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1、石家庄铁道学院毕业设计基于GPRS的非法用电报警装置的设计The Design of basing on GPRSs illegal use of electric alarm device 2013 届 电气与电子工程 学院专 业 电子信息工程（通信技术） 完成日期 2013年6月10日毕业设计任务书题目基于GPRS的非法用电报警装置的设计 专 业电子信息工程（通信技术）班 级电0904-1班学生姓名承担指导任务单位电气工程分院导师姓名导师职称副教授一、设计内容：1、总体方案的设计。2、电源及复位模块设计。3、数据采集系统ATT7022B模块外围电路的设计。4、蓄电池电压电流模块的设计。5、
2、数据保存模块设计。6、GPRS通信模块及显示模块设计。二、基本要求 1、GPRS网络监测电压变化情况2、能检测到非法用电并进行报警3、显示器正确显示故障类型三、主要技术指标1、GTM900模块（1）重量10 g（2）尺寸（长宽高）56.5 mm36 mm3 mm（包括屏蔽盒）（3）电源电压3.3V4.8V（推荐值4.0V ）工作电流3.8mA（空闲模式）2、MSP430F149模块（1）安全熔丝的程序代码保护（2）低电压(电压范围是1.8v-3.6v)，超低功耗(2.2v 1MHz 280uA )（3）使用中断请求将CPU从低功耗模式下唤醒时间：6us四、应收集的资料及参考文献1、沈建华，杨艳
3、琴，翟晓曙。MSP43O系列16位超低功耗单片机实践与系统设M 。清华大学出版社，2005 2、秦龙。MSP430单片机应用系统开发典型事例M。北京:中国电力出版社3、胡大可。MSP43O系列FLASH型超低功耗1位单片机M。北京:北京航空航大大学出版社，20014、魏灵坤，刘志军，胡春华。ATT7022B的功能及其应用技术研究。科技创新导报，2008五、进度计划1、2月24日-3月31日收集资料，生产实习，熟悉CAD软件，装机调试。2、4月1日-4月30日完成各模块硬件布图的整体框架，选定各模块所需器件。3、5月1日-5月31日完成全部设计，完成硬件布图。4、6月1日-6月13日整理设计书，
4、准备答辩。教研组主任签字时间 年 月 日毕业设计开题报告题目基于GPRS的非法用电报警装置的设计专 业电子信息工程（通信技术）班 级电0904-1班学生姓名刘荣艳研究背景：近年来，通信公司大力完善网络覆盖，公司的蜂窝网基站数量大，分布面广，安装位置分散且情况复杂。基站大多是租用民房，由于缺乏具体的监测手段，基站用电较难管理，也无法对基站的用电量进行科学系统地监测管理。因此，研究并建设能适应大规模基站系统需要的非法用电报警系统，对于节能减排的建设和用电的精细化管理具有积极的意义。 国内研究现状：除电力供电基站外，有很大一部分基站都是采用出租房屋方提供的电源，因场地条件限制，许多电表安装无法规范，
5、可人为私自改动电表或私接电源窃电的机会很多。由于没有先进的技术手段对此行为进行监督管理，光靠现有的管理手段，既使有人改电表或窃电，我们的工作人员也无法知道。现在所有基站（机房）都是无人值守，正好给窃电分子有机可乘。加之大多数人对窃电行为的严重性意识不足，认为窃电不是违法犯罪，联通有钱对这点小钱不在乎。另外窃电者的窃电手段普遍都比较高明，不通过技术的手段是很难抓到窃电者的。利用私接电线的手段进行窃电的现象相当普遍。这样的问题基站现场电表读数是无法真实反映基站实际用电情况的。 研究方法：通过自己所学的相关课程，如移动通信、通信原理、数字电路、模拟电路电子线路等；以及通过借阅图书馆相关资料和上网收集
6、相关课题信息；最后到实地进行考察，如参观一些基站用电检测系统，或者去参观新型小区的基站。主要工作：系统各模块分析、各模块硬件电路设计与分析、主控制器的选择与性能分析、GPRS无线通信网络设计、各模块CAD绘图、各功能模块调试。指导教师签字时 间 年 月 日毕业设计评语及成绩学生姓名刘荣艳专业电子信息工程（通信技术）班 级电0904-1学 号20092397毕业设计（论文）题目基于GPRS的非法用电报警装置的设计指导教师姓 名陈东阳指导教师职 称副教授指导教师评语：专家评语： 签字： 年 月 日答辩小组意见：答辩小组组长签字： 年 月 日成绩： 院长(主任) 签字：年 月 日摘要探讨了一种基于G
7、PRS通信技术的防窃电实时监控系统方案，详细阐述了其系统组成、核心硬件单元和窃电行为识别与诊断方法，还指出了该系统的安全措施和技术特点。该系统方案将供用电过程透明化，供用电信息实时化，从而能有效地防治窃电行为。本设计是从降低开发成本、扩大适用范围、系统运行的稳定性、可靠性的设计目的出发，采用MSP430F149单片机为控制核心、以GATT7022B来完成电压信号的采集、电压以数字的方式显示在LED液晶上，最终实现电压的采集、显示。并重点阐述了系统的硬件构成和软件编程的设计过程。其中硬件构成有六部分:电源及复位模块、数据采集模块、数据存储模块、上位机、GTM900模块和显示模块。MSP430F1
8、49是一种16位内含FLASH型芯片的单片机，具有高速运算、开发设备简便、可现场编程等特点，这给控制系统的设计带来了极大的便利性。各个模块的电路原理图都由CAD来完成。关键词：GPRS MSP430F149 电压控制 CAD ATT7022BAbstractThe design of realtime monitoring system against electric larceny is discussed based on GPRS technology；and its framework，core hardware as well as methods for detecting an
9、d diagnosing electriclarceny are expounded in detail. Besides，the stability，reliability and merits of the system are also mentioned The design makes the process from power supplier to consumers transparent and can prevent electric larceny with the full realtime informationThe design is to reduce cos
10、ts, expand the development of the scope and the system running stability, reliability, designed by MSP430F149 monolithic integrated circuits to control the voltage sensor to complete the temperature of the collection, the voltage in the number of ways in led display LED1602, achieve the voltage of t
11、he collection and display and police. The minimum temperature values based on actual requirements, the keyboard for set, for automatic temperature control and other function, and the hardware and software system of the programming process the design of hardware to constitute a part of six modules, p
12、ower and resets the collected, the data acquisition module, thedata storage module, PC, the GTM900 module and module display module.MSP430F149 is a 16-bit flash chips including the type of operation of a monolithic integrated circuits, the development of device easy, but the characteristics and prog
13、ramming for the control system design a great convenience., all modules of a schematic diagram of a circuit are CAD to complete.Key words: GPRS MSP430F149 voltage control CAD ATT7022B目 录第1章 绪论11.1 课题研究的目的意义11.2 研究现状11.2.2 基站的现状及其发展趋势21.3 论文研究内容及创新特点31.3.1 主要研究内容31.3.2 主要创新特点4第2章 硬件模块理论基础52.1 GTM900系
14、统简介52.1.1 产品定位52.1.2 产品外形52.1.4 逻辑框图72.1.5 产品应用72.1.6 电气特性92.2 MSP430F149单片机102.3.1 MSP430F149的组成102.3.2 MSP430F149的特点102.3.3 MSP430F149的定时器及转换模块112.3 电压电流采集系统122.3.1 芯片特性132.3.2 内部框图142.3.3 引脚描述142.3.4 应用示意图17第3章 硬件部分183.1 总体方案的设计183.2 电源模块设计193.2.1 计量工作电源193.2.2 微处理器工作电源203.3 复位模块设计213.3.1 上电复位和电源
15、电压监视223.3.2 硬件复位和软件监视223.4 电参数计量的设计223.4.1 ATT7022B外围硬件设计223.4.2 微处理器与ATT7022B之间的数据交换253.4.3 电参数数据的获取293.4.4 校表方法293.5 蓄电池电压采集电路的设计313.6 蓄电池电流采集电路的设计323.7 数据保存电路的设计333.8 GPRS通信接口的硬件设计343.9 显示模块的设计353.10 重连机制的改进36第4章 软件设计394.1 串口0任务处理394.2 GPRS任务处理394.3 短信任务处理40第五章 总结与展望425.1 总结425.2 展望42参考文献43致谢44附录
16、1：外文翻译45附录2 原理图55附录3：软件相关程序56第1章 绪论本章主要介绍课题研究的目的意义，国内外研究现状，以及课题研究的主要内容及创新点。1.1 课题研究的目的意义近年来，各公司大力完善网络覆盖，公司的蜂窝网基站数量大，分布面广，安装位置分散且情况复杂。基站大多是租用民房，有些电表由电网公司安装，有些电表为业主安装，表的类型非常多，既有机械式电度表，也有电子式电度表，还有IC卡电表。由于点多面广，情况复杂，公司需要派专人或委托代维公司抄表、维护，以满足基站的电量核算、用电分析等能耗日常管理。特别是近年来，随着基站数量迅速增加，用电成本已经成为公司的主要成本，而且比例还在逐年增加。现
17、有的窃电手段很多，归纳起来无非都是从电能计量的基本原理或计量装置下手。电能表对电能的计量决定于电压、电流、功率因素三要素及其与时间的乘积，改变这些要素中的任何一个，或者改变电能计量装置的结构或对其施加影响使电能表慢转、停转甚至反转，以达到窃电的目的。尽管目前防窃电技术已经取得很大进步，但是由于窃电手段也日益智能化和专业化，从而窃电更加隐蔽，更加不易查处，甚至少数供电部门内部人员监守自盗造成大量“人情电”流失。常规的防窃电手段都只是设置在用户端，缺乏实时监控，造成窃电证据不能及时采集，窃电者仍有可趁之机对于某些内外勾结进行大肆窃电的非法行为，不能得到有效的控制。从根本上防止窃电行为的发生，只有通
18、过实现基于供电和用电电量平衡的全程实时监测方案来解决，将整个供用电过程透明化使窃电者无机可趁由于缺乏具体的监测手段，基站用电较难管理，也无法对基站的用电量进行科学系统地监测管理。因此，研究并建设能适应大规模基站系统需要的能耗管理系统，对于节能减排的建设和用电的精细化管理具有积极的意义。1.2 研究现状1.2.1 GPRS技术的国内外现状1GPRS是通用分组无线业务(General Packet Radio Service)的简称，它突破了GSM网只能提供电路交换的思维方式，只通过增加相应的功能实体和对现有的基站系统进行部分改造来实现分组交换，这种改造的投入相对来说并不大，但得到的用户数据速率却
19、相当可观。GPRS(General Packet Radio Service)是一种以全球手机系统GSM为基础的数据传输技术，可说是GSM的延续。GPRS和以往连续在频道传输的方式不同，是以封包(Packet)式来传输，因此使用者所负担的费用是以其传输资料单位计算，并非使用其整个频道，理论上较为便宜。 GPRS的传输速率可提升至56甚至114Kbps。而且，因为不再需要现行无线应用所需要的中介转换器，所以连接及传输都会更方便容易。如此，使用者既可联机上网，参加视讯会议等互动传播，而且在同一个视讯网络上(VRN)的使用者，甚至可以无需通过拨号上网，而持续与网络连接。1.2.2 基站的现状及其发展
20、趋势基站即公用移动通信基站是无线电台站的一种形式，是指在一定的无线电覆盖区中，通过移动通信交换中心，与移动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台。移动通信基站的建设是我国移动通信运营商投资的重要部分，移动通信基站的建设一般都是围绕覆盖面、通话质量、投资效益、建设难易、维护方便等要素进行。随着移动通信网络业务向数据化、分组化方向发展，移动通信基站的发展趋势也必然是宽带化、大覆盖面建设及IP化2。广义的基站是基站子系统(BSS，Base Station Subsystem)的简称。以GSM网络为例，包括基站收发信机(BTS)和基站控制器(BSC)。一个基站控制器可以控制十几以至数十个基站收发信
21、机。而在WCDMA等系统中，类似的概念称为NodeB和RNC。狭义的基站，即公用移动通信基站是无线电台站的一种形式，是指在一定的无线电覆盖区中，通过移动通信交换中心，与移动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台。无论2G还是3G基站，都有一些通用的要求，总结起来有八点：性能卓越，包括接收灵敏度、抗干扰能力、极限容量、发射频谱等；投资节省，就是降低综合运营成本，能够充分利用已有投资，设备投资注重长远收益；基站的容量配置比较灵活，支持多载波技术、大功率功放、多频段；支持的业务更加多样，除了基本业务还能支持一些新的业务，对视频和其他新的业务支持更加方便；产品的形态更加丰富，如宏蜂窝基站、微基站，
22、小型基站，室内站和室外站等；设备集成度更高，从射频和基带两方面提高设备的集成度；灵活的部署方式，要选址/安装方便，共用已有设施，美化环境；另外，升级维护要方便，支持硬件/软件升级、远程维护管理等。传统型基站主要提供宏基站和微基站服务。宏基站容量大、体积大、功率大，适用于大部分区域；微基站特点是容量小、体积小，小功率型适用于密集地区和室内覆盖，大功率型适用于机房获取困难及偏远地区。特色型基站包括分布式基站RRU形式，其特点备受关注，应用前景广阔。大功率的分布式基站被用于解决大容量问题，小型化基站则主要解决室内覆盖的建网。另外还有概念型基站微微蜂窝，这主要是解决家庭小区域的覆盖。从基站的发展趋势来
23、看，主要呈现下面几个特点3：第一，将呈现开放式模块化的特点，使基站建设可以以“搭积木”的方式进行，能够快速响应，缩短建设时间，同时使维护设备种类减少，降低运维难度，节省运维成本。微基站将进一步缩小体积，分布式基站则继续强化灵活性，未来将扮演复杂无线环境的应用主角。第二，基站将能够支持多载波、大容量，具有更高的集成度、更低的功耗、更高的性能。容量需求变化时只需增加信道板，就可以实现快速平滑扩容，这将成为基站的另一个重要发展趋势。现在能看到的是12个载波的系统，或者搭载更多，一个宏基站加上RUU就能够提供更好的覆盖。第三，高功率效率。功放部分现在有两种主流实现：一种是DSP加IPTA，其中采用了软
24、件技术，能够更灵活更快地响应市场需求；还有一种方式是采用专用的集成芯片，其优点是集成芯片能够批量生产，成本和集成度方面比第一种方式更有优势，可以有效降低维护成本，并增强系统的可靠性。第四，IP化发展。如今从核心网到无线接入网再到终端，移动通信网络整体都在向全IP方向发展，基站设备和传输也必须注重IP化，从而降低从传统的TDM网络直接升级为全IP网络的风险，保护投资。第五，一些新的室内覆盖解决方案将面世。3G室内业务量特别是多媒体业务量在室内比较多，现在能够统计的结果是70%左右的业务量是发生在室内的。此外，3G对室内覆盖的要求比2G要高，因此有必要细分各种室内覆盖的设备市场，发展大型、中型和小
25、型室内办公，家庭办公等地区室内覆盖解决方案。1.3 论文研究内容及创新特点1.3.1 主要研究内容(1)完成三相电参数数据的采集，包括各相电压电流有效值、各相和合相有功无功功率、各相和合相有功和无功电能、各相和合相功率因数以及电网频率等，计量精度达到1S。(2)完成蓄电池电压、蓄电池电流的数据采集，电压采集精度达到0.05V，蓄电池电流精度达到1mA。(3)将数据预设定阈值进行比较，判断告警事件发生与否。告警类型包括市电停电、蓄电池电压欠压、市电端相、市电过压、市电过流。(4)可通过串口进行本地操作，通过上位机将各种数据从终端中读取出来。1.3.2 主要创新特点采用MSP430F149作为控制
26、模块的主要部件，外围接有GPRS模块，数据采集模块，LED灯，蓄电池电压电流采集模块，数据存储模块等。而且如果发生故障或是达到报警阈值就会在LED灯上显示出来，以便工作人员检修和维护。同时MSP430F149通过串口UART0可与上位机相连，直接对其进行各种参数的复制，简单快捷。该设计实现了对基站电量实时监控的功能，提高了效率，节省财力物力，是一个很实用的设备。基于GPRS的通信基站用电监测终端具有以下创新点：(1)电压采集一般用电阻分压后供A/D采样，本论文采用的继电器采集方案用低成本的方式实现了蓄电池电压高精度采集，也达到了电气隔离和抗干扰的作用。(2)采用蓄电池充放电方向来判断市电停电与
27、否。(3)通信模块选择了华为公司的GTM900，内置TCP/IP协议，大大缩短了项目开发时间。(4)对通信故障发生后系统自主重连网络的机制进行了改进，不仅实现了可靠重连网络的功能，还大大缩短了重连网络所取消的时间。(5)在GPRS网络正常情况下，由终端发起的通讯都采用GPRS方式，由服务器发起的通讯都采用SMS方式；在GPRS网络故障情况下，终端通讯方式有GPRS方式转为SMS方式，每次有发送数据需求时，采用SMS发送，待GPRS故障恢复后，再启用GPRS模式，这样确保了通信的可靠性4。第2章 硬件模块理论基础本章简要介绍华为公司的GTM900模块，MSP430F149单片机模块及ATT702
28、2B模块等硬件的技术特点、功能、发展优势等等。2.1 GTM900系统简介4 2.1.1 产品定位华为GTM900无线模块是一款三频段GSM/GPRS 无线模块。它支持标准的AT命令及增强AT 命令，提供丰富的语音和数据业务等功能，是高速数据传输等各种应用的理想解决方案。同时，GTM900 无线模块也适合在GT800的网络下运行。它提供组呼、广播、私密呼叫、优先级呼叫等丰富的集群功能，是GT800 各类终端的核心解决方案。2.1.2 产品外形GTM900无线模块的外形规格，如表2-1所示。表2-1 产品外形规格外形规格指标重量10 g尺寸（长宽高）56.5 mm36 mm3 mm（包括屏蔽盒）
29、GTM900无线模块的物理外形，如图2-1所示。图2-1 产品物理外形2.1.3 产品特性GTM900的产品特性如所表2-2示。表2-2 产品特性产品特性描述工作频段EGSM900/GSM1800 双频工作频段 GT800单频GSM850/GSM1900（需要另外选配器件）最大发射率EGSM900/GT800 Class4(2W)GSM1800 Class1(1W)接收灵敏度-102dBm工作温度-30C +75C电源电压3.3V4.8V（推荐值4.0V ）工作电流3.8mA（空闲模式）协议兼容GSM/GPRS Phase2/2+协议支持华为GT800 协议AT命令GSM 标准AT 命令AT命
30、令 V.25 AT命令华为扩展的AT 命令40PIN FPC连接器UART 接口（最大串口速率可达115200bit/s）标准SIM 卡接口（3V）两路模拟音频接口电源接口GSC 射频天线连接器50 GSC 射频天线连接器语音业务支持FR、EFR、HR 和AMR 的语音编码语音业务支持免提通话，提供回声抑制功能短消息业务支持MO 和MT短消息业务 点对点和小区广播短消息模式支持TEXT 和PDUGPRS 数据业务GPRS CLASS 10编码方式CS 1，CS 2，CS 3，CS 4最高速率可达85.6Kbit/s支持PBCCH内嵌TCP/IP 协议：支持多链接，提供ACK 应答，提供大容量缓
31、存电路型数据业务支持CSD 数据业务，最高速率可达14.4Kbit/s支持传真：Group3 ，Class2.0支持USSD补充业务来电显示、呼叫转移、呼叫保持、呼叫等待、三方通话等集群功能组呼，广播，私密呼叫等2.1.4 逻辑框图GTM900使用AT命令集，通过UART接口与外部CPU通信，主要实现无线发送和接收、基带处理、音频处理等功能。键盘、LCD(Liquid Crystal Display)等外部设备由外部CPU进行控制。GTM900的逻辑框图如图2-2所示。程序和数据存储单元SIM卡处理单元串口处理单元CPU中央处理器单元模拟基带处理单元射频收发单元射频信号功率放大单元音频处理单元
32、数字基带处理单元AD/DA转换单元射频天线开关单元电源管理单元图2-2 逻辑框图上述实现方式的优点如下：(1)接口简单。(2)用户能利用各种键盘和LCD开发各种类型的终端产品。2.1.5 产品应用GTM900在Terminal型固定台、Phone型固定台、车载台和公用电话、电力无线抄表业务等方面被广泛的应用。(1)业务演示框图GTM900的业务演示框图如图2-3所示。到基站模拟器去的50欧姆电缆或天线计算机电源GTM900SIM卡用户设备（如固定台，车载台，移动台） 标准RS232串口 GSC 接头 3V 电平信号，需作电平转换 的射频电缆 40PIN 的柔性电缆图2-3 业务演示框图(2)T
33、erminal 型固定台应用GTM900 应用于Terminal 型固定台时，需外接CPU。外接CPU 主要完成对SLIC(Subscriber Line Interface Circuit)芯片的配置以及电源管理、串口通信等功能，其余的功能均由GTM900 完成。Terminal型固定台应用的逻辑框图如图2-4所示无线模块开灯、亮灯控制IRDASIMPOWERCPUSLIC电池充放电及电池管理 AUDIO天线 UART串口 SIM IRDA POWER图2-4 Terminal 型逻辑框图(3)Phone 型固定台应用GTM900应用于Phone型固定台时，外部需要增加键盘和LCD。键盘和L
34、CD受外接CPU的控制。Phone型固定台应用的逻辑框图如图2-5所示。电池充放电及电池管理AUDIO无线模块 AUDIO 天串口 线CPUKEYPAD UARTSIMLCD SIMIRDA IRDA采样、开关机检测等POWER POWER图2-5 Phone型逻辑框图(4)车载台、公用电话应用GTM900应用于车载台时，配合GPS卫星定位系统,提供有效的实时监控和方便的集群语音调度功能；GTM900应用于公用电话时，应用方式与Terminal型固定台和Phone 型固定台应用方式相同。用户可根据具体需要，开发相应的键盘、LCD模块以及其他结构。(5)电力无线抄表业务应用GTM900应用于无线
35、抄表业务时，通过单片机CPU连接控制。2.1.6 电气特性（1）极限应用条件GTM900的极限应用条件如表2-3所示。表2-3 极限应用条件参数参数描述最小值最大值单位Ts储藏温度-40+85Vi在任何管脚上输入或者输出信号电压-0.53.5 VIIN输入电流-100mAVESD静电电压-2000V（2）电源特性输入电源GTM900的输入电源要求如表2-4所示。表2-4 输入电源要求参数最小值典型值最大值单位VBatt+3.34.04.8V工作电流GTM900的工作电流要求如表2-5所示。表2-5 工作电流要求工作模式最小值典型值最大值单位空闲状态-3.8mA通话状态-250-mAGPRS数据
36、传输状态-350(GPRS4+1)-mA关机状态-50-A2.2 MSP430F149单片机本设计采用MSP430F149单片机作为核心部件。2.3.1 MSP430F149的组成基础时钟模块，包括一个数控振荡器(DCO)、一个高速晶体振荡器(最高8MHz)和一个低速晶体振荡器(32768Hz)。看门狗定时器Watch Timer，可用作通用定时器。带有3个捕获/比较寄存器的16位定时器Timer_A3。带有7个捕获/比较寄存器的16位定时器Timer_B7。两个具有中断功能的8位并行端口:P1与P2。四个8位并行端口;P3、P4、P5与P6。模拟比较器compator_A。2位200kbps
37、的A/D转换器ADC12，自带采样保持。两通道串行通信接口可用于异步或同步(USART0、USA1T1)。一个硬件乘法器。2.3.2 MSP430F149的特点5(1)低电压(电压范围是1.8v-3.6v)，超低功耗(2.2v 1MHz 280uA)。(2)超低功耗。在休眠条件下上作电流只有0.8uA;就是在(2.2v、1MHz)条件下电流只有280uA。(3)使用中断请求将CPU从低功耗模式下唤醒时间：6us。(4)快速的指令执行时间。MSP430F149为16位RISC结构，指令周期为150ns。(5)片内有12位A/D转换器，片内提供参考电压。A/D转换器具有采样保持和自动扫描特点。(6
38、)具有灵活的时钟设计。(7)方便的调试功能。(8)单片机是FLASH型的，可以实现写入和擦除，再加上次单片机提供JTAG口，能实现能很好的在线调试仿真功能。通过集成的IDE开发环境，使用户很容易调试程序8。(9)片内提供模拟信号比较器、较多的储存器。(10)串口通信模块，USART0 USART1。(11)提供Pl.0-P6.0六个数据端口，能为用户提供更多的处理功能。(12)安全熔丝的程序代码保护。2.3.3 MSP430F149的定时器及转换模块6 在MSP430F149中有一个16位定时器和一个12位转换模块ADC12。 16位定时器可以用作看门狗定时器，实现在秒数量级上的定时。其中有2
39、个中断向量，便于处理各种定时中断。另外，定时器还具有捕获模式，我们可以通过定时器的捕获功能实现各种测量，比如脉冲宽度测量。12位A/D转换用到2个参考电平，即Vr+和Vr-，作为转换范围的上下限和读数的量程值和0值。转换数值在输入信号大于等于Vr+时为满量程，小于等于Vr-时为0。ADC12有4种工作模式。可以在单通道上实现单次转换或多次转换，也可以在序列通道上实现单次转换或重复转换。对于序列通道转换，采样顺序完全由用户定义。转换的结果保存在16个转换寄存器中，这样ADC12可以进行多次转换而不需要软件干顶，这一点提高了系统性能，也减少了软件开销。MSP430F149单片机管脚如图2-5所示：
40、图2-5MSP430F149单片机管2.3 电压电流采集系统该系统采用ATT7022B, ATT7022B是一颗高精度三相电能专用计量芯片，适用于三相三线和三相四线应用。ATT7022B集成了六路二阶sigma-delta ADC、参考电压电路以及所有功率、能量、有效值、功率因数以及频率测量的数字信号处理等电路。ATT7022B能够测量各相以及合相的有功功率、无功功率、视在功率、有功能量以及无功能量，同时还能测量各相电流、电压有效值、功率因数、相角、频率等参数，充分满足三相复费率多功能电能表的需求。ATT7022B支持全数字域的增益、相位校正，即纯软件校表。有功、无功电能脉冲输出CF1、CF2
41、提供瞬时有功、无功功率信息，可以直接接到标准表，进行误差校正。详细校表方法请参考第三部分校表方法。ATT7022B可以对基波有功、无功功率进行测量，提供脉冲输出CF3和CF4提供瞬时基波有功功率以及基波无功功率信息，可直接用于基波的校正7。ATT7022B提供两类视在能量输出，RMS视在能量以及PQS视在能量，CF3和CF4也可被配置为视在能量脉冲输出。ATT7022B提供一个SPI接口，方便与外部MCU之间进行计量参数以及校表参数的传递。SPI具体规格参见后面第四部分的详细说明。所有计量参数都可以通过SPI接口读出8。ATT7022B内部的电压监测电路可以保证加电和断电时正常工作。2.3.1
42、 芯片特性9高精度在输入动态工作范围(1000:1),内非线性测量误差小于0.1%有功测量满足0.2S、0.5S，支持IEC 62053-22，GB/T 17883-1998无功测量满足2级、3级，支持IEC 62053-23，GB/T 17882-1999提供基波、谐波电能以及总电能测量功能提供视在电能测量功能提供正向和反向有功/无功电能数据提供有功、无功、视在功率参数提供功率因数、相角、线频率参数提供电压和电流有效值参数,有效值精度优于0.5%提供电压相序检测功能提供电流相序检测功能提供三相电流矢量和之有效值输出提供三相电压矢量和之有效值输出提供电压夹角测量功能提供失压判断功能具有反向功率
43、指示提供有功、无功、视在校表脉冲输出提供基波有功、基波无功校表脉冲输出合相能量绝对值相加与代数相加可选内置温度测量传感器电表常数可调起动电流可调可准确测量到含21次谐波的有功、无功和视在功率支持增益和相位补偿，小电流非线性补偿具有SPI接口，方便与外部MCU通讯适用于三相三线和三相四线模式采用QFP44封装单+5V供电2.3.2 内部框图10ATT7022B内部框图如2-6所示.图2-6 ATT7022B内部框图2.3.3 引脚描述10ATT7022B引脚图如2-7所示。1RESET 输入， ATT7022B 复位管脚低电平有效内部有47K上拉电阻2 SIG 输出，ATT7022B上电复位或者异常原因重新启动时，SIG将变为低电平。当外部MCU 通过SP
