基于MC68HC908LJl2的新型三相電能計(jì)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2 芯片選擇
基于性能和成本等方面的考慮，作為電能計(jì)量系統(tǒng)核心部件的單片機(jī)可選擇飛思卡爾半導(dǎo)體公司的MC68HC908LJl2。MC68HC908IJl2是一款適用于電能計(jì)量設(shè)計(jì)的8位MCU，是基于HC08架構(gòu)的通用器件，具有12K字節(jié)的Flash存儲(chǔ)器、512字節(jié)的RAM，以及一個(gè)紅外通信接口、一個(gè)串行外設(shè)接口、一個(gè)AD轉(zhuǎn)換器、8個(gè)鍵盤輸入中斷和一個(gè)LCD驅(qū)動(dòng)器模塊。電能計(jì)量芯片可選擇三相電能計(jì)量芯片ATT7022B。ATT7022B是一款高精度且功能強(qiáng)大的多功能防竊電基波諧波三相電能專用計(jì)量芯片，該芯片適用于三相三線和三相四線應(yīng)用，而且使用十分方便。ATT7022B內(nèi)部的電壓檢測(cè)電路可以保證加電和斷電時(shí)正常工作，它提供有一個(gè)SPI接口，可以方便地與外部MCU之間進(jìn)行計(jì)量參數(shù)以及校標(biāo)參數(shù)的傳遞。存儲(chǔ)器則可采用帶有SPI接口的鐵電存儲(chǔ)器FM33256。FM33256是Ramtron公司推出的一款帶高速串行SPI接口且內(nèi)含F(xiàn)RAM處理器的外圍系列產(chǎn)品，它在小型封裝中整合了非易失性FRAM，能降低成本、減小電路板空間并支持以處理器為基礎(chǔ)系統(tǒng)的常用功能，非常適合用于先進(jìn)的多功能電能表。

3 系統(tǒng)電路
MC68HC908IJl2與ATT7022B、FM33256的通信可通過SPI接口進(jìn)行。SPI接口(即串行外圍設(shè)備接口)是一種時(shí)鐘和數(shù)據(jù)同步的串行接口，共使用四個(gè)引腳：CS、SCLK、DIN、DOUT，芯片通過它可以與任何具有SPI接口的其它芯片直接相連。FM33256和ATT7022B都需要與單片機(jī)MC68HC908IJl2相連，因此，這三種芯片都帶有SPI接口。由于SPI接口能支持多個(gè)器件掛在同一個(gè)總線上，并通過片選信號(hào)區(qū)分每一個(gè)器件，因此，F(xiàn)M33256和ATT7022B都可通過SPI接口與單片機(jī)MC68HC908LJ12相連，并將MC68HC908LJ12的PTC5引腳與FM33256的片選端相連接，以實(shí)現(xiàn)片選。具體的連接電路如圖2所示。FM33256內(nèi)部集成的實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC包括一個(gè)32．768 Hz的晶振、時(shí)鐘分頻器和供用戶訪問的寄存器系統(tǒng)。它由晶振提供時(shí)基信號(hào)以獲得時(shí)間，其內(nèi)其部的靜態(tài)寄存器可為用戶提供對(duì)時(shí)間的讀寫訪問，寄存器包括秒、分、時(shí)、星期、日、月、年。時(shí)間寄存器則可通過位于00H的R、W位與時(shí)間內(nèi)核同步。R位用于讀時(shí)間，將R位從0改變?yōu)閘時(shí)，時(shí)間信息從內(nèi)核傳入保持寄存器以供用戶讀取，如果R位被設(shè)置時(shí)，內(nèi)核時(shí)間更新正在進(jìn)行，那么在時(shí)間更新結(jié)束才能裝載用戶寄存器，同時(shí)用戶寄存器將被凍結(jié)而不能更新，直到R位重新設(shè)置為0。W位用于設(shè)置新的時(shí)間值，設(shè)置W位為1將使用戶寄存器凍結(jié)。將它清除為0可使用戶寄存器中的值裝載進(jìn)時(shí)間內(nèi)核。在實(shí)際布線時(shí)，為了提高RTC的抗干擾能力和準(zhǔn)確性，應(yīng)在外接晶振引腳焊盤加入地環(huán)，且晶振引線長(zhǎng)度應(yīng)小于5 mm。并對(duì)地線底層鋪銅。該電能表系統(tǒng)充分利用了實(shí)時(shí)時(shí)鐘的特點(diǎn)，可在正常工作時(shí)，用它為系統(tǒng)提供精確的時(shí)間。另外，當(dāng)系統(tǒng)掉電時(shí)，可啟用后備3．6 V電源，以記錄實(shí)時(shí)掉電時(shí)間。并在系統(tǒng)中將它存儲(chǔ)在FM33256中。