CN107782959A - 基于msp430f6736的全soc单相智能电能表 - Google Patents

Abstract

基于MSP430F6736的全SOC单相智能电能表由计量单元，显示单元和时钟单元，其他相关单元组成。该电能表采用SOC芯片MSP430F6736作为控制核心，通过SOC芯片内置A/D和硬件乘法器模块，利用SOC内置RTC模块和温度传感器，内置LCD驱动器实现了液晶显示，最后依托于SOC内部强大的CPU和相应的功能模块实现数据储存RS485通信等功能省去计量芯片、时钟芯片和LCD驱动芯片等关键元器件，简化硬件结构，有效降低整表的物料成本，具有更高的性价比和可靠性。

Description

基于MSP430F6736的全SOC单相智能电能表

所属技术领域

本发明涉及基于 MSP430F6736 的全 SOC 单相智能电能表。

背景技术

目前，电能表的一般采用 MCU 加专用计量芯片、时钟芯片和液晶驱动芯片等外围器件的分立设计方案，计量、时钟、LCD 显示和数据管理功能均由独立芯片完成。其中计量芯片负责对电信号的测量和计量； MCU 通过通信接口从计量芯片获取计量数据，并进行处理； 时钟芯片和液晶驱动芯片则分别实现日历时钟和液晶显示功能。不难发现，电能表的现有设计方案存在集成度低、硬件电路复杂、可靠性差、生产效率低以及成本高的不足。

随着智能电网的全面建设与发展，电能表市场对智能电能表性能的要求进一步提高，同时为了应对市场竞争还要求控制成本、大幅缩小尺寸，因此现有分立设计方案已经不能满足新型电能表的需求。

发明内容

为解决上述问题，本发明设计了基于 MSP430F6736 的全 SOC 单相智能电能表。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是。

基于 MSP430F6736 的全 SOC 单相智能电能表由计量单元，显示单元和时钟单元，其他相关单元组成。

所述计量单元，主要包括电压电流信号采样电路。

所述显示单元， 通过 MSP430F6736 内部集成的 LCD 驱动器直接驱动外部段式液晶模块进行显示。片内LCD 驱动器可工作于静态及 1 － 8MUX 的多选模式。电容用于滤除干扰信号，提高整表的 ESD 和 EMC 性能。

所述时钟单元， 采用 MSP430F6736 集成的硬件 RTC 模块实现日历时钟功能，为了保证该时钟在不同环境温度下的准确性，按照晶振随温度变化的特性曲线对其进行了温度补偿和初始误差校准，以克服RTC 的温度漂移。

所述其他相关单元，采用 MSP430F6736 的增强型通用串行接口 A0作为 RS485通讯接口，采用增强型通用串行接口 A1作为远红外通讯接口，将串行接口 A0 和 A1 均配置为 UART 模式； 将增强型通用串行接口 B1 分别与内卡电路的时钟和数据线连接，将B1 配置为 I2C模式。

本发明的有益效果是，基于 MSP430F6736 的全 SOC 单相智能电能表采用 SOC芯片 MSP430F6736 作为控制核心，通过 SOC 芯片内置 A/D 和硬件乘法器模块以及相应的数学计算实现高精度测量和电能计量功能，利用 SOC 内置RTC 模块和温度传感器实现带温度补偿的日历/时钟功能，利用 SOC 内置 LCD 驱动器实现了液晶显示，最后依托于SOC 内部强大的 CPU 和相应的功能模块实现数据储存、负荷曲线、事件记录、负荷控制、RS485 通信等功能省去计量芯片、时钟芯片和 LCD 驱动芯片等关键元器件，简化硬件结构，并且有效降低了整表的物料成本，具有更高的性价比和可靠性；能够根据不同的应用需求，提供定制化的电能计量功能，具有很强的可扩展性，有利于提高产品的市场竞争力。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是硬件原理框图。

图2是计量采样前端电路图。

图3是LCD 驱动电路图。

具体实施方式

在图1中，系统组成主要由主控部分、电压电流采样模块、液晶显示模块、数据存储模块、通信模块、电源模块等部分构成。系统以 SOC 芯片 MSP430F6736 为控制核心，配合相应的功能模块完成电参数测量等功能。

在图2中，电压通过电阻网络降压和 RC 低通滤波电路输入到 SOC 芯片，由于SOC 芯片支持差分信号输入，所以无需对交流电压信号叠加基准电平。电压采样电路中，电阻 R201-R206是降压电阻，从而在电阻 R211两端产生与输入电压成比例缩小的低电压信号，由于 MSP430F6736 ADC 输入电压幅值不能超过 ±600mV，电阻取值必须使信号降到ADC 输入范围以内。然后电压分压信号经过由 R220、R213和 C214组成的 RC 网络进行抗混叠滤波以滤除干扰信号，最后输入到 SOC 芯片。电流通过锰铜( 火线电流) 或 CT( 零线电流) 、负载电阻和 RC 低通滤波电路输入到SOC 芯片。电流信号首先通过锰铜或电流互感器引入到电流采样电路中，其中电阻 R214和 R234是电流互感器的负载电阻，用于将互感器次级线圈的电流转化为电压信号，同时将信号调整到 ADC 输入范围。电流取样信号经 RC 低通滤波后输入到 SOC 芯片。由于锰铜取样后的信号相当微弱，因此可以设置片上ADC 的 PGA 前端的放大增益为 16 倍，这样信号就能在一个合理的输入范围内了。

在图3中，通过 MSP430F6736 内部集成的 LCD 驱动器直接驱动外部段式液晶模块进行显示。片内LCD 驱动器可工作于静态及 1 － 8MUX 的多选模式。电容用于滤除干扰信号，提高整表的 ESD 和 EMC 性能。SEG0 － SEG16 为段输出，COM0 － COM7 为公共输出，接 LCD 背极； 电容用于滤除干扰信号，提高整表的 ESD 和 EMC 性能。

Claims (5)

1.基MSP430F6736的全SOC单相智能电能表由计量单元，显示单元和时钟单元，其他相关单元组成。

2.根据权利要求1所述的基MSP430F6736的全SOC单相智能电能表，其特征是所述计量单元，主要包括电压电流信号采样电路。

3.根据权利要求1所述的基于MSP430F6736的全SOC单相智能电能表，其特征是所述显示单元， 通过MSP430F6736内部集成的LCD驱动器直接驱动外部段式液晶模块进行显示。

4.根据权利要求1所述的基于MSP430F6736的全SOC单相智能电能表，其特征是所述时钟单元， 采用MSP430F6736集成的硬件RTC模块实现日历时钟功能。

5.根据权利要求1所述的基于MSP430F6736的全SOC单相智能电能表，其特征是所述其他相关单元，采用MSP430F6736的增强型通用串行接口A0作为 RS485通讯接口，采用增强型通用串行接口 A1作为远红外通讯接口，将串行接口A0和A1均配置为UART 模式； 将增强型通用串行接口B1 分别与内卡电路的时钟和数据线连接，将B1 配置为I2C模式。