基于AS8228的单相电子式电能表设计
| 对MCU编程。其主要特点如下： 标准的4线同步串口（SI，SO，SC，s_N）; 只运行在主方式下; 8位的字长; SC空闲时为高电平; 先发送最高位; 4个可供选择的时钟配置; SPI时钟分辨率可在mcu_clk/2～mcu_clk/65536之间选择： 3个可屏蔽中断：传输完成，溢出和传输碰撞。 当S N=0时,数据在SC的下降沿输出，上升沿输入。 SPI由4个寄存器对其进行管理，分别为控制寄存器（SSPCON）、时钟配置寄存器（SSPCLKDIV）、状态寄存器（SSPSTAT）和数据寄存器（SSPBUF），地址空间范围为：9400h～9403h。 3.5 系统控制模块（SCT） SCT在处理不同的运行方式（正常方式、测试方式），时钟产生和复位控制等方面起作用。内部异步收发模块UART1提供AS8228与外部通信的接口，包括写入程序和数据。E2PROM中的程序就是直接通过UART1端口RXT写入的，也可通过UART2和 MCU写入,但此时需要一个专用的NCU程序处理此数据流和指定专用的I/O口作为,AS8228与外部通信的接口。当然，要从E2PROM中读取数据，也可以通过UART端口。 3.6 系统计时和实时时钟模块 系统计时和实时时钟模块内部包含低功率晶体振荡器（LP_OSC），低功率分配器（LP_DIV）和实时时钟模块（RTC）。当外部电源VDD供电中断时，由AS8228的VDD_BAT引脚外接3.3 V后备电池供电。 低功率振荡器外接3.0 MHz～4.0 MHz的晶体振荡器，提供系统时钟。振荡器可工作在两种模式：正常模式和低功率模式。低功率模式时电路其他部分不工作。 低功率分配器先将振荡器提供的主时钟除以固定值5作为可编程分配器输人，通过设置相关的寄存器对输入时钟进行分割，给实时时钟模块提供1 Hz的信号。时钟模块与MCU之间通过专用的接口寄存器相连。 4 AS8228应用电路设计 AS8228在电能计量中的典型应用电路。3.3 V的工作电源是通过电压调节电路直接从线路上取得。 通道1的电流是用一个分流电阻获取，分流电阻的大小与PGA的选取和主电流大小均有关。若PGA=20,主电流的有效值Irms=60 A，则分流电阻Rsh=30 mV/（21/2×60 A）=354μΩ。 通道2的电流是电流传感器获取，电流传感器的次级绕阻输出负载阻抗大小与额定条件下其二次侧电流有效值和,PGA的选取有关。若电流传感器的型号为60 A/24 mA,PGA=4，则输出负载阻抗。  选择4.3 Ω。 若电压通道接入的电压有效值为230 V，则由电压分阻网络可得：  12个输入/输出端可以指定为输入或输出。它通过相关的寄存器编程设置数据传输方向、上拉或下拉电阻以及驱动强度（4 mA或8 mA）。寄存器总共5类，分别为：配置寄存器、输入寄存器、输出寄存器、脉冲计数寄存器和状态寄存器,地址空间范围为9500h～951Fh。本设计任意选择三个端口分别用于校表、能量方向指示、电流通道1或通道2选择。 与SPI接口连接的E2PROM必须满足AS8228对外部存储器的最低要求： 典型的SPI引脚：EEP_SI、EEP_SO、EEP_SC、EEP_S_N; 为了满足当mcu_clk最大为4 MHz时，程序被正确的引导装入,串行输入时钟≥1 MHz。 引导装入程序通过配置至少要有4条指令（WREN、RDSR、READ和WRITE）下载用户程序，系统控制单元通过两条指令（READ_和WRITE_P）上载用户程序和数据到E2PROM; E2PROM运行有两种模式：CPOL=O,CPHA=0和CPOL=1，CPHA=1（推荐）。在CPOL=1，CPHA=1模式下，数据在SC的下降沿输出，上升沿输入;空闲时，SC为高电平; 数据循环存放，即当存储数据的地址达到存储器的最大地址时。地址指针指向0000h; 程序的长度放在地址内容的最高两位，数据读写时先取指令、地址，再传输数据长度和内容。 为了满足以上要求，选用Microchip公司的25AA640-I/SN。其存储容量为8 KB，工作电压范围为1.8 V～5.5 V。最大时钟频率为1 MHz[4]。 后备电池电压在2.0 V～3.6 V之间选取，这里选用3.3 V。 5 结束语 AS8228是一种低功耗、高精度和高性能的能量计量电路。它内部集成了电力公司所要求的全部防窃电功能。确保电表在大部分逆向篡改运行情况下能正常地计量用电量，不仅提高了计量可靠性，大大减轻了编程人员的负担，保证了计量厂商在计量产品功能设计上的灵活性。而且使得计量系统的开发得到极大的简化，缩短了产品上市时间。 |
