【文章內(nèi)容簡介】 無關(guān)的看門狗啟用 PFUSE, PVIN 20,11 I 安全使用保險絲 SPCE061A 系統(tǒng)的特性參數(shù) SPCE061A 系統(tǒng)的特性參數(shù)如表所示 [8]： 表 22 SPCE061A 系統(tǒng)的特性參數(shù) 特性參數(shù) SPCE061A 工作電壓 最大工作速率 CPU 16 位 μ’nSP? SRAM 容量 2K 字 ROM 容量（字） 32K 閃存 ROM 并行 I/O 端 口 A IOA150 并行 I/O 端口 B IOB150 音頻輸出方式 DACx2 中斷源 TimerA/B 時基信號發(fā)生器 外部中斷 觸鍵喚醒 喚醒源 IOA70 其他中斷源 定時器 /計數(shù)器 雙 16 位加計數(shù)定時器 /計數(shù)器 雙通道 PWM 輸出 UART 具備 ADC 7 通道 10 位電壓模 數(shù)轉(zhuǎn)換器（ ADC）和單通道聲音模 數(shù)轉(zhuǎn)換器（ ADC） 串行 SRAM 接口 具備（凌陽格式） 晶振 具備 低電壓復(fù)位 具備 低電壓監(jiān)測 具備 內(nèi)置 ICE 接口 具備 上電復(fù)位 具備 麥克風(fēng)放大器和自動增益 控制 單通道 節(jié)電功能 具備 中斷控制功能 具備 觸鍵喚醒功能 具備 基于單片機(jī)的電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計 12 SPCE061A 功能說明 （ 1） 處理器 SPCE061A 配備了凌陽科技開發(fā)的最新的 16位微處理器 μ39。nSP?。 8 個寄存器參與μ39。nSP?： R1 R4 的（通用寄存器）， PC（程序計數(shù)器）， SP（堆棧指針），基本指針（ BP）和 SR（段寄存器）。 該 中斷包括三個 FIQs（快速中斷請求）和 8 個 IRQ（中斷請求） ， 以及一個軟件中斷。此外，高性能的硬件乘法器 和 FIR 濾波器的能力以減少軟件乘法加載 [9]。 （ 2） 內(nèi)存 a． 靜態(tài)存儲器 擁有 2K 字的 SRAM（包括堆棧 區(qū) ），訪問兩個 CPU 時鐘周期的速度介于 $0000 到$07FF。 b． 閃存 快閃記憶體（ $008000? $00FFFF）是一種高速記憶體， 是 訪問兩個 CPU 時鐘周期的速度。使用 IDE 工具 完成 閃存擦除和程序的功能。 （ 3） 鎖相環(huán)，時鐘，電源模式 a． PLL（鎖相環(huán)） PLL 的目的是提供一個基本頻率（ 32768Hz）和抽 取 頻率 到 系統(tǒng) 時鐘（振蕩頻率）。 默認(rèn)鎖相環(huán)頻率為 。 b． 系統(tǒng)時鐘 基本上，系統(tǒng)時鐘是由 PLL和程序 由 Port_SystemClock（ W）來確定時鐘頻率 系統(tǒng)。如果沒有指定 ， 默認(rèn)的系統(tǒng)時鐘振蕩頻率 = 的和 八分之一的 CPU時鐘振蕩頻率。 最初 八分之一的 CPU 時鐘振蕩頻率后，系統(tǒng)醒來并調(diào)整到所需的 CPU 時鐘的編程Port_SystemClock（ W）。這避免了閃存 ROM 讀取失敗時系統(tǒng)醒來。 c． 32768Hz實時時鐘 實時時鐘（ RTC）通常用于手表，時鐘或其他相關(guān)產(chǎn)品的時間。加載在 SPCE061A的 一個 2Hz時鐘（ 1/2 秒）函數(shù)。 RTC 的計數(shù)時間以及醒來時， CPU最高時鐘發(fā)生。是由于時鐘產(chǎn)生的每 秒，時 間可追溯這些數(shù)字對 RTC 的發(fā)生。此外， SPCE061A 的支持 32768Hz振蕩器模式和強大的 auto_weak模式。在強大的模式， 32768Hz振蕩始終運行在最高功耗。但是，在 auto_weak模式， 它運行的第一個 750 強模式秒和更改回自動模式 auto_weak保存的權(quán)力。 （ 4） 功率節(jié)省模式 該 SPCE061A 的還提供了省電模式（待機(jī)模式）用于低功耗應(yīng)用的需求。要進(jìn)入待機(jī)模式下，所需的鍵喚醒端口（ IOA [7:0]）必須被配置為輸入的第一個。和閱讀Port_IOA_Latch（ R）的鎖存 IOA 前的狀態(tài)進(jìn)入 待機(jī)模式。還記得讓對應(yīng)的中斷源（ s）為喚醒。在此之后， CPU時鐘停止時鐘寄存器（ b0? b2 的 Port_SystemClock（ W））進(jìn)基于單片機(jī)的電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計 13 入待機(jī)模式。在這種模式下，靜態(tài)存儲器和 I/O 留在 CPU 的到以前的狀態(tài)正喚醒。在SPCE061A 的該喚醒來源包括港口 IOA70 和 IRQ1IRQ6。 隨著 SPCE061A 喚醒后，該組繼續(xù)執(zhí)行程序。程序員也可以啟用或禁用 32768Hz振蕩時的 CPU處于待機(jī)模式 [10]。 （ 5） 低電壓檢測和低電壓復(fù)位 a． 低電壓檢測（ LVD）認(rèn)證 有兩個 電壓 級別選擇：為 。這些都可 通過 Port_LVD_Ctrl（ W） 進(jìn)行控制 。假設(shè) VLVD=。當(dāng)電壓下降 ， 那么 對 Port_LVD_Ctrl b15讀 數(shù)就 高。在這種狀態(tài)，可以設(shè)計程序以應(yīng)對這種情況。 b． 低電壓復(fù)位 除了 低電壓檢測 ， SPCE061A 的另一個重要的功能 是 低電壓復(fù)位（ LVR） 。 那么 有了 LVR 功能，電壓下降為低于 時會在 連續(xù) 4 個時鐘周期 后產(chǎn)生 一 個 復(fù)位信號 完成復(fù)位系統(tǒng)的操作。 無 LVR，故障時 CPU變得不穩(wěn)定，工作電壓下降為 。 （ 6） 中斷 SPCE061A有 14個中斷源，分為兩種類型， FIQ（快速 中斷請求）和 IRQ（中斷請求）。 FIQ的優(yōu)先權(quán)高于 IRQ。 FIQ是高優(yōu)先級中斷而 IRQ是低優(yōu)先級之一。 一個 IRQ，可以通過FIQ中斷，而不是 通過 其他的 IRQ。一個 FIQ不能中斷任何其他中斷源 。 表 23 SPCE061A的 中斷源 中斷源 中斷優(yōu)先級 優(yōu)先級 Fosc/1024 溢出信號 FIQ/IRQ0 高 Timer A 溢出信號 FIQ/IRQ1 高 Timer B 溢出信號 FIQ/IRQ2 高 外部時鐘源輸入信號 EXT2 IRQ3 低 外部時鐘源輸入信號 EXT1 IRQ3 低 觸鍵喚醒信號 IRQ3 低 4096Hz時基信號 IRQ4 低 2048Hz時基信號 IRQ4 低 1024Hz時基信號 IRQ4 低 4Hz時基信號 IRQ5 低 2Hz時基信號 IRQ5 低 頻選信號 TMB1 IRQ6 低 頻選信號 TMB2 IRQ6 低 UART 傳輸中斷 IRQ7 低 （ 7） 輸入 /輸出端口 SPCE061A 內(nèi)置 的兩個 I/O 端口 ， A 口 和 B 口 。 A 口 具有 普通的 I/O 可編程喚醒功能。除了定期的 IO 功能， B 口還可以執(zhí)行某些引腳 的 一些特殊功能。假設(shè)工作電壓在 運行（ VDD）和 VDDIO（ 用于 I/O 電源）從至 （ VDD）至 。 在這種情況下，I/O 板是從 0V通過 VDDIO 控制的。 然而 IOB13 和 IOB14 操作建議在待機(jī)狀態(tài) =模式，否則這兩個內(nèi)部 端口會 漏電 。 基于單片機(jī)的電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計 14 雖然數(shù)據(jù)可以從不同的地方寫入相同的寄存器通過 Port_Data和 Port_Buffer， 緩沖區(qū)（ R）和數(shù)據(jù)（ R） 。 IOA [7:0]是關(guān)鍵喚醒端口。要激活鍵喚醒功能，閂鎖 PORT_IOA_Latch是 數(shù)據(jù)使喚醒功能的關(guān)鍵。喚醒時，就會觸發(fā)該門的狀態(tài)在不同的時間鎖定。除了一個普通的 I/O 端口， PORTB 的帶有一些特殊功 能。 PORTB 的一些 特殊功能的摘要列舉如下： 表 24 B 口 的 特殊功能 端口 B 特殊功能 功能說明 標(biāo)注 IOB0 SCK 時鐘串行接口 參照見串口部分 IOB1 SDA 數(shù)據(jù)串行接口 參照見串口部分 IOB2 EXT1 外部中斷源 1（負(fù)邊沿觸發(fā)） IOB2 設(shè)置為輸入模式 IOB2 反饋輸出 1 與 IOB4 工程之間，增加了 RC 電路來得到一個振蕩器來 EXT1中斷 IOB2 設(shè)置為反向輸出 IOB3 EXT2 外部中斷源 2 IOB3 設(shè)置為輸入模式 IOB3 反饋輸出 2 與 IOB5工程之間增加了 RC 電路來 得到一個振蕩器來的 EXT2中斷 IOB3 設(shè)置為反向輸出 IOB4 反饋輸入 1 IOB5 反饋輸入 2 IOB7 Rx UART 接收器 參照看到的 UART 部分 IOB8 APWMAO TimerA 的 PWM 輸出 參照定時器 /計數(shù)器部分 IOB9 BPWMAO TimerB 的 PWM 輸出 參照定時器 /計數(shù)器部分 IOB10 Tx UART 發(fā)送器 參照 UART 部分 參照上表，在 IOB2， IOB3， IOB4 配置，和 IOB5 涉及反饋功能，其中一個振蕩器頻率可從 EXT1（ EXT2 文件），通過簡單地增加 RC 電路與 IOB2（ IOB3）和 IOB4（ IOB5）。 （ 8） 定時 /計數(shù)器 SPCE061A 提供了兩個 16 位定時器 /計數(shù)器，定時器 A 和定時器 B。定時器 A 被稱為通用計數(shù)器。定時器 B 是一個通用計數(shù)器。定時器 A 的時鐘源來從時鐘源和時鐘源組合 B， 在定時器 B 的時鐘源給出 C，當(dāng)計時器溢出，一個 INT 信號發(fā)送到 CPU 的產(chǎn)生超時信號 。 表 25 SPCE061A 的 定時 /計數(shù)器 時鐘源 A 時鐘源 B 時鐘源 C Fosc/2 2048Hz Fosc/2 Fosc/256 1024Hz Fosc/256 32768Hz 256Hz 32768Hz 8192Hz TMB1 8192Hz 4069Hz 4Hz 4069Hz 1 2Hz 1 0 1 0 EXT1 EXT2 EXT1 基于單片機(jī)的電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計 15 3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 電壓傳感器的選擇 和設(shè)計 霍爾元件的工作原理 所謂霍爾效應(yīng)，是指磁場作用于載流金屬導(dǎo)體、半導(dǎo)體中的載流子時，產(chǎn)生橫向電位差的物理現(xiàn)象。金屬的霍爾效應(yīng)是 1879 年被美國物理學(xué)家霍爾發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)電流通過金屬箔片時 ， 若在垂直于電流的方向施加磁場，則金屬箔片兩側(cè)面會出現(xiàn)橫向電位差。半導(dǎo)體中的霍爾效應(yīng)比金屬箔片中更為明 顯，而鐵磁金屬在居里溫度以下將呈現(xiàn)極強的霍爾效應(yīng)。 半導(dǎo)體薄片置于磁感應(yīng)強度為 B 的磁場中，磁場方向垂直于薄片，如圖所示。當(dāng)有電流 I 流過薄片時，在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電動勢 EH，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，該電動勢稱為霍爾電勢，上述半導(dǎo)體薄片稱為霍爾元件。 原理 （如圖 31） 簡述如下：激勵電流 I 從 a、 b 端流入，磁場 B 由正上方作用于薄片 ， 這時電子 e 的運動方向與電流方向相反，將受到洛侖茲力 FL的作用，向內(nèi)側(cè)偏移，該側(cè)形成電子的堆積，從而在薄片的 c、 d 方向產(chǎn)生電場 E。電子積累得越多， FE也越大，在半導(dǎo)體薄 片 c、 d 方向的端面之間建立的電動勢 EH 就是霍爾電勢。 流入激勵電流端的電流 I 越大、作用在薄片上的磁場強度 B 越強，霍爾電勢也就越高。磁場方向相反，霍爾電勢的方向也隨之改變，因此霍爾傳感器能用于測量靜態(tài)磁場或交變磁場。 利用霍爾效應(yīng)可以設(shè)計制成多種傳感器。 假如磁感應(yīng)強度 B 不垂直于霍爾元件，而是與其法線成某一角度 α?xí)r，實際上是作用于霍爾元件上的有效磁感應(yīng)強度是其法線方向（與薄片垂直的方向）的分量，即 Bcosα，這時的 霍爾 電動勢 EH 的基本關(guān)系為 ： EH=KHIBcosα 式中 KH— 霍爾系數(shù)； I— 通過的電流 ； B— 垂直 于 I 的磁感應(yīng)強度 。 圖 31 霍爾元件的原理 圖 由于通電導(dǎo)線周圍存在磁場，其大小與導(dǎo)線中的電流成正比，故可以利用霍爾元件測量出磁場，就可確定導(dǎo)線電流的大小。利用這一原理可以設(shè)計制成霍爾基于單片機(jī)的電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計 16 電流傳感器 。其優(yōu)點是不與被測電路發(fā)生電接觸，不影響被測電路，不消耗被測電源的功率，特別適合于大電流傳感 [11]。 如果把霍爾元件集成的開關(guān)按預(yù)定位置有規(guī)律地布置在物體上，當(dāng)裝在運動物體上的永磁體經(jīng)過它時，可以從測量電路上測得脈沖信號。根據(jù)脈沖信號列可以傳感出該運動物體的位移。若測出單位時間內(nèi)發(fā)出的脈沖數(shù)，則可以確定其運動 速度 [12]。 霍爾電壓傳感器的選擇 LV28P 霍爾電壓傳感器， LV系列 霍爾電壓傳感器 是應(yīng)用霍爾效應(yīng)的閉環(huán)（補償）電壓傳感器 ， 符合 94－ V0 標(biāo)準(zhǔn)的絕緣外殼，對于電壓測量原邊電流與被測電壓的比一定要通過一個由用戶選擇的外部電阻確定，并串聯(lián)在傳感器原邊回路上。其優(yōu)點在于：出色的精度，良好的線性度，低溫漂，最佳的反應(yīng)時間，寬頻帶，無插入損壞，抗干擾能力強。 霍爾電壓傳感器 的 原邊回路和副邊回路之間高度絕緣隔離，可用于測量直流、交流、