德州儀器（TI）超低功耗防竊電三相電能表解決方案
中心議題：
* MSP430F471xx系列單片機(jī)的主要性能
解決方案：
* 基于MSP430F471xx系列單片機(jī)的三相防竊電電能表設(shè)計(jì)
德州儀器（TI）的MSP430單片機(jī)系列集成了ACD，LCD液晶驅(qū)動(dòng)和Flash Memory等，相當(dāng)于是集合了電能計(jì)量芯片和MCU。這一系列芯片最突出的特點(diǎn)是高性能、低功耗，并且能簡化PCB板線路。MSP430F471xx系列是超低功耗微控制器，有6或7個(gè)16位sigma-delta A/D轉(zhuǎn)換器，主要用于多相電表設(shè)計(jì)。每路可作為差分輸入對(duì)和有可編程輸入增益。此外還集成了兩個(gè)16位計(jì)時(shí)器,四個(gè)通用串行通信接(USCI)，DMA，68個(gè)I/O引腳和具有對(duì)比度控制的LCD驅(qū)動(dòng)器。
MSP430F471xx的工作電壓為1.8V-3.6V，工作模式在1MHz 2.2V時(shí)的電流為350uA，待機(jī)模式電流為1.1uA，有5種降功耗模式。本文介紹了MSP430F471xx系列的主要特性，各個(gè)端口的輸入/輸出帶施密特觸發(fā)器，采用MSP430F471xx的三相電度表，電壓輸入和電流輸入的模擬前端，基于變壓器的電表電源和采用單電容的電表電源以及電表電路圖。
MSP430F471xx主要特性:
電壓范圍： 1.8 V ~3.6 V
超低功耗
工作模式：350 µA at 1 MHz, 2.2 V
靜止模式：1.1 µA
關(guān)機(jī)模式 (RAM 保持)：0.2 μA
5種節(jié)電模式
低于6s靜止?fàn)顟B(tài)喚醒時(shí)間
16B RISC 構(gòu)架， 62.5納秒指令時(shí)間周期
3通道內(nèi)部DMA
6或者7個(gè)16通道Σ-Δ模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)化器 (A/D)
差分PGA輸入轉(zhuǎn)化器
16位B時(shí)鐘器，具有3個(gè)影子寄存器捕獲/比較器
16位3寄存器比較功能A 時(shí)鐘
片上比較器
4個(gè)通用串行通信接口 (USCI) 模塊
USCI_A0 和 USCI_A1
增強(qiáng)型 UART 支持
自動(dòng)波特率監(jiān)測
IrDA 編/解碼器
同步SPI
USCI_B0 和 USCI_B1
I2C
LCD 驅(qū)動(dòng)
實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能基本定時(shí)器
32位硬件乘法器
掉電監(jiān)測
電源電壓監(jiān)控器/可編程水平監(jiān)測
板載串行編程, 無需外部編程電壓
代碼保護(hù)功能
引導(dǎo)載入程序
片上仿真模塊
MSP430F471xx 應(yīng)用信息
圖1.端口P1, P1.0 到P1.5, 輸入/輸出帶施密特觸發(fā)器
圖2.端口P1, P1.6和P1.7, 輸入/輸出帶施密特觸發(fā)器
圖3.端口P2, P2.0 到P2.5, 輸入/輸出帶施密特觸發(fā)器
圖4.端口P2, P2.6和P2.7, 輸入/輸出帶施密特觸發(fā)器
圖5.端口P3, P3.0 到P3.3, 輸入/輸出帶施密特觸發(fā)器
圖6.端口P3, P3.4 輸入/輸出帶施密特觸發(fā)器
圖7.端口P3, P3.5 到P3.7, 輸入/輸出帶施密特觸發(fā)器
圖8.端口P4, P4.0 和P4.1, 輸入/輸出帶施密特觸發(fā)器
圖9.端口P4, P4.2 到P4.7 輸入/輸出帶施密特觸發(fā)器
圖10.端口P5, P5.0, 輸入/輸出帶施密特觸發(fā)器
圖11.端口P5, P5.1到P5.7, 輸入/輸出帶施密特觸發(fā)器
圖12.端口P7到P10, 輸入/輸出帶施密特觸發(fā)器
采用MSP430F471xx的三相電度表設(shè)計(jì)
下文圖示了如何用 MSP430F471xx 實(shí)現(xiàn)3相電表設(shè)計(jì)方案。本報(bào)告包括計(jì)量軟件所需的資料、硬件以及校準(zhǔn)程序設(shè)定。
圖13.采用MSP430F47197的三相四線星形連接圖
圖14.電壓輸入的模擬前端
圖15.電流輸入的模擬前端
圖16.MSP430電表的單電容電源
圖17.MSP430電表的基于變壓器的電源
圖18.MSP430F47197電表電路圖
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