引言

传统的机械电能表，是通过磁力矩驱动铝盘，带计量器计量电量的。这种计量方式存在着寿命短、误差大、需定期调试，容易窃电，现场抄表等诸多缺陷，操作的可靠性亦得不到保证，而且给城市电网的建设、规划和分析带来了很大困难。为了解决上述问题，具有防窃电功能的，液晶显示的，带有红外通讯、485通讯的电子电能表逐渐被应用，而且将逐渐成为市场的主流。

系统组成

带软件校表功能的单向付费率表的系统结构如图 1 所示。实现原理为：电网的电流和电压信号通过分流器，被采样芯片采样过来，以脉冲(CF)的方式输出给单片机，单片机通过对电能高频脉冲CF的采集和分析，输出电能指示脉冲信号，供脉冲灯和校表用，吧并利用CF信号，计算出采集到的电量，送到LCD驱动，在LCD上显示，同时又写入EEPROM；EEPROM中除了保存电量信息外，还有表号等信息，这些信息可以通过红外和485通讯抄读和设置，也可以在LCD上显示。

硬件设计

硬件设计如图1所示，分为时钟供给模块、数据存储模块、脉冲采集模块、软件校表模块、掉电检测模块、红外输出模块、485通讯模块、电池电压检测模块、拉闸控制模块。主控芯片采用NEC单片机UPD78F0485，其基本特性如下：1.8~5.5V宽电压供电；内部集成PLL锁相环晶振电路，温漂极小；低功耗，副时钟工作的时候，功耗最低1uA；内部集成上电复位电路和低电压检测电路，方便做掉电数据存储；内部集成A/D，可以做电池电压检测；有沿触发外部中断，可以采集电量脉冲；内部集成了IIC电路和两个UART电路，方便2路通讯；并集成了2个16位定时器，2个8位定时器，通用I/O口众多。这些资源，都是UPD78F0485被用来设计电能表的重要原因。

下面就电能表中的一些主要硬件电路的设计做一个简要的分析。

1)485通讯电路设计：  

图2：485通讯电路结构

在电能表系统中，抄表系统在抄表的时候只有固定的集中方式：485、载波、红外。485作为成本低、运行可靠、抄表速度快等特点，现在是抄表用的最广泛的一种方式。图2即为485电路的基本结构。此电路通过光耦把单片机输出的信号，隔离输出到3085芯片，3085芯片再把此信号转变成差分信号送给总线。接受的信号也要通过光耦隔离送回单片机。此电路的特点是3085的RE和DE两个引脚由一根引线一起控制，节省了单片机的一个I/O口，这种接法是有条件的，即电能表上的通讯不是绝对的全双工。由于485电路的差分信号传输距离比较远，一般布线的环境也比较恶劣，所以485线路必须有压敏电阻进行高压保护，而且还要有TVS管，防止瞬态的高压干扰和遭受雷击。

2)红外通讯电结构：

图3：红外通讯电路结构