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基于MSP430的三相电能表SA9904B采集系统

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

  摘要
  
  本文介绍由TI公司的MSP430F435单片机和SAMES的SA9904B电能测量集成芯片组合成三相电能表的无用功率和有用功率等参量的采集系统。
  
  关键词
  
  MSP430SA9904B采样
  
  1、前言
  
  目前新型的电子式多功能电能表已逐渐取代老式电子电能表。由于模数转换电路采样精度,及微处理器的价格,软件的开发难度,存在不少问题和难度。本文基于德州仪器的MSP430F435单片机,介绍采用SAMES的SA9904B高集成度的采样芯片进行三相电能的有用功和无用功等参量的采集,取代传统的数模采样电路。
  
  三相电能表功率参量的采样是一个十分重要的问题,其实现方式决定了电能表的测量精度及相应软件开发的难易程度,产品的整体开发成本的高低。
  
  2、系统介绍
  
  电能表的采样方式及采用什么MCU有多种方案,不少已经投入实际使用。但是基于MSP430单片机采用高度集成的采集芯片SA9904B进行电流和电压采样的电能表还没有广泛投产使用。尽管美国TI公司给出了电能表采样方案,但是其采样电路比较复杂,难于调试。没有采用专用的电能表的采用芯片。
  
  图1是多功能三相电能表的采样部分,合理的把TI的MSP430单片机和SAMES的SA9904B集合,发挥各自的优势,避开复杂的采样电路的设计,采用现成的高精度采样芯片。
  
  
  
  2.1、硬件部分:
  
  MSP430F435
  
  T1公司的MSP430系列单片机是一种具有超低功耗的功能强大的单片机。新开发的F系列具有Flash存储器,在系统设计,开发调试及实际应用上比其他MCU都有比较明显的优势。
  
  1、超低功耗
  MSP430F系列运行在1MHZ时钟的条件下时,工作模式不同为0.1~400uA,工作电压为1.8~3.6V。
  
  2、超强处理能力
  8MIPS的CPU内核,16位×16位的硬件乘法器。
  
  3、灵活的配置方法
  MSP430F系列具有丰富的寻址方式,只需要27条指令;片内寄存器数多,可以实现多种运算;有高效的查表处理方法。这一切保证了可以编译出高效的程序。许多中断,可以嵌套,使用方便。
  
  4、片上集成外围功能模块
  MSP430F系列集成了较多的片上外围设备。这些外围设备功能相当强大:12位A/D,精密模拟比较器,硬件乘法器,2组频率可以达到8MHZ的时钟模块,2个带有许多捕获比较的16位定时器,看门狗功能,2个可实现异步和同步及多址访问的串行通信接口,数十个可实现方向的设置及中断功能的并行输入,输出端口,拥有SPI和UASRT通讯端口。
  
  5、高效的开发方式
  MSP430FX系列具有FLASH存储器,这一特点使得它的开发工具相当简便。利用单片机自身带有的JTAG接口或片内BOOTROM内固化的默认的加载程序载入器Bootstrap可以进行串口或并口,通过UART将程序代码装入Flash存贮器中。
  
  可以在一台PC及一个小JA

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