| STPM01與P89LPC9401介面設計
STPM01的SPI介面是一個兩線口，其數據輸入輸出是同一個管腳，與標準三線SPI口不同。我們採用了圖中所示方法連接兩晶元。
作為SPI匯流排主機，LPC9401輸出時鐘信號，STPM01依照SCLNLC的時鐘信號進行通信。為提高抗干擾性能，在連線中串聯一個10~100Ω 電阻，該電阻與晶元管腳輸入電容構成低通濾波器，濾除連線上的干擾。LPC9401讀取STPM01數據時，使用片上的SPI模塊。而向STPM01寫數據時，不使用SPI匯流排控制模塊，而採用軟體模擬SPI時序輸出數據。這樣設計是考慮到電錶運行時，LPC9401很少向STPM01寫數據，而讀數據非常頻繁。這種設計充分利用了晶元的資源，提高了程序運行效率。
取樣電路設計
電壓取樣採用電阻分壓，考慮到貼片電阻的耐壓有限，選用4隻200kΩ電阻做分壓器。STPM01電壓通道最大輸入差分電壓為±0.3V，對於50Hz交流電，對應有效值為0.21VRMS，輸入信號不能大於此最大值，否則會出現削峰。考慮到余量，對於220V額定電壓，我們取0.16VRMS，則
取樣電阻＝200×4×0.16/220＝581Ω，我們選560Ω作為取樣電阻。
相電流感測器我們採用互感器，變比為5,000:1。該通道增益設置為8，則輸入最大信號為0.105VRMS，考慮到一定余量，在40A時，輸入信號選擇在0.08VRMS左右，則互感器負載電阻為0.08/40×5,000＝10Ω。
零線電流通道我們採用錳銅分流器，分流器阻值取250μΩ。阻值不能取得過大或過小，如果選得過小，則在小電流時取樣信號太微弱，導致誤差增大，容易超差。如果選得過大，則大電流時分流器發熱過大，造成誤差不穩定。
圖：SPI介面示意圖。
對於250μΩ分流器，在40A時其兩端電壓信號為250×40＝10,000μV，即10mVRMS。取樣信號非常小，所以該通道增益應設置為最大即32倍，此時信號輸入最大幅度為26.25mVRMS。實際最大輸入信號小於允許的最大輸入信號，分流器阻值選擇合理。 |
