掉电保护电路，用 AT89S52的 P1.7输入引脚检测掉电信号，当系统正常工作是 P1.7位高电平，当突然发生断电时，P1.7变成低电平，采用查询方式检测到 P1.7的变为低电平后，将进入掉电保护程序。电源电路中有个大滤波电容1000uf/25v，当掉电后能维持系统十多秒的工作时间，确保电能表存储好重要数据。光电隔离电路，在系统中 AD775的脉冲输出端，继电器控制端，RS485通讯端分别使用了 4N35光电隔离器。通过光的耦合作用传递电信号，把干扰源和易受干扰的部分隔离开来，提高系统抗干扰的能力。
软件程序设计
3.1 软件程序资源分配     多费率单相电能表软件程序共包括初始化及主程序，X25045读写程序，RS485串行通讯处理程序，中断处理程序，定时器处理程序，HT1621显示控制程序，电能分时段计量与掉电处理程序，系统自检与软件抗干扰处理八大程序模块。系统的中断资源分配为 INT0中断用于 AD7755脉冲检测，INT1用于秒同步检测，定时器 T0用于定时100ms，T1未使用，T2用于串行通讯程序波特率发生器，串行口中断设置为 RS485异步通讯接收中断。
3.2 程序模块的设计

电能表的工作过程主程序模块如图 3所示，每次上电要进行初始化，初始化包括对AT89S52单片机定时器、串行口、中断等工作方式的设定，写入串行存储芯片 X25045的控制字，串行时钟芯片 S3530A控制字，串行液晶驱动芯片 HT1621控制字。新电能表的初次工作要对 X25045初始值设定，包括电能表表号的设置，时段的设置，时钟的设置，存储地址的分配等。本系统设置了三个时段，单片机每秒从时钟芯片 S3530A中读取时钟值，然后根据串行存储芯片 X25045中预先设置好的时段，分析该时刻属于哪个时段，根据相应的时段把电能存储 AT89S52的 RAM存储器中，然后电能每累计够 1度便写入到 X25045相应的地址中。16位液晶显示器轮流显示时段与电能信息。若有通讯请求将采用中断方式与上位机进行数据通讯。若停电，将执行掉电保护程序。其它程序模块流程图略。 
 

测试结果
该电能表在淄博贝林电子有限公司进行了误差测试和运行试验，上位计算机完成用电管理时段设置，设置三个费率时段，第一时段 00点 00分点到 06点 30分，为谷电量时段，第二时段 06点 30点到 22点 30分，为峰电量时段，第三时段 22点 30点到 24点 00分，为平电量时段。费率时段设置由电力供电公司根据国家政策规定设定到计算机管理系统中，通过RS485串行通讯传送到电能表中，并存储于 X25045中。每月峰、平、谷、累计电量存入电能表中，并打包传送到上位计算机管理系统，通讯波特率设为9600 bit/s。用 0.1级标准电子式电能表校验台作为标准表，该多费率电能表为被测表，贝林电子有限公司针对不同负荷的情况下进行测试，限于篇幅仅列出负荷为 5KW时的实测数据如表1 所示。测试结果表明该复费率电能表误差小于1%，属于 1.0级标准。经实验得知减小电能计量误差方法，一是通过调节 AD7755的匹配电阻调整到精确值；二是该匹配电阻阻值要求随温度变化阻值变化较小；三是在电能计量过程中，在时间段的切换时，计量电能的尾数部分不足 0.01度的电能计入下一个时间段中，避免了不足 0.01度的电能丢失而造成累计电量有误差。

表 1  标准表与被测表测量值，负荷 5KW

结束语
多费率电能表根据不同的时段设置，实现电能分时计量，采用 RS485串行通讯，实现电量自动回抄，实时校时。该电能表经淄博贝林电子有限公司生产表明，设计技术新颖，计量准确，走时精确，时段设置灵活，防窃电设计新颖，各项技术指标均达到国家多费率电能表的技术标准，具有广阔的应用前景。
本文作者创新点在于采用 AD7755电能计量芯片计量准确；串行 X25045存储灵活可靠，串行时钟 S3530A走时精确，RS485总线传输可靠性高，防窃电新颖设计。采用 I2C总线结构多费率单相电能表设计更加合理，具有性价比高的特点。