新型電網(wǎng)電壓監(jiān)測儀的組成和驅(qū)動程序設(shè)計

LM331的動態(tài)范圍寬，可達(dá)100 dB；線性度好，最大非線性度失真小于0．01％，工作頻率低到0．1 Hz時尚有較好的線性；變換精度高，數(shù)字分辨率可達(dá)12 b；外圍電路簡單，只需接入幾個外部元件就可方便構(gòu)成 V／F變換電路，并且容易保證轉(zhuǎn)換精度。根據(jù)上面的電路和數(shù)據(jù)手冊可以得出LM33l輸出頻率的計算公式：

LM331輸出的數(shù)字脈沖通過光耦TLP521進行隔離，再送入單片機的定時器T1進行計數(shù)。定時器T0用來定時，每隔1 s鐘單片機在T0的定時中斷服務(wù)程序中讀取T1計數(shù)器的值，因為間隔是1 s，所以讀出來的值就是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，進而可以推算出此時測量電網(wǎng)電壓的大小。
根據(jù)要求，此系統(tǒng)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(dá)512 KB的非易失性存儲器，它采用了先進的鐵電處理技術(shù)。原理圖如圖3所示。

FM24C512以總線速度進行寫操作，無須延時。下一個總線周期可以立即開始，無需進行數(shù)據(jù)輪詢，最高總線頻率高達(dá)1 MHz。另外，F(xiàn)M24C512具有比E2PROM高得多的寫操作次數(shù)。而且，因為寫操作不需要在內(nèi)部提升電路寫電路的電源供電電壓，所以，存寫操作過程中，F(xiàn)RAM比E2PROM消耗的功率要低得多。
FM24C512使用I2C通信協(xié)議，簡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，只使用兩個管腳和處理器進行通信，一個是時鐘線SCL，另一個是數(shù)據(jù)線SDA。因為所使用的主處理器沒有相關(guān)的I2C通信接口，所以只能用兩個I／O口去模擬I2C的時序。時序圖如圖4所示。

在記錄歷史電壓時，實時時間芯片DSl302產(chǎn)生的時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的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為2．5～5．5 V。采用三線接口與CPU進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。DSl302內(nèi)部有一個31×8的用于臨時性存放數(shù)據(jù)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，同時提供了對后備電源進行涓細(xì)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，即時鐘線(SCLK)、數(shù)據(jù)線(IO)、復(fù)位線(RST)。相應(yīng)的時序圖如圖6所示。