SPI接口與單片機(jī)接口原理圖(STPM01與P89LPC94

　　STPM01的SPI接口是一個(gè)兩線(xiàn)口，其數(shù)據(jù)輸入輸出是同一個(gè)管腳，與標(biāo)準(zhǔn)三線(xiàn)SPI口不同。我們采用了圖3所示方法連接兩芯片。

　　作為SPI總線(xiàn)主機(jī)，LPC9401輸出時(shí)鐘信號(hào)，STPM01依照SCLNLC的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行通信。為提高抗干擾性能，在連線(xiàn)中串聯(lián)一個(gè)10~100Ω 電阻，該電阻與芯片管腳輸入電容構(gòu)成低通濾波器，濾除連線(xiàn)上的干擾。LPC9401讀取STPM01數(shù)據(jù)時(shí)，使用片上的SPI模塊。而向STPM01寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)，不使用SPI總線(xiàn)控制模塊，而采用軟件模擬SPI時(shí)序輸出數(shù)據(jù)。這樣設(shè)計(jì)是考慮到電表運(yùn)行時(shí)，LPC9401很少向STPM01寫(xiě)數(shù)據(jù)，而讀數(shù)據(jù)非常頻繁。這種設(shè)計(jì)充分利用了芯片的資源，提高了程序運(yùn)行效率。

　　取樣電路設(shè)計(jì)

　　電壓取樣采用電阻分壓，考慮到貼片電阻的耐壓有限，選用4只200kΩ電阻做分壓器。STPM01電壓通道最大輸入差分電壓為±0.3V，對(duì)于50Hz交流電，對(duì)應(yīng)有效值為0.21VRMS，輸入信號(hào)不能大于此最大值，否則會(huì)出現(xiàn)削峰?？紤]到余量，對(duì)于220V額定電壓，我們?nèi)?.16VRMS，則

　　取樣電阻＝200×4×0.16/220＝581Ω，我們選560Ω作為取樣電阻。

　　相電流傳感器我們采用互感器，變比為5,000:1。該通道增益設(shè)置為8，則輸入最大信號(hào)為0.105VRMS，考慮到一定余量，在40A時(shí)，輸入信號(hào)選擇在0.08VRMS左右，則互感器負(fù)載電阻為0.08/40×5,000＝10Ω。

　　零線(xiàn)電流通道我們采用錳銅分流器，分流器阻值取250μΩ。阻值不能取得過(guò)大或過(guò)小，如果選得過(guò)小，則在小電流時(shí)取樣信號(hào)太微弱，導(dǎo)致誤差增大，容易超差。如果選得過(guò)大，則大電流時(shí)分流器發(fā)熱過(guò)大，造成誤差不穩(wěn)定。

圖3：SPI接口示意圖。

　　對(duì)于250μΩ分流器，在40A時(shí)其兩端電壓信號(hào)為250×40＝10,000μV，即10mVRMS。取樣信號(hào)非常小，所以該通道增益應(yīng)設(shè)置為最大即32倍，此時(shí)信號(hào)輸入最大幅度為26.25mVRMS。實(shí)際最大輸入信號(hào)小于允許的最大輸入信號(hào)，分流器阻值選擇合理。