基于MC68HC908LJl2的新型三相電能計量系統(tǒng)設計

2 芯片選擇
基于性能和成本等方面的考慮，作為電能計量系統(tǒng)核心部件的單片機可選擇飛思卡爾半導體公司的MC68HC908LJl2。MC68HC908IJl2是一款適用于電能計量設計的8位MCU，是基于HC08架構的通用器件，具有12K字節(jié)的Flash存儲器、512字節(jié)的RAM，以及一個紅外通信接口、一個串行外設接口、一個AD轉換器、8個鍵盤輸入中斷和一個LCD驅動器模塊。電能計量芯片可選擇三相電能計量芯片ATT7022B。ATT7022B是一款高精度且功能強大的多功能防竊電基波諧波三相電能專用計量芯片，該芯片適用于三相三線和三相四線應用，而且使用十分方便。ATT7022B內(nèi)部的電壓檢測電路可以保證加電和斷電時正常工作，它提供有一個SPI接口，可以方便地與外部MCU之間進行計量參數(shù)以及校標參數(shù)的傳遞。存儲器則可采用帶有SPI接口的鐵電存儲器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系統(tǒng)的常用功能，非常適合用于先進的多功能電能表。

3 系統(tǒng)電路
MC68HC908IJl2與ATT7022B、FM33256的通信可通過SPI接口進行。SPI接口(即串行外圍設備接口)是一種時鐘和數(shù)據(jù)同步的串行接口，共使用四個引腳：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接口能支持多個器件掛在同一個總線上，并通過片選信號區(qū)分每一個器件，因此，F(xiàn)M33256和ATT7022B都可通過SPI接口與單片機MC68HC908LJ12相連，并將MC68HC908LJ12的PTC5引腳與FM33256的片選端相連接，以實現(xiàn)片選。具體的連接電路如圖2所示。FM33256內(nèi)部集成的實時時鐘RTC包括一個32．768 Hz的晶振、時鐘分頻器和供用戶訪問的寄存器系統(tǒng)。它由晶振提供時基信號以獲得時間，其內(nèi)其部的靜態(tài)寄存器可為用戶提供對時間的讀寫訪問，寄存器包括秒、分、時、星期、日、月、年。時間寄存器則可通過位于00H的R、W位與時間內(nèi)核同步。R位用于讀時間，將R位從0改變?yōu)閘時，時間信息從內(nèi)核傳入保持寄存器以供用戶讀取，如果R位被設置時，內(nèi)核時間更新正在進行，那么在時間更新結束才能裝載用戶寄存器，同時用戶寄存器將被凍結而不能更新，直到R位重新設置為0。W位用于設置新的時間值，設置W位為1將使用戶寄存器凍結。將它清除為0可使用戶寄存器中的值裝載進時間內(nèi)核。在實際布線時，為了提高RTC的抗干擾能力和準確性，應在外接晶振引腳焊盤加入地環(huán)，且晶振引線長度應小于5 mm。并對地線底層鋪銅。該電能表系統(tǒng)充分利用了實時時鐘的特點，可在正常工作時，用它為系統(tǒng)提供精確的時間。另外，當系統(tǒng)掉電時，可啟用后備3．6 V電源，以記錄實時掉電時間。并在系統(tǒng)中將它存儲在FM33256中。