简介： 简介 从前，电表的设计采用个别的数字信号处理器(DSP)与ADC转换器相结合的解决方案，这虽然提高了计量的准确性，但也明显增加了系统成本。现在，我们可采用配置了微控制器（MCU）与数字信号处理器（DSP）的单一芯片，这可降低系统总体成本，同时简化解决方案。 设计挑战 电子仪表的功能和性能都优于传统的Ferraris轮仪表。优点之一是其在测量非线性负荷的准确性，电子测量是更加稳定和精确。但成本和可靠性是这种方法普遍应用的主要障碍。为赢得更多客户，相比电动机械式系统，电子仪表必须提供更多的功能或降低系统总体成本。 解决方案 飞思卡尔半导体推出的DSP56F80x具备高性能、低成本、单片式电表的所有这些特点，并具有其他系统所不具备的大量辅助功能。 基于DSP的测量计可计算各种电气参数： 有源功率与能量 无源功率与能量 视在功率与能量 估算最大需求量（峰值功率）并存档计算 多重税制计算器 相电压与相电流均方根（RMS）值 频率，功率系数 高次谐波分析 DSP56F80x处理器最主要的外设包括2x4通道快速连续采样12-bit ADC、通用端口、定时器、FLASH存储器及处理能力可达40 MIPS的微处理器。片上FLASH是可分页擦除和取代存储校准数据的电可擦除只读存储器（EEPROM）。快速片上ADC可分析电力线扰动，并具有电动机械式及简易电子测量仪所不具备的其他分析功能。 DSP56F80x可用作电力线调制解调器。这调制解调器接收功能是采用与电功计算相同的电压采样。传输功能采用片上PWM模块，经缓冲器接一个功率相位。 片上ADC可同时进行双采样，从而可对每一相位的电流和电压共同采样。能量计算主要包括乘法和加法运算，可通过这种DSP轻松地进行。ADC的高采样率（最高采样率可达每830KHz两采样）有助于提高测量精度，即使在非线性负荷情况下进行测量。 电阻分压器将相电压降低到ADC的工作范围之内，通过增加电阻可改变分压器。分压器将零电平输入电压偏压至ADC工作范围的中间位置。相电流通过变流器测量，测量期间，只需转换OPAM即可放大输入电平。根据变流器类型，在计算能量之前，有能需要通过软件校正相移。 电力线调制解调器通过软件实现。DSP56F80x完全有能力在进行能量计算时，同时操作滤波器、解调器、发射调制器及其他必要部件。只需增加电力线路接口缓冲器连接变压器。这个缓冲器由一对简单的推挽晶体管组成。变压器主要用于隔离高压。初级线圈连接电容谐振电路执行发射后级滤波。这些部件应根据调制线路的需要使用。这种用途下的相应调制可采用频移键控方式（FSK），调制频率范围为CENELEC规定的125-140kHz，或美国联邦通信委员会（FCC）规定的450kHz以下。数据速率为1200-2400bps，这一速率对于测量计数据采集已经足够了。对于更高的数据速率，可采用更加先进的调制方法。 完整的DSP56F80x三相电表如图1所示。取消不必要的变压器和分压器后，类似线路图可用作单相或双相测量仪。 选装模块说明如图1所示： 显示屏，键盘经通用端口脚（GPIO）或经SPI连接 读出/服务终端, M-BUS总线接口或RF（射频）接口经SCI0 (UART) 连接 预付卡接口 根据预付卡提供能源 RTC,数据登录时间戳实时时钟与多重税制计费 由于所有部件以电流测定方式连接电源出口，因此所有用户接口（如果有的话）应由光耦合器隔离。 结构图