基于MSP430與ATT7022B的四遙測量模塊

1、前言

所謂四遙D 是“遙測、遙信、遙控、遙調”技術的簡稱，“遙測”是指利用電子技術遠方測量集中顯示諸如電流、電壓、功率、電能等物理量的系統技術。該電力“四遙”測量模塊采用16位的430單片機與集成電能芯片ATT7022B，具有準確度高，誤差曲線平直，性能穩定可靠，自身損耗低，而且功能容易擴展等優點．該電能芯片具有SPI接口, 外部微處理器可通過此接口讀取原始值，再根據相應的計算公式進行計算，最后得到各項電力參數的測量值。
2、系統介紹

遙測模塊，也可以作為普通電子式電能表使用，其采樣方式及采用什么MCU有多種方案，不少已經投入實際使用。但是基于MSP430 單片機，采用高度集成的采集芯片ATT7022B進行電流和電壓采樣的模塊還沒有廣泛投產使用。盡管TI公司提供了多種采樣方案，但是其采樣電路比較復雜，難于調試，更沒有采用專用的電能表的采用芯片。

圖1是遙測模塊的硬件組成，合理的把TI 的MSP430F449單片機和珠海炬力的ATT7022B電能采集芯片集合，發揮各自的優勢，避開復雜的采樣電路的設計。

2.1、硬件部分：

MSP430F449單片機

T1公司的MSP430系列單片機是一種具有超低功耗的功能強大的16位單片機。新開發的F系列具有Flash存儲器，如F449就具有60KB的Flash，在系統設計，開發調試及實際應用上比其他MCU都有比較明顯的優勢。

（1）、超低功耗

MSP430F系列運行在1MHZ時鐘的條件下時，工作模式不同為0.1~400uA,工作電壓為1.8~3.6V。

（2）、超強處理能力

8MIPS的CPU內核，16位×16位的硬件乘法器。

（3）、靈活的配置方法

MSP430 F系列具有豐富的尋址方式，只需要27條指令；片內寄存器數多，可以實現多種運算；有高效的查表處理方法。這一切保證了可以編譯出高效的程序。許多中斷，可以嵌套，使用方便。

（4）、片上集成外圍功能模塊

MSP430 F系列集成了較多的片上外圍設備。這些外圍設備功能相當強大：12位A/D，精密模擬比較器，硬件乘法器，2組頻率可以達到8MHZ的時鐘模塊，2個帶有許多捕獲比較的16位定時器，看門狗功能，2個可實現異步和同步及多址訪問的串行通信接口，數十個可實現方向的設置及中斷功能的并行輸入，輸出端口，擁有SPI和UASRT通訊端口。

（5）、 高效的開發方式

MSP430FX系列具有FLASH存儲器，這一特點使得它的開發工具相當簡便。利用單片機自身帶有的JTAG接口或片內BOOT ROM內固化的默認的加載程序載入器Bootstrap可以進行串口或并口，通過UART將程序代碼裝入Flash 存貯器中。 可以在一臺PC及一個小JATAG控制器的幫助下實現程序的下載，方便的完成在線程序調試。

ATT7022B電能芯片

ATT7022B是珠海炬力集成電路設計有限公司生產的一款高精度三相電能計量芯片，該芯片對有功、無功功率的測量精度分別達到0.2s和0.5s，所能測量的電參數包括有功、無功、視在功率、雙向有功和四角限無功電能；電壓和電流有效值；相位、頻率等。ATT7022B具有計量參數齊全、校表功率完善等優點，簡化了軟件設計，縮短了軟件開發周期。特別是AT7022B可支持全數字校表，即軟件校表。軟件校表可提高校表精度、簡化硬件設計、降低設計成本，為三相多功能計量裝置提供了功能更加齊全、設計更加簡單的應用方案。

（1）工作原理

ATT7022B首先通過6通道16位∑-Δ的ADC模數轉換電路來對輸入電流和電壓信號進行采樣，轉換后的數字量再經過24位DSP數字信號處理以完成全部三相電能參數的運算，同時將結果保存在相應的寄存器中并通過SPI口與MCU進行數據交換，DSP模塊同時還生成有功/無功電能脈沖輸出CF1/CF2，可用于現場校表。ATT7022在設計中已考慮到校表的方便性，采用全數字校表，只需適當修改校表寄存器即可實現校表功能。

(2) 串行SPI接口