• 
    <ul id="auswy"><sup id="auswy"></sup></ul>
  • <ul id="auswy"></ul>
    ABB
    關注中國自動化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先行者!
    CAIAC 2025
    2025工業(yè)安全大會
    OICT公益講堂
    當前位置:首頁 >> 案例 >> 案例首頁

    案例頻道

    CS5460芯片在MSP430單片機中的應用
    • 企業(yè):控制網(wǎng)     領域:人機界面     行業(yè):輸配電    
    • 點擊數(shù):2894     發(fā)布時間:2007-07-18 20:24:12
    • 分享到:
    本文介紹了一種基于TI的新型單片機MSP430設計的應用系統(tǒng),利用MSP430超低功耗和高集成度的優(yōu)點,通過和帶有高速計算功能的串行接口的單相雙向功率/電能計量集成電路芯片CS5460的連接實現(xiàn)功率測量,并給出讀寫C程序。



    1. 引言

        目前比較流行的電子電度表芯片如AD7750和AD7755(見《國外電子元器件》1999年第3期文章)存在著測量范圍小,與MPU連接復雜,功能簡單等缺點。CS5460是CRYSTAL公司最新推出的帶有串行接口的單相雙向功率/電能計量集成電路芯片,該芯片比AD7750和AD7755相比,具有結構簡單,功能齊全,性能優(yōu)良的特點,這些特點使其更便于與微處理器MPU接口并能方便地實現(xiàn)電壓電流!功率的測量和用電量累積等功能。用具有超低功耗,高集成度,高可靠性的MSP430單片機與其相連接可簡化電路設計,提高效能并廣泛應用于功率測量和電子電表的數(shù)據(jù)采集以及電能計量領域。

    2 .MSP430單片機簡介

        MSP430單片機是TI公司生產(chǎn)的超低功耗單片機。該系統(tǒng)將大量的外圍模塊整合到片內,也特別適合于設計片上系統(tǒng);它是一個16位的精簡指令構架,有大量的工作寄存器和數(shù)據(jù)存儲器。它有如下特點:具有超低功耗,強大的處理能力,高性能模擬技術及豐富的片上外圍模塊,系統(tǒng)工作穩(wěn)定,方便高效的開發(fā)環(huán)境。MSP40工作在1.8-3.6V電壓下,有正常工作模式(AM)和4種低功耗工作模式,在電源電壓為3V時,各種模式的工作電流分別不同。單片機可以方便的在各種工作模式之間切換。MSP430 單片機引腳圖如下。


    圖1 MSP430X11X系列引腳圖

    3. CS5460芯片簡介

        CS5460是CRYSTAL公司最新推出的帶有串行接口的單相雙向功率/電能計量集成電路芯片。CS5460增加了以下功能:(1)具有片內看門狗定時器(Watch Dog Timer)與內部電源監(jiān)視器;(2)具有瞬時電流、瞬時電壓、瞬時功率、電流有效值、電壓有效值、功率有效值測量及電能計量功能;(3)提供了外部復位引腳;(4)雙向串行接口與內部寄存器陣列可以方便地與微處理器相連接;(5)外部時鐘最高頻率可達20MHz;(6)具有功率方向輸出指示。這些增加的功能更加便于與微處理器(MPU)接口,并能方便地實現(xiàn)電壓、電流、功率的測量和用電量累積等功能。

        3.1 CS5460的基本內部結構 

        CS5460內部集成了兩個△-∑A/D轉換器、高、低通數(shù)字濾波器、能量計算單元、串行接口、數(shù)字-頻率轉換器、寄存器陣列和看門狗定時器等模擬、數(shù)字信號處理單元,其內部結構框圖如圖2所示。


    圖2 CS5460的基本內部結構

        3.2 CS5460的引腳排列和功能


    圖3  CS5460引腳圖

        1腳XOUT:晶體振蕩器輸出;2腳CPUCLK:CPU時鐘輸出;3腳VD+:數(shù)字電路電源正極;4腳DGND:數(shù)字地;5腳SCLK:串行時鐘輸入;6腳SDO:串行數(shù)據(jù)輸出;7腳CS:片選;8腳NC:空腳;9腳VIN+:差分電壓正輸入端;10腳VIN-:差分電壓負輸入端;11腳VREFOUT:參考電壓輸出;12腳VREFIN:參考電壓輸入;13腳VA-:模擬地;14腳VA+:模擬電源正極;15腳IIN-:差分電流負輸入端;16腳IIN+:差分電流正輸入端;17腳PFMON:電源掉電監(jiān)視輸出;18腳NC:空腳;19腳REST:復位輸入;20腳INT:中斷輸出;21腳EOUT:電能脈沖輸出;22腳EDIR:功率方向指示輸出;23腳SDI:串行數(shù)據(jù)輸入;24腳XIN:晶體振蕩器輸入。

    4 硬件設計

        單片機MSP430通過和單相雙向功率/電能計量芯片CS5460集成電路芯片組成的硬件的電路。通過低壓差調節(jié)器LP2951ACM3.0 向MSP430單片機VCC引腳提供3.0V的工作電壓。引腳VSS接地。引腳REST,CS,SD1,SDO,SCLK,EDIR接P1.0—P1.5口,接受來自單片機的信號,INT接RST/NMI引腳使單片機MSP430接受來自芯片CS460的中斷。EOUT接XIN的晶體振蕩器連接,接受來自芯片CS5460的XIN引腳晶振的輸入。VREFIN,DGND,VREFOUT,VA-接電容C1為0.1uF,再接地。VIN-,VIN+,HN+,HN-接兩個變壓器為CS5460
    芯片提供+5V的電壓,VD+,VA+接R3電阻接電容再接地。C1,R1,D1,D2和C2,R2,D3,C3組成的電路向CS5460芯片的模擬數(shù)字電源正極輸入+5V電壓。PFMON接R4再接R5與地接監(jiān)視模擬電源輸入是否低于閾值。
     



    圖4硬件原理圖

    5 軟件設計

        CS5460的串行接口部分集成了一個帶有發(fā)送/接收緩沖器的狀態(tài)機,狀態(tài)機在SCLK上升沿解釋8位命令字。根據(jù)對命令的解碼,狀態(tài)機將執(zhí)行相應的操作,或者為把尋址的內部寄存器的數(shù)據(jù)傳送到發(fā)送緩沖區(qū),寫操作在數(shù)據(jù)傳輸前要等24個SCLK周期。通過寄存器讀/寫命令,數(shù)據(jù)可被寫入或從CS5460中讀出。數(shù)據(jù)的讀、寫通過向串口SDI引腳寫入相應的8位命令字(高位在前)來啟動。一些命令字在執(zhí)行時受周期計數(shù)寄存器和配置寄存器內容的影響,需要先對周期計數(shù)器和配置寄存器內容進行正確設置。寄存器寫指令后必須跟24位數(shù)據(jù),先寫命令字啟動寫操作,然后隨著24個連續(xù)的串行時鐘脈沖,CS5460將從串行輸入引腳SDI接收串行數(shù)據(jù),一旦收到數(shù)據(jù),狀態(tài)機便將數(shù)據(jù)寫入配置寄存器并返回到命令模式。通過SDI引腳寫入命今后,可從SDO引腳讀出數(shù)據(jù)。
     



    圖五 讀寫時序


     
                                     
        下面依照時序分別給出讀寫的基本C程序。
        
      Main()
         {  char cdata , didata;
             Scanf(“%s,%s”,&cdata,&didata);
    IC?_writeCS5460(cdata);
            IC_ReadCS5460(didata);}
          Void IC?_writeCS5460(unsigned char CData)
          { unsigned char i;
      CS5460_SCLK_0;       //時鐘置零
    CS5460_CS_0;          //片選置零
    For(i=0;i<8;i++)     //開始一個字節(jié)的CData
      {  CS5460_SCLK_0;    //時鐘置零
         Delay_us(5);      //相當于5個NOP
         CS5460_SCLK_1;     //時鐘置1
         Delay_us(5);       //相當于5個NOP
         If ( CData&0x80)
        { CS5460_SDI_1;}
        else { CS5460_SDI_0;} //判斷要寫入的內容最高位是否為1,是1寫1,
         CData+=CData;} }不是寫0,再左移數(shù)據(jù),循環(huán)寫8次
      Unsigned int IC_ReadCS5460(unsingned char DIDATA)
            {    unsigned char i , j;
                 Unsigned int DATA;     //要返回的內容
            DATA=0;            //要返回的內容先清零
           IC_WriteCS5460(DIDATA); // 寫入程序狀態(tài)字
                  CS5460_SCLK_0;          //時鐘置零
                For(j=0;j<2;j++)         
                {  DATA+=DATA;       // 2個字節(jié)的循環(huán),根據(jù)需要可以改成3個字節(jié)
                  For(i=0;i<7;i++)   //先循環(huán)要返回的內容(左移一位)
                   { CS5460_SDI_1;
                     CS5460_SCLK_0;    //以下開始讀出一個字節(jié)的8b循環(huán)
                     Delay_us(5);      //SDI口置1
                   If(PINC&(1<<PC2))   //時鐘置零
                   {  DATA=DATA+1;      //延時5us
                     DATA+=DATA;}} //要讀的內容最高位為1,則寫1,否則寫0,再左移
                     CS5460_SDI_0;      //SDI口置1
                     CS5460_SCLK_0;     //時鐘置零
                     Delay_us(5);       //延時5us
                     CS5460_SCLK_1;     //時鐘置1
                      Delay_us(5);        //延時5us
                  If(PINC&(1<<PC2))
             { DATA=DATA+1;}   //讀一個字節(jié)最后一位時單獨處理,是1補1,不是則跳到CS5460_SCLK_0; // 下一步,回到上面左移1位,相當于補0
                CS5460_SDI_1;      //SDI口置1
                Delay_us(2);       //延時2us
                CS5460_CS_1; }      //片選置0
                Return(DATA);}  //返回要讀的內容

    6. 結束語

        以上介紹的是以單片機MSP430為核心基于CS5460芯片的應用。該系統(tǒng)具有低功耗,高集成度,高性能和高可靠性等特點。本系統(tǒng)實現(xiàn)了MSP430單片機和CS5460芯片的硬件設計在功率測量中的應用并且給出了單片機MSP430和CS5460讀寫的C程序。

    7.參考文獻
    1.CRYSTAL公司產(chǎn)品資料.1990.10.
    2.沈金官.《電網(wǎng)監(jiān)控技術》中國電力出版社。1997.6.
    3.王福瑞.<<單片微機測控系統(tǒng)設計大全》.北京航空航天大學出版社.1998.4
    4.何立民.《單片機應用技術選編》1-7.北京航空航天大學出版社。
    5.何立民.MCS 51 單片機應用系統(tǒng)設計[M] . 北京:北京航空航天大學出版社,1993.

     

    熱點新聞

    推薦產(chǎn)品

    x
    • 在線反饋
    1.我有以下需求:



    2.詳細的需求:
    姓名:
    單位:
    電話:
    郵件: