新型電網(wǎng)電壓監測儀的組成和驅動(dòng)程序設計

LM331的動(dòng)態(tài)范圍寬，可達100 dB；線(xiàn)性度好，最大非線(xiàn)性度失真小于0．01％，工作頻率低到0．1 Hz時(shí)尚有較好的線(xiàn)性；變換精度高，數字分辨率可達12 b；外圍電路簡(jiǎn)單，只需接入幾個(gè)外部元件就可方便構成 V／F變換電路，并且容易保證轉換精度。根據上面的電路和數據手冊可以得出LM33l輸出頻率的計算公式：

LM331輸出的數字脈沖通過(guò)光耦TLP521進(jìn)行隔離，再送入單片機的定時(shí)器T1進(jìn)行計數。定時(shí)器T0用來(lái)定時(shí)，每隔1 s鐘單片機在T0的定時(shí)中斷服務(wù)程序中讀取T1計數器的值，因為間隔是1 s，所以讀出來(lái)的值就是LM331輸出脈沖頻率的大小。由上面的公式可以計算出AD536輸出的有效值Vb，進(jìn)而可以推算出此時(shí)測量電網(wǎng)電壓的大小。
根據要求，此系統需要記錄歷史電壓。這里選擇鐵電存儲器FM24C512，它是一款容量高達512 KB的非易失性存儲器，它采用了先進(jìn)的鐵電處理技術(shù)。原理圖如圖3所示。

FM24C512以總線(xiàn)速度進(jìn)行寫(xiě)操作，無(wú)須延時(shí)。下一個(gè)總線(xiàn)周期可以立即開(kāi)始，無(wú)需進(jìn)行數據輪詢(xún)，最高總線(xiàn)頻率高達1 MHz。另外，FM24C512具有比E2PROM高得多的寫(xiě)操作次數。而且，因為寫(xiě)操作不需要在內部提升電路寫(xiě)電路的電源供電電壓，所以，存寫(xiě)操作過(guò)程中，FRAM比E2PROM消耗的功率要低得多。
FM24C512使用I2C通信協(xié)議，簡(jiǎn)化了與微控制器的接口電路。它使用極少的管腳，占用極小的板空間，只使用兩個(gè)管腳和處理器進(jìn)行通信，一個(gè)是時(shí)鐘線(xiàn)SCL，另一個(gè)是數據線(xiàn)SDA。因為所使用的主處理器沒(méi)有相關(guān)的I2C通信接口，所以只能用兩個(gè)I／O口去模擬I2C的時(shí)序。時(shí)序圖如圖4所示。

在記錄歷史電壓時(shí)，實(shí)時(shí)時(shí)間芯片DSl302產(chǎn)生的時(shí)間作為記錄電壓的參考。DSl302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計時(shí)，具有閏年補償功能，工作電壓為2．5～5．5 V。采用三線(xiàn)接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節的時(shí)鐘信號或RAM數據。DSl302內部有一個(gè)31×8的用于臨時(shí)性存放數據的RAM寄存器。DS-l302是DSl202的升級產(chǎn)品，與DSl302兼容，但增加了主電源／后備電源雙電源引腳，同時(shí)提供了對后備電源進(jìn)行涓細電流充電的能力。它與單片機的連接如圖5所示。
DSl302與CPU的連接只需要三條線(xiàn)，即時(shí)鐘線(xiàn)(SCLK)、數據線(xiàn)(IO)、復位線(xiàn)(RST)。相應的時(shí)序圖如圖6所示。