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MSP430系列单片机在电表中的应用
文章提供:利尔达公司

1.MSP430F41x系列单片机,在单相复费率电能表中的应用;
2.MSP430FE42x系列单片机,在单相多功能电能表中的应用;
3.MSP430F44x系列单片机,在三相多功能电能表中的应用。

1. MSP430F41x系列单片机

1.1. F41x系列单片机的优势:
1.1.1. 超低功耗,停电显示。(1.2Ah的锂电池,寿命在10年以上);
1.1.2. 没有外时钟要求的地区,可用内部时钟,降低成本。内时钟的处理方法见《附录A MSP430内部软件时钟的处理方法》;
1.1.3. 有很强的抗干扰能力,已经通过各项EMC测试。

1.2. F41x系列单片机的不足:
1.2.1. 功能上:没有A/D,FLASH只有8K,对于开发人员的编程方法上有一些讲究;
1.2.2. 价格上:销售人员应该清楚的认识到F413与其它单片机之间的优劣;

1.3. F41x系列单片机在电表中的应用,单相复费率电能表的基本功能:
1.3.1. 计量功能:ADE7755把电能转换成脉冲,通过电耦到单片机,应了解脉冲常数的概念,如果脉冲常数是1600,即用户耗电1度电(千瓦时,kWh),ADE7755将产生1600个脉冲到单片机,常用的有800、1600、3200等等,额定电流大的电表,常数要小一些。
1.3.2. 时间管理:具有日历、计时和闰年自动切换功能;日历、时间设置电表内部有相应的编程开关,防止非授权人对其操作。
1.3.3. 费率管理:应当了解费率的几概念:
  年时区
  日时段表
  日时段
  费率(尖、锋、平、谷)
1.3.4. 通信接口:红外通讯和RS485,其对应的硬件电路和软件的实现方法。
  红外通讯:半双工的串行通讯,采用38k的载波调制,波特率为1200bps,1个起始位,8个数据位,1个奇偶校验位(通常为偶校验),1个停止位。
  RS-485:和红外通讯基本一样,无载波,带收发控制,通常处于接收状态。
1.3.5. 显示:电表的显示及其它数据的存储,最好采用压缩的BCD码存储。

2. MSP430FE42x系列单片机

2.1. FE42x系列单片机优势:

2.1.1. FE42x系列单片机的功能很强
  内置计量模块:返回的参数有:电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数、零线电流检测等等。
  内置LCD驱动:128段的LCD驱动。
  内置软时钟:与温度传感器一起使用,解决了时钟的0点偏差和温度偏差。
  内置温度传感器:

2.1.2. 单芯片完成单相多功能电能表,高度集成,提高了整机的可靠性,硬件电路设计变得非常简单,更容易通过EMC试验。

2.1.3. 价格优势明显:一块芯片,相当于其它单片机,再加上四块外围芯片。

2.2. FE42x系列单片机不足:I/O口较少,国内部份地区硬件的要求比较复杂,做这些地区的单相复费率电表,有一定的难度,但足够做国外的大部份单相多功能电表。

3. MSP430F44x系列单片机
详见《MSP430F449三相多功能电表》。

附录A MSP430内部软件时钟的处理方法
1. 日历、时钟的计算:
                 [imga]../../upload/2006/11/14/115712.gif[/imga]

2. 闰年的判断:
     [imga]../../upload/2006/11/14/115725.gif[/imga]

3. 时钟偏差的调整:

3.1. 硬件电路:应把ACLK作为时钟输出的测试口;

3.2. 软件:置ACLK口为外围模块方式,并且置为高电平;

3.3. 用频率计测ACLK口输出的频率FQ。

3.4. 秒信号1/64秒中断一次,计算调整的步长M,计算公式:

  Z= FQ – 32768.00 ---------------------[公式1]

  M = (32768 / 64)/ Z ----------------- [公式2]

其中:1、当50 ≥| Z | ≥ 0.02时,进行误差调整,否则,不进行调整;
2、当Z > 0 时,时钟减去1/64秒,否则,加上1/64秒。

4. 时钟的温度修正:温度修正文档。
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