新型電網(wǎng)電壓監(jiān)測(cè)儀的組成和驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)

LM331的動(dòng)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(shí)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(jiǎn)單，只需接入幾個(gè)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(cè)可以得出LM33l輸出頻率的計(jì)算公式：

LM331輸出的數(shù)字脈沖通過光耦TLP521進(jìn)行隔離，再送入單片機(jī)的定時(shí)器T1進(jìn)行計(jì)數(shù)。定時(shí)器T0用來定時(shí)，每隔1 s鐘單片機(jī)在T0的定時(shí)中斷服務(wù)程序中讀取T1計(jì)數(shù)器的值，因?yàn)殚g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(jì)算出AD536輸出的有效值Vb，進(jìn)而可以推算出此時(shí)測(cè)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(chǔ)器FM24C512，它是一款容量高達(dá)512 KB的非易失性存儲(chǔ)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以總線速度進(jìn)行寫操作，無須延時(shí)。下一個(gè)總線周期可以立即開始，無需進(jìn)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?yàn)閷懖僮鞑恍枰趦?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(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SCL，另一個(gè)是數(shù)據(jù)線SDA。因?yàn)樗褂玫闹魈幚砥鳑]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(guó)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(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2．5～5．5 V。采用三線接口與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(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或RAM數(shù)據(jù)。DSl302內(nèi)部有一個(gè)31×8的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。DS-l302是DSl202的升級(jí)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(duì)后備電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。它與單片機(jī)的連接如圖5所示。
DSl302與CPU的連接只需要三條線，即時(shí)鐘線(SCLK)、數(shù)據(jù)線(IO)、復(fù)位線(RST)。相應(yīng)的時(shí)序圖如圖6所示。