基于AS8228的單相電子式電能表設計
| 對MCU編程。其主要特點如下： 標準的4線同步串口（SI，SO，SC，s_N）; 只運行在主方式下; 8位的字長; SC空閑時為高電平; 先發(fā)送最高位; 4個可供選擇的時鐘配置; SPI時鐘分辨率可在mcu_clk/2～mcu_clk/65536之間選擇： 3個可屏蔽中斷：傳輸完成，溢出和傳輸碰撞。 當S N=0時,數據在SC的下降沿輸出，上升沿輸入。 SPI由4個寄存器對其進行管理，分別為控制寄存器（SSPCON）、時鐘配置寄存器（SSPCLKDIV）、狀態(tài)寄存器（SSPSTAT）和數據寄存器（SSPBUF），地址空間范圍為：9400h～9403h。 3.5 系統(tǒng)控制模塊（SCT） SCT在處理不同的運行方式（正常方式、測試方式），時鐘產生和復位控制等方面起作用。內部異步收發(fā)模塊UART1提供AS8228與外部通信的接口，包括寫入程序和數據。E2PROM中的程序就是直接通過UART1端口RXT寫入的，也可通過UART2和 MCU寫入,但此時需要一個專用的NCU程序處理此數據流和指定專用的I/O口作為,AS8228與外部通信的接口。當然，要從E2PROM中讀取數據，也可以通過UART端口。 3.6 系統(tǒng)計時和實時時鐘模塊 系統(tǒng)計時和實時時鐘模塊內部包含低功率晶體振蕩器（LP_OSC），低功率分配器（LP_DIV）和實時時鐘模塊（RTC）。當外部電源VDD供電中斷時，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鐘除以固定值5作為可編程分配器輸人，通過設置相關的寄存器對輸入時鐘進行分割，給實時時鐘模塊提供1 Hz的信號。時鐘模塊與MCU之間通過專用的接口寄存器相連。 4 AS8228應用電路設計 AS8228在電能計量中的典型應用電路。3.3 V的工作電源是通過電壓調節(jié)電路直接從線路上取得。 通道1的電流是用一個分流電阻獲取，分流電阻的大小與PGA的選取和主電流大小均有關。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，電流傳感器的次級繞阻輸出負載阻抗大小與額定條件下其二次側電流有效值和,PGA的選取有關。若電流傳感器的型號為60 A/24 mA,PGA=4，則輸出負載阻抗。  選擇4.3 Ω。 若電壓通道接入的電壓有效值為230 V，則由電壓分阻網絡可得：  12個輸入/輸出端可以指定為輸入或輸出。它通過相關的寄存器編程設置數據傳輸方向、上拉或下拉電阻以及驅動強度（4 mA或8 mA）。寄存器總共5類，分別為：配置寄存器、輸入寄存器、輸出寄存器、脈沖計數寄存器和狀態(tài)寄存器,地址空間范圍為9500h～951Fh。本設計任意選擇三個端口分別用于校表、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必須滿足AS8228對外部存儲器的最低要求： 典型的SPI引腳：EEP_SI、EEP_SO、EEP_SC、EEP_S_N; 為了滿足當mcu_clk******為4 MHz時，程序被正確的引導裝入,串行輸入時鐘≥1 MHz。 引導裝入程序通過配置至少要有4條指令（WREN、RDSR、READ和WRITE）下載用戶程序，系統(tǒng)控制單元通過兩條指令（READ_和WRITE_P）上載用戶程序和數據到E2PROM; E2PROM運行有兩種模式：CPOL=O,CPHA=0和CPOL=1，CPHA=1（推薦）。在CPOL=1，CPHA=1模式下，數據在SC的下降沿輸出，上升沿輸入;空閑時，SC為高電平; 數據循環(huán)存放，即當存儲數據的地址達到存儲器的******地址時。地址指針指向0000h; 程序的長度放在地址內容的最高兩位，數據讀寫時先取指令、地址，再傳輸數據長度和內容。 為了滿足以上要求，選用Microchip公司的25AA640-I/SN。其存儲容量為8 KB，工作電壓范圍為1.8 V～5.5 V。******時鐘頻率為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 結束語 AS8228是一種低功耗、高精度和高性能的能量計量電路。它內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行情況下能正常地計量用電量，不僅提高了計量可靠性，大大減輕了編程人員的負擔，保證了計量廠商在計量產品功能設計上的靈活性。而且使得計量系統(tǒng)的開發(fā)得到極大的簡化，縮短了產品上市時間。 |
