【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 平變?yōu)楦唠娖綍r(shí)表示SPI操作結(jié)束。所以每次操作SPI時(shí)CS必須出現(xiàn)下降沿，CS出現(xiàn)上升沿時(shí)表示SPI操作結(jié)束。DIN：串行數(shù)據(jù)輸入，用于把用戶的數(shù)據(jù)傳輸?shù)紸TT7026。DOUT：串行數(shù)據(jù)輸出，用于從ATT7026寄存器讀出數(shù)據(jù)。SCLK：串行時(shí)鐘，控制數(shù)據(jù)移出或者串行口得傳輸率。上升沿放數(shù)據(jù)，下降沿取數(shù)據(jù)。SCLK下降沿時(shí)將DIN上的數(shù)據(jù)采樣到ATT7026中，SCLK上升沿時(shí)將ATT7026的數(shù)據(jù)放置于DOUT上輸出。167。 互感器電路設(shè)計(jì)三相四線制相電壓是220V，線電壓是380V。由于電量計(jì)量芯片ATT7026的輸入電壓范圍為0~1V，所以需要使用電壓、電流互感器電路，將工作電流、電壓降低，然后作為ATT7026的輸入。167。 電壓互感器電壓互感器相當(dāng)于一個(gè)升壓變壓器，可起到降壓和隔離的作用。本設(shè)計(jì)選用西安銥星科技有限公司生產(chǎn)的SPT204B測(cè)量型電壓互感器來(lái)組建電壓互感器電路。SPT204B是一種電流型電壓互感器，推薦使用狀態(tài)為1mA:1mA。技術(shù)特點(diǎn)及相關(guān)參數(shù)：電磁隔離，精度高，無(wú)漂移；MTBF10萬(wàn)小時(shí)；全樹(shù)脂密封，可靠性高；工作溫度－25℃～＋75℃；隔離耐壓AC2500V/1min；2倍過(guò)載；輸入電流1mA（外接限流電阻）；屏蔽型，抗干擾能力強(qiáng)；輸出電流1mA；頻響20～50KHZ，尤其適合工頻信號(hào)檢測(cè)；％，耐沖擊性強(qiáng)；相差小于５分（補(bǔ)償后）；小巧輕便，能直接焊接在印刷線路板上；對(duì)應(yīng)型號(hào)SPT204B。電壓互感器應(yīng)用電路如圖211所示：SPT254B R1 Ii Io Ui R2 Uo 圖211 電壓互感器應(yīng)用電路由于三相四線制相電壓是220V，選取R1=220KΩ使原邊電流Ii為1mA，則副邊也會(huì)感應(yīng)出一個(gè)相同的電流Io=Ii=1mA。根據(jù)Uo=1mAR2，則選擇合適的輸出電阻R2，即可獲得所需的輸出電壓Uo。由于電量計(jì)量芯片ATT7026的工作電壓為0~1V，可選擇R2=100Ω，使輸出電壓Uo=1mAR2=1mA500Ω=。所用電阻均要求溫度系數(shù)小于50PPM。電壓互感器電路圖212所示：圖212 電壓互感器電路圖電路中有電阻進(jìn)行限流及電容濾波，能夠保證其安全性和穩(wěn)定性，V2P/V2N為連接A相電壓信道正、負(fù)模擬輸入引腳，REFOUT為基準(zhǔn)電壓輸出，是電量計(jì)量芯片用做外部信號(hào)的直流偏置。167。 電流互感器本設(shè)計(jì)選用西安銥星科技有限公司生產(chǎn)的SCT測(cè)量型電流互感器來(lái)組建電流互感器電路。SCT系列精密電流互感器的技術(shù)特點(diǎn)及相關(guān)參數(shù)：電磁隔離，精度高，無(wú)漂移；MTBF10萬(wàn)小時(shí)；全樹(shù)脂密封，可靠性高；工作溫度－25℃～＋75℃；隔離耐壓AC2500V/1min；頻響20～50KHZ，尤其適合工頻信號(hào)檢測(cè)；輸入電流5A、10A、20A、30A；過(guò)載范圍：2倍過(guò)載，可保護(hù)精度；、5mA、10mA、15mA；；％，耐沖擊性強(qiáng)；相差小于5分（補(bǔ)償后）；小巧輕便，能直接焊接在印刷線路板上。 圖213電流互感器應(yīng)用電路電流互感器應(yīng)用電路如圖213所示。根據(jù)Uo=5mARl，則選擇合適的輸出電阻Rl，即可獲得所需的輸出電壓Uo。由于電量計(jì)量芯片ATT7026的輸入電壓為0~1V，可選擇R l=20Ω，使輸出電壓Uo=1mARl=5mA20Ω=。所用電阻均要求溫度系數(shù)小于50PPM。電流互感器電路圖214所示：圖214 電流互感器電路167。 復(fù)位電路復(fù)位電路選用電阻和電容構(gòu)成 RC復(fù)位電路，為RST引腳提供復(fù)位信號(hào)。RC監(jiān)控復(fù)位電路如圖215所示：圖215 RC復(fù)位電路單片機(jī)上電復(fù)位過(guò)程：RST保持兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)自動(dòng)復(fù)位。上電瞬間，電容充電電流最大，電容相當(dāng)于短路，RST引腳上為高電平，自動(dòng)復(fù)位；然后電源通過(guò)電阻對(duì)電容充電，RST端電壓慢慢下降。當(dāng)電容兩端的電壓達(dá)到電源電壓時(shí)，電容充電電流為零，電容相當(dāng)于開(kāi)路，RST端降為低電平，單片機(jī)開(kāi)始正常工作。ATT7026復(fù)位過(guò)程：硬件復(fù)位通過(guò)外部引腳RESET完成。RESET引腳內(nèi)部有300K上拉電阻，所以ATT7026正常工作時(shí)RESET為高電平。ATT7026 ，由單片機(jī)邏輯控制進(jìn)行對(duì)電量計(jì)量芯片的復(fù)位控制。當(dāng)RESET出現(xiàn)大于20微秒的低電平時(shí)，ATT7026進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。當(dāng)RESET變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，ATT7026將從復(fù)位狀態(tài)進(jìn)入正常工作狀態(tài)。ATT7026在復(fù)位狀態(tài)下SIG為高電平。當(dāng)ATT7026從復(fù)位狀態(tài)進(jìn)入正常工作狀態(tài)后，大約經(jīng)過(guò)600181。s SIG為低電平。此時(shí)，方可寫(xiě)入校表數(shù)據(jù)。一旦寫(xiě)入校表數(shù)據(jù)后，SIG又會(huì)立刻變?yōu)楦唠娖?。選擇R=10KΩ，C=，即可同時(shí)滿足主控制單片機(jī)和電量計(jì)量芯片的正常復(fù)位需要。167。 +5V電壓設(shè)計(jì)ATT7026正常工作電源電壓為+5V，需設(shè)計(jì)一個(gè)由220V交流電路產(chǎn)生+5V電壓的電路，考慮到諧波的污染，因此連接的是三相220V交流電，然后經(jīng)過(guò)變壓、整流、和穩(wěn)壓過(guò)程才能產(chǎn)生理想電壓，于是此電路要由這三部分組成。本電路的核心部件選用LM7805穩(wěn)壓芯片， LM7805為3端正穩(wěn)壓電路，LM7805表示輸出電壓為+5V，TO220封裝,應(yīng)用范圍廣，內(nèi)含過(guò)流、過(guò)熱和過(guò)載保護(hù)電路。帶散熱片時(shí)，輸出電流可達(dá)1A，雖然是固定穩(wěn)壓電路，但使用外接元件，可獲得不同的電壓和電流。LM7805主要特點(diǎn)：輸出電流可達(dá)1A；輸出電壓有5V；過(guò)熱保護(hù)；短路保護(hù)；輸出晶體管SOA保護(hù)；極限值（Ta=25℃；V1—輸入電壓35V（Vo=5V~18V）；工作結(jié)溫范圍：0℃~125℃；貯存溫度范圍：65℃~150℃。+5V穩(wěn)定電壓輸出電路線路設(shè)計(jì)如圖216所示變壓部分是一個(gè)220V/12V的變壓器，經(jīng)過(guò)橋式整流電路，產(chǎn)生直流電壓，經(jīng)電容和LM7805濾波穩(wěn)壓后，就產(chǎn)生了穩(wěn)定的直流+5V電壓。另外，在變壓器一次側(cè)并聯(lián)了壓敏電阻，正常工作時(shí)處于高阻狀態(tài)，無(wú)電流通過(guò)。若兩工作電流急劇增大端高于額定電壓，則迅速擊穿，由高阻態(tài)變?yōu)榈妥钁B(tài)，切斷芯片電源供應(yīng)。圖216 +5V電壓輸出電路167。 小結(jié)本章首先詳細(xì)介紹計(jì)量芯片ATT7026使用方法，包括管腳的功能介紹、內(nèi)部的模塊分布及有關(guān)參數(shù)的測(cè)量方法。通過(guò)這些介紹，使讀者對(duì)該芯片有個(gè)詳細(xì)的了解。接著對(duì)電壓電流檢測(cè)電路、復(fù)位電路、電源電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)。這些電路都是為ATT7026在整個(gè)模塊中的功能實(shí)現(xiàn)服務(wù)的。第3章 電量計(jì)量軟件模塊的設(shè)計(jì)ATT7026支持全數(shù)字校表，即軟件校表。經(jīng)過(guò)校正的儀表。在本設(shè)計(jì)中選擇軟件校表方式，SCF、S0、S1應(yīng)全部接高電平或者全部懸空不接。167。 軟件校表設(shè)計(jì)167。 寄存器定義表31 校表寄存器定義地址標(biāo)識(shí)符功能描述0x1BUgainAA相電壓校正0x1CUgainBB相電壓校正0x1DUgainCC相電壓校正0x1FIstartup啟動(dòng)電流0x26IgainAA相電流校正0x27IgainBB相電流校正0x28IgainCC相電流校正表32 計(jì)量參數(shù)寄存器定義寄存器名稱功能描述第一相電壓有效值24 位，代表第一相電壓有效值。地址：000D第二相電壓有效值24 位，代表第二相電壓有效值。地址：000E第三相電壓有效值24 位，代表第三相電壓有效值。地址：000F第一相電流有效值24 位，代表第一相電流有效值。地址：0010第二相電流有效值24 位，代表第二相電流有效值。地址：0011第三相電流有效值24 位，代表第三相電流有效值。地址：0012三相電流之和有效值24 位，代表第三相電流之和有效值。地址：0013三相四線時(shí)，在三相平衡負(fù)載情況下，三相電流瞬時(shí)值之和應(yīng)該是零，提供三相瞬時(shí)電流和之均方根可以檢測(cè)這一狀態(tài)。167。 參數(shù)計(jì)算電流Ib經(jīng)電流互感器后對(duì)應(yīng)到輸入通道上的電壓有效值應(yīng)該在100mv左右，而電壓Un經(jīng)電壓互感器或者電阻分壓網(wǎng)絡(luò)后對(duì)應(yīng)到輸入通道上的電壓有效值應(yīng)該在500mv左右。下面公式中的增益G是指ATT7026的ADC增益系數(shù)。(1)電流增益校正 IgainA、IgainB、IgainC在Igain=0 時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)表上讀出實(shí)際輸入電流有效值Ir，通過(guò)SPI 口讀出測(cè)量電流有效值寄存器的值為DataI已知：實(shí)際輸入電流有效值Irms測(cè)量電流有效值：Irms＝DataI*/ （31）計(jì)算公式：Igain=Ir/Irms1 （32）如果Igain=0，則 Igain=INT[Igain*] （33）否則Igain0，則Igain=INT[+Igain*] （34）(2)電壓增益校正 UgainA、UgainB、UgainC在Ugain=0 時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)表上讀出實(shí)際輸入電壓有效值Ur，通過(guò)SPI 口讀出測(cè)量電壓有效值寄存器的值為DataU。實(shí)際輸入電壓有效值Ur測(cè)量電壓有效值：Uc＝DataU/ （35）計(jì)算公式：Ugain=Ur/(Uc*)1 （36）如果Ugain=0，則 Ugain=INT[Ugain*] （37）否則Ugain0，則 Ugain=INT[+Ugain*] （38）ATT7026校表程序：(1) 寫(xiě)A、B、C相電流校正，程序流程如圖32。(2) 寫(xiě)A、B、C 相電壓校正，程序流程如圖33。開(kāi)始讀電流寄存器值DataI三相電流有效值計(jì)算Irms計(jì)算三相電流校正值IgainIgain=0結(jié)束 分別寫(xiě)入三相電流校正值Igain=INT[Igain*] Igain=INT[+Igain*] 圖32 電流校正流程圖開(kāi)始讀電壓寄存器值DataU三相電壓有效值計(jì)算Uc計(jì)算三相電壓校正值UgainUgain=0NIgain=INT[Ugain*] Ugain=INT[+Ugain*] Y分別寫(xiě)入三相電流校正值結(jié)束 圖33 電壓校正程序流程圖 167。 SPI通信軟件設(shè)計(jì)ATT7026內(nèi)部集成了一個(gè)SPI串行通訊接口。SPI接口采用從屬方式工作，使用2條控制線（CS、SCLK）和兩條數(shù)據(jù)線（DIN、DOUT）。167。 SPI讀操作ATT7026中的計(jì)量參數(shù)以及校表參數(shù)寄存器是通過(guò)SPI提供給外部MCU。 SPI接口讀操作時(shí)序圖如圖34所示：圖34 讀操作時(shí)序圖命令格式說(shuō)明：76543210Bit7: 0 表示讀命令，用于外部MCU讀取ATT7026的計(jì)量數(shù)據(jù)；Bit7: 1 表示寫(xiě)命令，用于更新校表數(shù)據(jù)；Bit6：0: 表示數(shù)據(jù)地址，參照參數(shù)輸出部分的寄存器定義部分。工作過(guò)程：先通過(guò)SPI 寫(xiě)入1個(gè)8 Bits的命令字，可能需要一個(gè)等待時(shí)間，然后才能通過(guò)SPI 讀取24 Bits的數(shù)據(jù)。在SCLK低于200KHz時(shí)，可以不需要等待，即等待時(shí)間為0μs；當(dāng)SCLK頻率高于200KHz時(shí)，則需要等待大約3us。注意：發(fā)送命令時(shí)MSB在前，LSB在后。接收數(shù)據(jù)時(shí)也是MSB 在前，LSB在后。SCLK為高時(shí)更新DIN或DOUT上的數(shù)據(jù)，每個(gè)寄存器的讀或?qū)懶璨僮饕淮蜟S。SPI讀操作程序框圖如圖35所示。SPI寫(xiě)操作寫(xiě)入一個(gè)8 bits命令字通過(guò) SPI讀取24 Bits數(shù)據(jù)SPI讀操作結(jié)束圖35 SPI讀操作程序框圖SPI讀操作程序如下： Read SPI (Byte Com, UINT Data) {uchar n。 CS=1。 SCLK=0。 CS=0。 for(n=7。n=0。n) //發(fā)送8字節(jié)指令到SPI {SCLK=1。DIN=。 nop。 nop。 nop。 SCLK=0。 }Delay(3)。 //延時(shí)3us for(n=23,Data=0。n=0。n) //從SPI上讀取24個(gè)字節(jié) {SCLK=1。 =DOUT。nop。 nop。 nop。 SCLK=0。 } CS=1。 return (Data)。 }167。 SPI寫(xiě)操作校表數(shù)據(jù)是外部MCU通過(guò)SPI寫(xiě)到ATT7026中的。SPI接口寫(xiě)操作時(shí)序圖如圖36所示：圖36 寫(xiě)操作時(shí)序圖命令格式說(shuō)明：765432107/6: 1 0 表示寫(xiě)命令，用于更新校表數(shù)據(jù)。7/6: 1 1 表示寫(xiě)入特殊命令字。7: 0 表示讀命令，用于外部MCU 讀取ATT7026 的計(jì)量數(shù)據(jù)。