新型電網電壓監測儀的組成和驅動程序設計

LM331的動態范圍寬，可達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，數字分辨率可達12 b；外圍電路簡單，只需接入幾個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光耦TLP521進行隔離，再送入單片機的定時器T1進行計數。定時器T0用來定時，每隔1 s鐘單片機在T0的定時中斷服務程序中讀取T1計數器的值，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，它采用了先進的鐵電處理技術。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，無需進行數據輪詢，最高總線頻率高達1 MHz。另外，FM24C512具有比E2PROM高得多的寫操作次數。而且，因為寫操作不需要在內部提升電路寫電路的電源供電電壓，所以，存寫操作過程中，FRAM比E2PROM消耗的功率要低得多。
FM24C512使用I2C通信協議，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，另一個是數據線SDA。因為所使用的主處理器沒有相關的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，并可采用突發方式一次傳送多個字節的時鐘信號或RAM數據。DSl302內部有一個31×8的用于臨時性存放數據的RAM寄存器。DS-l302是DSl202的升級產品，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)、數據線(IO)、復位線(RST)。相應的時序圖如圖6所示。