【正文】 (2)Terminal 型固定臺應(yīng)用 GTM900 應(yīng)用于 Terminal 型固定臺時，需外接 CPU。 Terminal 型固定臺應(yīng)用的邏輯框圖如圖 24 所示 AUDIO 天 線 UART SIM IRDA POWER 圖 24 Terminal 型邏輯框圖 (3)Phone 型固定臺應(yīng)用 GTM900 應(yīng)用于 Phone 型固定臺時，外部需要增加鍵盤和 LCD。 Phone 型固定臺應(yīng)用的邏輯框圖如圖 25 所示。用戶可根據(jù)具體需要，開發(fā)相應(yīng)的鍵盤、 LCD 模塊以及其他結(jié)構(gòu)。 電氣特性 （ 1）極限應(yīng)用條件 GTM900 的極限應(yīng)用條件如表 23 所示。 20xx V （ 2）電源特性 無 線 模 塊 采樣、開關(guān) 機檢測等 IRDA SIM POWER CPU LCD 串口 電池充放電 及電池管理 AUDIO KEYPAD 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 10 輸入電源 GTM900 的輸入電源要求如表 24 所示。 表 25 工作電流要求 工作模式 最小值 典型值 最大值 單位 空閑狀態(tài) mA 通話狀態(tài) 250 mA GPRS 數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài) 350(GPRS4+1) mA 關(guān)機狀態(tài) 50 μA MSP430F149 單片機 本設(shè)計采用 MSP430F149 單片機作為核心部件。 看門狗定時器 Watch Timer，可用作通用定時器。 帶有 7 個捕獲 /比較寄存器的 16 位定時器 Timer_B7。 四個 8 位并行端口 。 模擬比較器 pator_A。 兩通道串行通信接口可用于異步或同步 (USART0、 USA1T1)。 MSP430F149 的特點 [5] (1)低電壓 (電壓范圍是 )，超低功耗 ( 1MHz 280uA)。在休眠條件下上作電流只有 。 (3)使用中斷請求將 CPU 從低功耗模式下喚醒時間： 6us。 MSP430F149 為 16 位 RISC 結(jié)構(gòu)，指令周期為 150ns。 A/D 轉(zhuǎn)換器具有采 樣保持和自動掃描特點。 (7)方便的調(diào)試功能。通過集成的 IDE 開發(fā)環(huán)境，使用戶很容易調(diào)試程序 [8]。 (10)串口通信模塊， USART0 USART1。 (12)安全熔絲的程序代碼保護。 16 位定時器可以用作看門狗定時器，實現(xiàn)在秒數(shù)量級上的定時。另外，定時器還具有捕獲模式，我們可以通過定時器的捕獲功能實現(xiàn)各種測量，比如脈沖寬度測量。轉(zhuǎn)換數(shù)值在輸入信號大于等于 Vr+時為滿量程，小于等于 Vr時為 ‘ 0’?？梢栽趩瓮ǖ郎蠈崿F(xiàn)單次轉(zhuǎn)換或多次轉(zhuǎn)換，也可以在序列通 道上實現(xiàn)單次轉(zhuǎn)換或重復(fù)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換的結(jié)果保存在 16 個轉(zhuǎn)換寄存器中，這樣 ADC12 可以進行多次轉(zhuǎn)換而不需要軟件干頂，這一點提高了系統(tǒng)性能，也減少了軟件開銷。 ATT7022B 集成了六路二階 sigmadelta ADC、參考電壓電路以及所有功率、能量、有效值、功率因數(shù)以及頻率測量的數(shù)字信號處理等電路。 ATT7022B 支持全數(shù)字域的增益、相位校正，即純軟件校表。詳細(xì)校表方法請參考第三部分校表方法。 ATT7022B 提供兩類視在能量輸出， RMS 視在能量以及 PQS 視在能量， CF3 和石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 13 CF4 也可被配置為視在能量脈沖輸出。 SPI具體規(guī)格參見后面第四部分的詳細(xì)說明。 ATT7022B 內(nèi)部的電壓監(jiān)測電路可以保證加電和斷電時正常工作。 1RESET 輸入， ATT7022B 復(fù)位管腳低電平有效內(nèi)部有 47K 上拉電阻 2 SIG 輸出， ATT7022B 上電復(fù)位或者異常原因重新啟動時， SIG 將變?yōu)榈碗娖?。完全差動輸入?式，正常工作最大輸入 Vpp 為 177。 6V 5REFCAP 輸出，基準(zhǔn) ，可以外接；該引腳應(yīng)使用 10uF 電容并聯(lián) 電容進行去耦 6,7 V3P/V3N 輸入， B 相電流信道正，負(fù)模擬輸入引腳。兩個引腳內(nèi)部都有 ESD 保護電路 ,最大承受電 壓為 177。完全差動輸入方 式，正常工作最大輸入 Vpp 為 177。 6V 11 REFOUT 輸出 ,基準(zhǔn)電壓輸出，用作外部信號的直流偏置 12 AVCC 電源，該引腳提供 ATT7022B 模擬電路的電源，正常工作電源電壓應(yīng)保持在 5V177。完全差動輸入方式，正常工作最大輸入 Vpp 為 177。 6V 15 AGND 電源，模擬電路 (即 ADC 和基準(zhǔn)源 )的接地參考點 16,17 V4P/V4N 輸入， B 相電壓信道的正、負(fù)模擬輸入引腳。 ，兩個引腳內(nèi)部都有 ESD 保護電路 ,最大承受電壓為177。 5%，為使電源的紋波和噪聲減小至最低程度，該引腳應(yīng)使用 10uF 電容并聯(lián) 電容進行去耦 19,20 V6P/V6N 輸入， C 相電壓信道的正、負(fù)模擬輸入引腳。 ，兩個引腳內(nèi)部都有 ESD 保護電路 ,最大承受電壓為177。完全差動輸入方式，正常工作最大輸入 Vpp 為 177。 6V 23GND 電源，數(shù)字地引腳 24TEST 輸入 測試管腳，正常應(yīng)用接地。內(nèi)部 300K 上拉電阻 27CF1 輸出，有功電能脈沖輸出，其頻率反映合相平 均有功功率的大小，常用于儀表有功功率的校驗，也可以用作有功電能計量 28CF2 輸出，無功電能脈沖輸出，其頻率反映合相平均無功功率的大小，常用于儀表無功功率的校驗也可以用作無功電能計量 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 16 29 NC 不連接 30CF3 輸出， CF3：基波有功電能脈沖輸出，其頻率反映基波的合相平均有功功率的大小，常用于儀表基波有功功率的校驗，也可以用作基波有功電能計量， CF3 也可配置為 RMS 視在電能脈沖輸出 31CF4 輸出， CF4:基波無功電能脈沖輸出 ,其頻率反映基波的合相平均無功功率的大小 ,常用于儀表基波無功功率的 校驗 ,也可以用作基波無功電能計量。 32NC 不連接 33VDD 電源內(nèi)核電源輸出 。 5%，該引腳應(yīng)使用 10uF 電容并聯(lián) 電容進行去耦 35CS 輸入 ， SPI 片選信號，低電平有效，內(nèi)部上拉 200K 電阻 36 SCLK 輸入， SPI 串行時鐘輸入 (施密特 )，注意：上升沿放數(shù)據(jù)，下降沿取數(shù)據(jù) 37 DIN 輸入 ， SPI 串行數(shù)據(jù)輸入 (施密特 )，內(nèi)部下拉 200K 電阻 38 DOUT 輸出 SPI 串行數(shù)據(jù)輸出， CS 為高時高阻輸出 39 VDD 電源 ，內(nèi)核電源輸出 。 5%，該引腳應(yīng)使用 10uF 電容并聯(lián) 電容進行去耦 42OSCI 輸入系統(tǒng)晶振的輸入端或是外灌系統(tǒng)時鐘輸入晶振頻率 43OSCO 輸出晶振的輸出端 44GND 電源數(shù)字地引腳 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 17 圖 27 ATT7022B 引腳圖 應(yīng)用示意圖 ATT7022B 的應(yīng)用示意圖如 28 所示。 GPRS 模塊采用 GTM900 芯片，實現(xiàn)對實時數(shù)據(jù)和故障診斷數(shù)據(jù)上傳 服務(wù)器，接收服務(wù)器和用戶數(shù)據(jù)，通過短信形式下達命令。數(shù)據(jù)存儲模塊采用 FM24C512 芯片，保存打包的實時電參數(shù)和故障診斷數(shù)據(jù)。 總體方案的設(shè)計 基于 GPRS 非法用電報警系統(tǒng)是由三相專用電能計量芯片 ATT7022B、高性能單片機 MSP430F14 GPRS 模塊 GTM900 和蓄電池參數(shù)采集四大部分及其它輔助電路，如 LED 指示燈、數(shù)據(jù)存儲器 FM24C51 復(fù)位芯片 MAX706S、三端穩(wěn) 壓芯片PL1085ADJ 等組成，并可與上位機通過 UAPT0 通信。 圖 總體硬件框圖 微處理器 MSP430F149 通過握手信號線 SIG、復(fù)位控制線 RESET 和 SPI 口線實現(xiàn)對計量芯片 ATT7022B 的控制和數(shù)據(jù)讀寫，能夠讀取 ATT7022B 內(nèi)所有計量參數(shù)寄存器的數(shù)據(jù)，然后進行有關(guān)數(shù)據(jù)處理，完成電參數(shù)數(shù)據(jù)采集；上位機可通過 UART0與微處理器通信、修改 ATT7022B 內(nèi)寄存器參數(shù)、讀寫數(shù)據(jù)存儲器寄存器值，讀出蓄電池電壓 電流采集 MSP430 F149 ATT 7022B GTM900 上位機 FM24C512 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 19 終端數(shù)據(jù) [11]；微處理器通過 UART1 與 GPRS 模塊通信，并將故障診斷數(shù)據(jù)通過發(fā)送短信方式發(fā)送到固定手機上。蓄電池電壓、電流采集電路將蓄電池電壓和電流信號送入 MSP430F149 內(nèi)部 A/D 轉(zhuǎn)換器進行實時采集 。為了提高電源的可靠性，電源模塊分為計量工作電源和微處理器工作電源 2 個部分。 DCDC 變換器 DCDC converter， 是指在直流電路中將一個電壓值的電能變?yōu)榱硪粋€電壓值的電能的裝置。 AS1111733 是一款輸出電壓值確定的輸入輸出壓差低的穩(wěn)壓管，壓差典型值為1V。 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 21 復(fù)位模塊設(shè)計 復(fù)位電路如圖 所示，復(fù)位芯片 采用 MAX706S。 圖 復(fù)位電路 MAX706S 的電源為 V～ V，低電平復(fù)位輸出，復(fù)位門限為 V； 單片機 系統(tǒng)的工作電壓為 5 V，一般選用器件 MAX706S 作為監(jiān)控電路。綜合以上所 述，根據(jù)電源電壓和復(fù)位輸出信號，在 DSP 系統(tǒng)中可選用 MAX706S 作為監(jiān)控電路。 MR： 人工復(fù)位輸入。 Vcc：電源端。 GND：接地端。當(dāng) PFI 端的輸入電壓低于 V 時， PFO 端輸出低電平。 PFO：門限檢測器輸出端。 WDI：看門狗電路輸入端。 WDI 端的任何一個跳變都使定時器清石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 22 零。受 MR 端和 Vcc 端控制，當(dāng) MR 端電壓低于 V或 Vcc 端電壓低于復(fù)位門限電壓時， RESET 輸出低電平復(fù)位脈沖。當(dāng)電源低于復(fù)位門限或看門狗定時器溢出時， WDO端輸出低電平，否則為高電平。在上電或掉電的過程中， 會產(chǎn)生低電平 。在微處理的控制下， MAX706S 作為看門狗可以防止微處理器的程序跑飛。在上述各種情況下， 輸出持續(xù) 200ms 的低電平。有功、無功電能脈沖輸出 CF CF2 提供瞬時有功、無功功率信息，可以直接接到標(biāo)準(zhǔn)表，進行誤差校正。 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 23 Ua SIG Ub Uc RESET SPI Ia Ib Ic CF1 CF2 圖 電參數(shù)計量框圖 電網(wǎng)相電壓通過電阻分壓方式接入 ATT7022B 相電壓采集引腳，電網(wǎng)相電流通過錳銅電阻實現(xiàn)電流 /電壓轉(zhuǎn)換，接入 ATT7022B 電流采集引腳。 B、 C 相電壓、電流采集電路與 A 相的類似。 電阻 分壓 方式 錳銅 電阻 ATT7022B MSP430F149 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 24 圖 ATT7022B 應(yīng)用電路圖 為了使 ATT7022B 正常工作，在應(yīng)用過程中需要注意以下事項： （ 1）為保證測量精度、芯片第 5 腳 REFC 外接濾波電容應(yīng)盡量靠近管腳，走線粗短，遠(yuǎn)離其它 信號線。 （ 3） VDD 是由芯片內(nèi)部產(chǎn)生，外接濾波電容，不做它用。 （ 4）當(dāng) REVP 為高電平時，說明接線出現(xiàn)問題 [12]。SPI 通信接口包括 CS、 SCLK、 DIN、 DOUT，其中 CS 為片選控制信 號，低電平有效；DIN 為串行數(shù)據(jù)輸入，用于主處理器發(fā)送數(shù)據(jù)到 ATT7022B； DOUT 為串行數(shù)據(jù)輸出，用于從 ATT7022B 讀取數(shù)據(jù)； SCLK 為串行時鐘，控制數(shù)據(jù)的傳輸速率，下降沿觸發(fā)通過 DIN 寫數(shù)據(jù)到 ATT7022B 寄存器，上升沿觸發(fā)通過 DOUT 讀取 ATT7022B 內(nèi)部寄存器數(shù)據(jù)。 由于計量芯片 ATT7022B 電源為 5V，微處理器電源為 ，因此，兩個芯片不能夠直接用線連