其主要特點(diǎn)如下： 標(biāo)準(zhǔn)的4線同步串口（SI，SO，SC，s_N）; 只運(yùn)行在主方式下; 8位的字長(zhǎng); SC空閑時(shí)為高電平; 先發(fā)送最高位; 4個(gè)可供選擇的時(shí)鐘配置; SPI時(shí)鐘分辨率可在mcu_clk/2～mcu_clk/65536之間選擇： 3個(gè)可屏蔽中斷：傳輸完成，溢出和傳輸碰撞。 當(dāng)S N=0時(shí),數(shù)據(jù)在SC的下降沿輸出，上升沿輸入。 SPI由4個(gè)寄存器對(duì)其進(jìn)行管理，分別為控制寄存器（SSPCON）、時(shí)鐘配置寄存器（SSPCLKDIV）、狀態(tài)寄存器（SSPSTAT）和數(shù)據(jù)寄存器（SSPBUF），地址空間范圍為：9400h～9403h。 3.5 系統(tǒng)控制模塊（SCT） SCT在處理不同的運(yùn)行方式（正常方式、測(cè)試方式），時(shí)鐘產(chǎn)生和復(fù)位控制等方面起作用。內(nèi)部異步收發(fā)模塊UART1提供AS8228與外部通信的接口，包括寫(xiě)入程序和數(shù)據(jù)。E2PROM中的程序就是直接通過(guò)UART1端口RXT寫(xiě)入的，也可通過(guò)UART2和 MCU寫(xiě)入,但此時(shí)需要一個(gè)專(zhuān)用的NCU程序處理此數(shù)據(jù)流和指定專(zhuān)用的I/O口作為,AS8228與外部通信的接口。當(dāng)然，要從E2PROM中讀取數(shù)據(jù)，也可以通過(guò)UART端口。 3.6 系統(tǒng)計(jì)時(shí)和實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊 系統(tǒng)計(jì)時(shí)和實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊內(nèi)部包含低功率晶體振蕩器（LP_OSC），低功率分配器（LP_DIV）和實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊（RTC）。當(dāng)外部電源VDD供電中斷時(shí)，由AS8228的VDD_BAT引腳外接3.3 V后備電池供電。 低功率振蕩器外接3.0 MHz～4.0 MHz的晶體振蕩器，提供系統(tǒng)時(shí)鐘。振蕩器可工作在兩種模式：正常模式和低功率模式。低功率模式時(shí)電路其他部分不工作。 低功率分配器先將振蕩器提供的主時(shí)鐘除以固定值5作為可編程分配器輸人，通過(guò)設(shè)置相關(guān)的寄存器對(duì)輸入時(shí)鐘進(jìn)行分割，給實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊提供1 Hz的信號(hào)。時(shí)鐘模塊與MCU之間通過(guò)專(zhuān)用的接口寄存器相連。 4 AS8228應(yīng)用電路設(shè)計(jì) AS8228在電能計(jì)量中的典型應(yīng)用電路。3.3 V的工作電源是通過(guò)電壓調(diào)節(jié)電路直接從線路上取得。 通道1的電流是用一個(gè)分流電阻獲取，分流電阻的大小與PGA的選取和主電流大小均有關(guān)。若PGA=20,主電流的有效值Irms=60 A，則分流電阻Rsh=30 mV/（21/2×60 A）=354μΩ。 通道2的電流是電流傳感器獲取，電流傳感器的次級(jí)繞阻輸出負(fù)載阻抗大小與額定條件下其二次側(cè)電流有效值和,PGA的選取有關(guān)。若電流傳感器的型號(hào)為60 A/24 mA,PGA=4，則輸出負(fù)載阻抗。  選擇4.3 Ω。 若電壓通道接入的電壓有效值為230 V，則由電壓分阻網(wǎng)絡(luò)可得：  12個(gè)輸入/輸出端可以指定為輸入或輸出。它通過(guò)相關(guān)的寄存器編程設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸方向、上拉或下拉電阻以及驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度（4 mA或8 mA）。寄存器總共5類(lèi)，分別為：配置寄存器、輸入寄存器、輸出寄存器、脈沖計(jì)數(shù)寄存器和狀態(tài)寄存器,地址空間范圍為9500h～951Fh。本設(shè)計(jì)任意選擇三個(gè)端口分別用于校表、能量方向指示、電流通道1或通道2選擇。 與SPI接口連接的E2PROM必須滿(mǎn)足AS8228對(duì)外部存儲(chǔ)器的最低要求： 典型的SPI引腳：EEP_SI、EEP_SO、EEP_SC、EEP_S_N; 為了滿(mǎn)足當(dāng)mcu_clk******為4 MHz時(shí)，程序被正確的引導(dǎo)裝入,串行輸入時(shí)鐘≥1 MHz。 引導(dǎo)裝入程序通過(guò)配置至少要有4條指令（WREN、RDSR、READ和WRITE）下載用戶(hù)程序，系統(tǒng)控制單元通過(guò)兩條指令（READ_和WRITE_P）上載用戶(hù)程序和數(shù)據(jù)到E2PROM; E2PROM運(yùn)行有兩種模式：CPOL=O,CPHA=0和CPOL=1，CPHA=1（推薦）。在CPOL=1，CPHA=1模式下，數(shù)據(jù)在SC的下降沿輸出，上升沿輸入;空閑時(shí)，SC為高電平; 數(shù)據(jù)循環(huán)存放，即當(dāng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的地址達(dá)到存儲(chǔ)器的******地址時(shí)。地址指針指向0000h; 程序的長(zhǎng)度放在地址內(nèi)容的最高兩位，數(shù)據(jù)讀寫(xiě)時(shí)先取指令、地址，再傳輸數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和內(nèi)容。 為了滿(mǎn)足以上要求，選用Microchip公司的25AA640-I/SN。其存儲(chǔ)容量為8 KB，工作電壓范圍為1.8 V～5.5 V。******時(shí)鐘頻率為1 MHz[4]。 后備電池電壓在2.0 V～3.6 V之間選取，這里選用3.3 V。 5 結(jié)束語(yǔ) AS8228是一種低功耗、高精度和高性能的能量計(jì)量電路。它內(nèi)部集成了電力公司所要求的全部防竊電功能。確保電表在大部分逆向篡改運(yùn)行情況下能正常地計(jì)量用電量，不僅提高了計(jì)量可靠性，大大減輕了編程人員的負(fù)擔(dān)，保證了計(jì)量廠商在計(jì)量產(chǎn)品功能設(shè)計(jì)上的靈活性。而且使得計(jì)量系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)得到極大的簡(jiǎn)化，縮短了產(chǎn)品上市時(shí)間。 |
