Mikrokontroler

Centralno mjesto u električnoj shemi digitalnog brojila zauzima mikrokontroler. Iz više razloga odabran je mikrokontroler tipa MSP 430 proizvođača Texas Instruments Inc.

Mikrokontroler MSP430 sastoji se od sljedećih osnovnih dijelova:

•Centralna jedinica

•Programska memorija (ROM) 16 kB

•Podatkovna memorija (RAM) 512 kB

•Kontrolni dio

•Periferni moduli

•Oscilator i množilo frekvencije

MSP430 je 16 bitni RISC mikrokontroler čija se arhitektura zasniva na von Neumman arhitekturi, zajedničkom adresnom prostoru za sve funkcijske module i na smanjenom skupu naredbi primjenjivih na sve module

SLIKA 3-8: ARHITEKTURA MSP430 MIKROKONTROLERA

Glave karakteristike mikrokontrolera MSP 430 su sljedeće:

•Do 64 Kbyte-a adresnog prostora za ROM, RAM, EEPROM i periferiju.

•Zbog implementacije stoga nema ograničenja na obradu prekida i podprograma.

•Samo 3 formata za instrukcije.

•Sedam načina adresiranja.

•Ulazno/Izlazni portovi (pristupi) preslikani u memoriji: periferni registri u RAMu.

•Brojači sa mogućnošću izazivanja prekida.

•14-bitni analogno-digitalni pretvarač sa 8 analognih ulaza i strujnim izvorom.

•EPROM verzija (OTP).

•LCD modul.

•Stabilna radna frekvencija.

•Modularni dizajn.

•Mala potrošnja: CPUOff (Isključena centralna jedinica) i OscOff (Isključen oscilator) načini rada.

•Napon napajanja od +2.5V do +5.5V

Ovaj mikrokontroler ima i neke posebne karakteristike koje ga izdvajaju od ostalih, a to su:

•Integriran na chipu 14-bitni analogno-digitalni pretvarač i LCD driver

•Vrlo mala potrošnja

•Smanjen broj naredbi na samo 27 (RISC arhitektura – Eng. Reduced Instruction Set Computer)

•Ortogonalna arhitektura (svaka instrukcija podržava svaki od 7 načina adresiranja).

Sve gore navedene posebnosti, a posebno postojanje analogno-digitalnog pretvarača (14-bitni) i LCD drivera na samom chipu čine ovaj mikrokontroler vrlo pogodnim za izradu digitalnog elektroničkog brojila maksimalno jednostavne konstrukcije.

Raspored pinova mikrokontrolera MSP430 je prikazan na Slici 3-9, a njihova namjene ukratko objašnjena u Tablici 1.

SLIKA 3-9: RASPORED PINOVA MSP430 MIKROKONTROLERA

TABLICA 3-1: NAMJENA PINOVA NA MSP430 MIKROKONTROLERU

Električna shema brojila

SLIKA 3-7: ELEKTRIČNA SHEMA BROJILA

 

Uzorkovanje struje

SLIKA 3-6: UZORKOVANJE STRUJE

Da bi struja trošila bila proporcionalna naponu u granicama od -2.5V do +2.5V potrebno ju je preko strujnog transformatora umanjiti za faktor N na način da pad napona na otporu koji zaključuje transformator na sekundaru bude sveden u spomenute granice. I u ovom slučaju se zbog sigurnosti mjerenja traži napon između -2.3V i +2.3V.

Maksimalna struja brojila je Im=60 A pa je najveća trenutna vrijednost struje:

Kako je izabrani prijenosni omjer strujnog transformatora N=1000, otpor R3 iznosi:

R3 = 27 Ω

U ovom sklopu strujni transformator je komponenta koja presudno utječe na točnost mjerenja energije. Naime, transformator mora imati točan prijenosni omjer i mora unositi zanemariv zakretni kut između struje primara i struje sekundara u vrlo širokom strujnom području (od 500mA do 60A).