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RL78/R7F0C004单片机:智能电能表MCU集大成者

作者:angelazhang时间:2015-08-18

近年来随着节能环保的推进,为了实现地方上高效使用能源的智能电网,通过电表来控制各种屋内设备的智能电表正在各地扩大普及。电表正在成为家庭通信的网关,并向着高性能、高功能化前进。

电表从工厂到现场安装,需要内置电池的工作,而只有实时时钟(RTC)工作时的低功耗化就变得尤为重要。另外,为了满足AMR、查表时的红外线通信,预付卡 之间的通信,都需要UART(Universal Asynonous Receiver Transmitter)。

瑞萨电子MCU 产品线中的RL78/R7F0C004单片机,可满足智能电表所需的各种通信方式,并通过内置RTC可实现低功耗。另外,大容量存储器能支持智能电表的高功能化。其他内置的片内振荡器(OCO)、看门狗定时器(WDT) ,LCD驱动控制电路等减少了外置元件数,从而可实现低成本。

本文以RL78/R7F0C004单片机为核心MCU所设计的单相智能电能表,可实现电压和电流检测, 512B串行存储器;数字字符组合液晶显示屏;实现加密解密ESAM模块; RS485和红外通讯电路模块;各种信息输出的输出电路模块;为各工作模块提供工作电源的电源模块; 


基本框图

 


方案优势


• 精确的时间计量 :满足国标对于时钟全温度范围内精度的要求,由外部的晶体的精度、稳定度 + 补偿措施 /手段 保证,符合

  国网规定(工作温度: -25℃~+60℃),在供电条件下,时钟准确度≤1.0s/d。

• 低功耗:延长工作时间,减小电池容量,可以达到整机功耗为10uA左右;

• 集成度高:提高系统的集成度,降低系统成本,集成IR 编码电路,简化程序设计;

• 集成带温补硬件高精度RTC,省略RTC芯片(8025T);

• 集成大电流驱动端口,省略外置三极管;

• 内置PLL,外部只需要32.768KHz晶体,省略外置高速晶体;

• 内置数据Flash,减少外置EEPROM的容量;

• 内置2个智能卡端口,符合ISO7816国际标准 ,可以连接两张智能卡 ;

• 内置LCD 4/6/8 COM     52/50/48 SEG;

• 完善的参考设计:可以提供样表供客户测试、评估;

• 其技术指标符合国家电网公司发布的《单相智能电能表技术规范》和南方电网公司发布的《南方电网公司单相电子式电能表技

  术标准》。


R7F0C004特点


• 内置高速(0.04167μs:高速内部振荡器时钟24MHz运行),可选择24MHz(TYP.)、16MHz(TYP.)、12MHz(TYP.)、

• 8MHz(TYP.)、4MHz(TYP.)、或者1MHz(TYP.)。超低速(30.5μs:副系统时钟32.768kHz 运行)的最短指令执行时间。

• ROM:128KB, RAM:8KB

• 内置单电源闪存(有块擦除/编程禁止功能)。

• 支持自编程功能(有引导交换功能/闪存屏蔽窗口功能)。

• 内置片上调试功能。

• 内置上电复位(POR)电路和电压检测电路(LVD)。

• 内置看门狗定时器(能以低速内部振荡器时钟运行)。

• 支持乘除和乘加运算指令。

      - 16位x16位= 32位(无符号数或有正負符号数)

      - 32位x32位= 32位(无符号数)

      -16位x16位+32位= 32位(无符号数或有正負符号数)

• 内置时钟输出/蜂鸣器输出的控制电路。

• 内置十进制校正(BCD)电路。

• I/O端口:65个(N沟道漏极开路:2个)


定时器


• 16位定时器TAU :8个通道

• 看门狗定时器:1个通道

• 实时时钟:1个通道(校正时钟的输出)

• 12位间隔定时器:1个通道

• 副系统时钟频率测量电路


串行接口


• CSI:1个通道

• UART/UART(支持LIN-bus):4个通道

• I2C/简易I2C:2个通道

• 智能卡接口 (SMCI) :2个通道

• 不同电位接口:和1.8V、2.5V、3V工作的器件连接。

• 8/10位分辨率A/D转换器(VDD=EVDD=1.6~5.5V):4个通道

• 待机功能:HALT、STOP、SNOOZE模式

• 内置比较器

• DMA控制器 :4个通道

• LCD控制器/驱动器 (能进行内部升压和外部电阻分割的切换)

• 段信号输出: 51 (47) 注

• 公共信号输出: 4 (8) 注     注()内是使用8 com 时的信号输出个数。

• 电源电压:VDD=1.6~5.5V

• 工作环境温度:TA=–40~+85°C 



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