71M6511/71M6511H

单相电能计量芯片

数据表

2007年8月

概述

该TERIDIAN 71M6511是一个带有MPU内核高度集成的SoC ，

RTC ，闪存和LCD驱动器。 Teridian公司的专利单转换器

Technology有22位Σ-Δ ADC ， 3个模拟量输入，数字

温度补偿，精密电压基准和32位

计算引擎（ CE ），支持各种单相计量

应用程序非常少的低成本外部元件。一个32kHz晶体

为RAM整个系统和内部备用电池的支持时间基准

和RTC进一步降低系统成本。

最大的设计灵活性，支持与多种UART接口，我

2

C，功率

失效比较器，一个5V的LCD电荷泵，高达12 DIO引脚和IN-

系统内可编程FLASH 。该器件采用高（ 0.1 ％）和提供

标准（ 0.5 ％ ）的精度版本的多功能住宅/商业

仪表应用需要多个电压/电流输入和复杂

LCD或DIO配置。

冰和开发工具，程序库和一个完整的阵列

参考设计使米的快速发展和认证的

满足最苛刻的全球电力计量标准。

LIVE

特点

瓦温度测量的精确性和

2000 ：1的范围内

< 0.1 ％ - 71M6511H ，

<0.5 ％ - 71M6511

超过IEC62053 / ANSIC12.20 。

参考电压

<为10ppm / °C - 71M6511H ，

<为50ppm / °C - 71M6511

三个传感器输入 - VDD

引用

低抖动瓦时/ VARh脉冲输出

脉冲计数，脉冲输出

四象限计量

电压/电流角

线路频率计数RTC

数字温度补偿

电源

CT /分流

负载

SAG检测

独立的32位计算引擎

40-70Hz电源频率范围

相同的校准

相位补偿（ ± 12° ）

电池备份的RAM和RTC

电池

NEUT

变流器

IA

VA

V3.3A V3.3D GNDA GNDD

5V升压

V或I

IB

Teridian公司

71M6511

VDRV

调节器

VBAT

V2.5

22MW @ 3.3V ， 7.2μW备份

安全闪存选件

22位Δ-Σ ADC

8位MPU （ 80515 ） - 每1个时钟周期

指令

LCD驱动器（ ≤128像素）

高速SSI串行输出

RTC的使用时间功能

硬件看门狗定时器

多达12个通用I / O引脚

64KB闪存， 7KB RAM

两个UART用于IR和AMR

64引脚LQFP封装

电压参考

VREF

VBIAS

串口

温度

传感器

LCD驱动器

DIO ， PULSE

VLCD

COM0..3

SEG0..19

赛格24..32

DIO 0..11

赛格32..41

DIO 12..21

内存

FL灰

计算

发动机

3V / 5V LCD

88.88.8888

EEPROM

AMR

TX

RX

SENSE

DRIVE

RX

TX

IR

动力

故障

32千赫

比较

V1

OSC / PLL

XIN

XOUT

MPU

RTC

计时器

ICE

测试脉冲

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目录

概述.......................................................................................................................................... 1

FEATURES.................................................................................................................................................... 1

五金DESCRIPTION....................................................................................................................................... 8

硬件Overview........................................................................................................................................ 8

模拟前端(AFE)................................................................................................................................. 8

复用器....................................................................................................................................... 8

ADC................................................................................................................................................. 9

FIR Filter.......................................................................................................................................... 9

电压Reference........................................................................................................................... 9

温度Sensor........................................................................................................................ 10

功能描述..................................................................................................................... 10

计算引擎（ CE ） .............................................................................................................................. 11

仪表方程.............................................................................................................................. 12

脉冲发生器.............................................................................................................................. 12

实时监控........................................................................................................................... 13

CE功能概述.................................................................................................................. 13

80515 MPU内核........................................................................................................................................... 15

80515 Overview............................................................................................................................... 15

存储器组织...................................................................................................................... 15

特殊功能寄存器(SFRs).................................................................................................. 17

特殊功能寄存器（通用80515 SFR）的.......................................... ............................... 18

特殊功能寄存器具体到71M6511 ........................................... ............................ 20

指令Set.................................................................................................................................. 21

UART............................................................................................................................................... 21

定时器和计数器....................................................................................................................... 24

WD定时器（软件看门狗定时器） ........................................... ................................................. 26

中断......................................................................................................................................... 29

外部中断........................................................................................................................... 31

中断优先级结构...................................................................................................... 33

中断源和载体......................................................................................................... 34

片内资源....................................................................................................................................... 36

DIO Ports......................................................................................................................................... 36

物理内存............................................................................................................................. 37

Oscillator.......................................................................................................................................... 38

实时时钟（ RTC ） ................................................................................................................... 39

LCD驱动器..................................................................................................................................... 39

LCD电压升压电路............................................................................................................ 40

UART （ UART0 ）和光口（ UART1 ） ........................................ .............................................. 40

硬件复位Mechanisms.......................................................................................................... 41

复位引脚（ RESETZ ） ....................................................................................................................... 41

硬件看门狗Timer.............................................................................................................. 41

晶体频率Monitor............................................................................................................... 41

V1 Pin.............................................................................................................................................. 41

I2C接口（ EEPROM ） ................................................................................................................. 42

内部时钟和时钟分频器............................................. .................................................. ... 43

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电池............................................................................................................................................. 43

内部电压（ VBIAS ， VBAT ， V2P5 ） ......................................... ................................................. 43

测试端口........................................................................................................................................ 44

功能DESCRIPTION..................................................................................................................................... 46

工作原理....................................................................................................................................... 46

系统定时Summary............................................................................................................................... 47

数据Flow....................................................................................................................................................... 49

CE / MPU通信............................................................................................................................... 49

故障，复位， Power-Up.................................................................................................................................. 50

电池Operation........................................................................................................................................... 51

省电Modes........................................................................................................................................ 51

温度补偿.......................................................................................................................... 52

斩波电路......................................................................................................................................... 52

内部/外部脉冲产生和脉冲计数.......................................... ...................................... 54

程序安全........................................................................................................................................... 55

固件接口............................................................................................................................................ 56

I / O RAM映射 - 按数字顺序.............................................................................................................. 56

MAP SFR （特殊功能寄存器具体到TERIDIAN 80515 ） - 按数字顺序..................................... ..................... 57

I / O内存（ RAM配置） - 按字母顺序排列....................................... ............................................... 58

CE程序与环境....................................................................................................................... 64

CE Program..................................................................................................................................... 64

格式........................................................................................................................................... 64

常量........................................................................................................................................ 64

环境.................................................................................................................................... 65

CE计算............................................................................................................................... 65

CE RAM Locations......................................................................................................................................... 66

CE前端资料（原始数据） ....................................................................................................... 66

CE状态Word............................................................................................................................... 66

CE传输变量..................................................................................................................... 67

典型性能DATA............................................................................................................................... 74

在房瓦精度Temperature.............................................................................................................. 74

在房间VARh精度Temperature.......................................................................................................... 74

谐波性能.................................................................................................................................. 75

在温度仪表精度(71M6511H)............................................................................................ 75

应用信息................................................................................................................................... 76

传感器（ CT ，电阻分流器， Rogowski线圈）的连接...................................... ................................. 76

71M6511和71M6511H零件之间的区别............................................ ......................................... 76

温度补偿和电源稳频的RTC ......................................... ...... 77

外部温度补偿............................................................................................................ 78

温度测量........................................................................................................................... 78

连LCDs........................................................................................................................................... 79

连接I2C EEPROMs............................................................................................................................ 80

连接5V Devices.................................................................................................................................. 80

光纤Interface............................................................................................................................................. 81

连接V1和复位引脚...................................................................................................................... 81

闪光Programming........................................................................................................................................ 82

MPU固件库................................................................................................................................... 82

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规格....................................................................................................................................................... 83

电气规格................................................................................................................................. 83

LOGIC LEVELS............................................................................................................................... 84

VREF ， VBIAS .................................................................................................................................. 86

晶体振荡器................................................................................................................ 86

液晶显示BOOST.................................................................................................................................... 88

LCD驱动器................................................................................................................................ 88

RTC ................................................................................................................................................. 88

RESETZ .......................................................................................................................................... 88

比较仪............................................................................................................................ 88

RAM和闪存.......................................................................................................... 89

FLASH内存时序.............................................................................................................. 89

EEPROM INTERFACE.................................................................................................................... 89

推荐的外部元件........................................................................................................... 89

包装信息................................................................................................................................... 90

接脚分布（顶视图） ............................................................................................................................ 91

针Descriptions............................................................................................................................... 92

I / O等效电路： .................................................................................................................... 94

订购信息......................................................................................................................... 95

科幻居雷什

图1 ：IC功能框图............................................................................................................7

图2 ：一个斩波放大器的一般拓扑学......................................... ............................................. 10

图3 ： AFE框图........................................................................................................................11

图4 ：在多路循环样品..........................................................................................................13

图5 ：积累Interval......................................................................................................................13

图6：存储Map...................................................................................................................................15

图7 ：中断Structure...........................................................................................................................35

图8 ： DIO端口座Diagram................................................................................................................36

图9 ：振荡器Circuit..............................................................................................................................39

图10 ： LCD电压升压电路.........................................................................................................40

图11 ：电压范围V1....................................................................................................................42

图12 ：电压。目前，瞬时和累积能量............................................ ................... 46

图13 ： ADC MUX ，CE和串行传输的时序关系.................................... ......... 47

图14 ： RTM输出Format......................................................................................................................48

图15 ： SSI时序， （ SSI_FPOL =

SSI_RDYPOL

= 0) ..............................................................................48

图16 ： SSI时序， 16位字段示例（外部设备延迟SRDY ） ................................. .............. 48

图17 ： MPU / CE数据Flow.......................................................................................................................49

图18 ： MPU / CE通讯（功能） ........................................ .................................................. 50

图19 ： MPU / CE通信（处理顺序） ....................................... ................................. 50

图20 ：时序图的电压，电流和供电后，操作模式.............................. 51

图21 ：盖章极性W /自动Chopping...........................................................................................53

图22 ：序列与备用多路复用器循环.......................................... ....................................... 53

图23 ：使用备用多路复用器循环和顺序控制斩波....................................... ..54

图24 ：WH准确性， 0.3A - 200A / 240V ...................................... .................................................. .......... 74

图25 ： VARh至200A / 240V性能精度为0.3A ..................................... .............................. 74

图26 ： 71M6511H瓦精度比目前在不同温度....................................... .......... 74

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图27 ：在240V电表准确度谐波， 30A ....................................... ...................................... 75

图28 ：典型的仪表准确度的温度相对于25 ° C（ W /温度

补偿） .....................................................................................................................75

图29 ：电阻分压器（左） ，电流互感器（右） ................................... ...................... 76

图30 ：电阻分流器（左） ， Rogowski线圈（右） .................................... .............................................. 76

图31 ：晶体工作频率随温度........................................... ................................................ 77

图32 ：水晶Compensation...................................................................................................................78

图33 ：连接LCDs..........................................................................................................................79

图34 ：LCD升压电路.........................................................................................................................79

图35 ： EEPROM连接...................................................................................................................80

图36 ：接口接收到0-5V Signal.....................................................................................................80

图37 ：连接光学元件........................................... .................................................. 81

图38 ：分压器V1 ...................................................................................................................81

图39 ：外部元件RESETZ ........................................... .................................................. ..82

表

表1 ：输入在常规和替代多路复用器循环选择....................................... ...................... 8

表2 ：通道控制的基础上

MUX_DIV

和

FIR_LEN...........................................................................9

表3 ： CE DRAM位置的ADC结果......................................... .................................................. ..12

表4 ：标准表式（如图灰色输入扫描，但不用于计算） ............... 12

表5 ：弹力记忆周期Width............................................................................................................16

表6 ：内部数据存储器Map...............................................................................................................17

表7 ：特殊功能寄存器位置........................................... .................................................. 0.17

表8 ：特殊功能寄存器复位值.......................................... .............................................. 18

表9： PSW寄存器Flags.........................................................................................................................19

表10： PSW的位functions...........................................................................................................................19

表11 ：端口寄存器................................................................................................................................20

表12 ：特殊功能寄存器............................................................................................................21

表13 ：波特率发生器...................................................................................................................22

表14 ： UART模式.................................................................................................................................22

表15 ：在S0CON注册.....................................................................................................................22

表16 ：该寄存器S1CON ......................................................................................................................23

表17 ：该位S0CON Functions..............................................................................................................23

表18 ：该位S1CON Functions..............................................................................................................24

表19 ：本TMOD Register.......................................................................................................................24

表20 ： TMOD寄存器位描述......................................................................................................25

表21 ：定时器/计数器模式Description................................................................................................25

表22 ： TCON寄存器.......................................................................................................................25

表23 ： TCON寄存器位Functions..................................................................................................26

表24 ：定时器模式..................................................................................................................................26

表25 ： PCON寄存器.......................................................................................................................26

表26 ： IEN0中（参见表34 ） ..................................... .................................................. ..27

表27 ：本IEN0位函数（也见表34 ） ..................................... .............................................. 27

表28 ：本IEN1寄存器（也见表35/36 ） .................................... ............................................... 27

表29 ：本IEN1位函数（也见表35/36 ） ................................... ......................................... 27

表30 ：在IP0寄存器（参见表46 ） ..................................... .................................................. .... 28

表31 ：在IP0位功能（也见表46 ） ..................................... ................................................. 28

表32 ：在WDTREL注册..................................................................................................................28

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