基于MSP430与ATT7022B的四遥测量模块

1、前言

所谓四遥D 是“遥测、遥信、遥控、遥调”技术的简称，“遥测”是指利用电子技术远方测量集中显示诸如电流、电压、功率、电能等物理量的系统技术。该电力“四遥”测量模块采用16位的430单片机与集成电能芯片ATT7022B，具有准确度高，误差曲线平直，性能稳定可靠，自身损耗低，而且功能容易扩展等优点．该电能芯片具有SPI接口, 外部微处理器可通过此接口读取原始值，再根据相应的计算公式进行计算，最后得到各项电力参数的测量值。
2、系统介绍

遥测模块，也可以作为普通电子式电能表使用，其采样方式及采用什么MCU有多种方案，不少已经投入实际使用。但是基于MSP430 单片机，采用高度集成的采集芯片ATT7022B进行电流和电压采样的模块还没有广泛投产使用。尽管TI公司提供了多种采样方案，但是其采样电路比较复杂，难于调试，更没有采用专用的电能表的采用芯片。

图1是遥测模块的硬件组成，合理的把TI 的MSP430F449单片机和珠海炬力的ATT7022B电能采集芯片集合，发挥各自的优势，避开复杂的采样电路的设计。

2.1、硬件部分：

MSP430F449单片机

T1公司的MSP430系列单片机是一种具有超低功耗的功能强大的16位单片机。新开发的F系列具有Flash存储器，如F449就具有60KB的Flash，在系统设计，开发调试及实际应用上比其他MCU都有比较明显的优势。

（1）、超低功耗

MSP430F系列运行在1MHZ时钟的条件下时，工作模式不同为0.1~400uA,工作电压为1.8~3.6V。

（2）、超强处理能力

8MIPS的CPU内核，16位×16位的硬件乘法器。

（3）、灵活的配置方法

MSP430 F系列具有丰富的寻址方式，只需要27条指令；片内寄存器数多，可以实现多种运算；有高效的查表处理方法。这一切保证了可以编译出高效的程序。许多中断，可以嵌套，使用方便。

（4）、片上集成外围功能模块

MSP430 F系列集成了较多的片上外围设备。这些外围设备功能相当强大：12位A/D，精密模拟比较器，硬件乘法器，2组频率可以达到8MHZ的时钟模块，2个带有许多捕获比较的16位定时器，看门狗功能，2个可实现异步和同步及多址访问的串行通信接口，数十个可实现方向的设置及中断功能的并行输入，输出端口，拥有SPI和UASRT通讯端口。

（5）、 高效的开发方式

MSP430FX系列具有FLASH存储器，这一特点使得它的开发工具相当简便。利用单片机自身带有的JTAG接口或片内BOOT ROM内固化的默认的加载程序载入器Bootstrap可以进行串口或并口，通过UART将程序代码装入Flash 存贮器中。 可以在一台PC及一个小JATAG控制器的帮助下实现程序的下载，方便的完成在线程序调试。

ATT7022B电能芯片

ATT7022B是珠海炬力集成电路设计有限公司生产的一款高精度三相电能计量芯片，该芯片对有功、无功功率的测量精度分别达到0.2s和0.5s，所能测量的电参数包括有功、无功、视在功率、双向有功和四角限无功电能；电压和电流有效值；相位、频率等。ATT7022B具有计量参数齐全、校表功率完善等优点，简化了软件设计，缩短了软件开发周期。特别是AT7022B可支持全数字校表，即软件校表。软件校表可提高校表精度、简化硬件设计、降低设计成本，为三相多功能计量装置提供了功能更加齐全、设计更加简单的应用方案。

（1）工作原理

ATT7022B首先通过6通道16位∑-Δ的ADC模数转换电路来对输入电流和电压信号进行采样，转换后的数字量再经过24位DSP数字信号处理以完成全部三相电能参数的运算，同时将结果保存在相应的寄存器中并通过SPI口与MCU进行数据交换，DSP模块同时还生成有功/无功电能脉冲输出CF1/CF2，可用于现场校表。ATT7022在设计中已考虑到校表的方便性，采用全数字校表，只需适当修改校表寄存器即可实现校表功能。

(2) 串行SPI接口