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电力系统中的智能电表设计与研发在当今科技高速发展的时代，电力系统的智能化已成为一个重要的趋势。
智能电表作为电力系统中的关键组成部分，其设计与研发对于提高电力系统的效率和可靠性具有重要意义。
本文将探讨智能电表的设计原理、功能特点以及未来发展方向。
一、智能电表的设计原理智能电表主要通过采集电能数据、实时监测电能使用情况以及与电力系统进行通信来实现其功能。
其设计原理包括硬件设计和软件设计两个方面。
在硬件设计中，智能电表需要具备高精度的电能测量能力，以确保准确计量用户的用电量。
同时，智能电表还需要具备较高的抗干扰能力，以应对电力系统中的各种干扰信号。
此外，智能电表还需要具备较强的通信能力，以实现与电力系统的远程通信。
在软件设计中，智能电表需要具备数据处理和分析的能力。
通过对采集到的电能数据进行处理和分析，智能电表可以提供用户用电信息的实时监测和统计分析。
同时，智能电表还需要具备较高的数据安全性，以确保用户用电数据的隐私和保密性。
二、智能电表的功能特点智能电表相比传统电表具有许多独特的功能特点，这些特点使得智能电表在电力系统中具有更多的应用价值。
首先，智能电表具有远程抄表功能。
传统电表需要人工定期上门抄表，而智能电表可以通过远程通信技术实现抄表数据的远程传输，大大提高了抄表的效率和准确性。
其次，智能电表具有实时监测功能。
智能电表可以实时监测用户的用电情况，包括用电负荷、功率因数等，帮助用户更好地管理用电，合理调整用电行为，提高用电效率。
另外，智能电表还具有故障检测和报警功能。
通过对电能数据的实时监测和分析，智能电表可以及时发现电力系统中的故障情况，并通过报警方式通知相关人员进行处理，提高电力系统的可靠性和安全性。
三、智能电表的未来发展方向随着科技的不断进步，智能电表在未来将会有更多的发展方向。
首先，智能电表将更加注重与电力系统的智能化融合。
未来的智能电表将与智能电网、智能家居等系统进行紧密的连接，形成一个智能化的电力系统，实现电力的高效分配和优化管理。
智能电表的原理及应用论文1. 引言随着能源需求的增长和对能源管理的需求不断增加，智能电表作为一种新型的电能计量装置，逐渐受到广泛关注和应用。
本文旨在探讨智能电表的原理及其在能源管理中的应用。
2. 智能电表的原理智能电表主要由以下几个部分组成：2.1 传感器智能电表通过传感器监测电流、电压、功率因数等电能相关参数。
传感器通常使用电流互感器、电压互感器和电能计量芯片等来实现数据采集。
2.2 数据处理单元智能电表的数据处理单元负责对传感器采集到的数据进行处理和计算。
数据处理单元通常包含微处理器、存储器和必要的接口电路。
2.3 通信模块智能电表通过通信模块实现与上位系统的数据传输。
通信模块可以采用有线通信方式（如RS485、Modbus等）或无线通信方式（如GPRS、NB-IoT等）。
2.4 数据存储智能电表的数据存储主要用于存储电能计量数据、事件记录等信息。
数据存储可以采用闪存、SD卡等方式。
2.5 显示与操作界面智能电表通常配备有显示屏和按键，用于显示电能使用情况和进行参数设置等操作。
3. 智能电表的应用智能电表的应用不仅仅局限于电能计量，还可以在能源管理中发挥重要作用。
以下是智能电表在能源管理中的一些应用：3.1 能源监测与分析智能电表可以实时监测电能使用情况，并通过数据分析来识别能耗高峰时段、设备能效低下等问题。
这有助于用户优化能源使用，节约能源开支。
3.2 负荷管理智能电表可以通过监测负荷情况，预测负荷峰谷，帮助用户合理分配电力资源，平衡负荷，避免电网过载，提升电网的稳定性和可靠性。
3.3 远程抄表与计费智能电表可以通过通信模块实现远程抄表和计费。
这不仅提高了抄表效率，节省了人力成本，同时也减少了用户盗抄电能、绕过计量等现象。
3.4 告警与故障诊断智能电表可以实时监测设备运行状态，一旦发现异常情况，如电流过载、电压异常等，可以及时发出告警，并提供故障诊断信息，方便用户进行维修和故障排除。
4. 智能电表的优势与挑战4.1 优势•实时监测，提供精确的电能数据；•可远程抄表和计费，提高了工作效率；•提供数据分析和报表，帮助用户优化能源管理；•支持多种通信方式，方便与上位系统对接。
人工智能在智能电表远程控制中的创新与发展趋势探索随着科技的不断进步，人工智能在各个领域发挥着越来越重要的作用。
智能电表作为新一代电力测量设备，通过融合人工智能技术，实现了智能化的远程控制，给电力行业带来了革命性的变化。
本文将探讨人工智能在智能电表远程控制方面的创新与发展趋势。
一、智慧计量能源管理系统智能电表结合人工智能技术，可以构建智慧计量能源管理系统。
通过智慧计量能源管理系统，电力公司可以实现对电力供应与使用的全面监控和管理。
该系统可以通过人工智能算法对用户的用电行为进行预测与分析，提早预警异常用电情况，并自动调整电力供应。
这种远程的智能化管理模式，提高了用电效率，降低了能源浪费，从而推动了可持续能源的发展。
二、智能警报与风险评估智能电表与人工智能技术相结合，可以实现智能警报与风险评估功能。
传统的电力管理系统基本上是靠人工巡检和手动维护，容易出现盗电、电网故障等问题。
而通过智能电表的远程监测和人工智能算法的分析，可以实时预警电力盗窃行为和电力设备故障，并采取相应措施进行处理。
这种智能警报系统极大地提高了电力设备的安全性和可靠性。
三、数据分析与优化人工智能技术在智能电表的远程控制方面还可以进行数据分析与优化。
智能电表可以实时采集用户的用电数据，并通过人工智能算法进行分析和优化。
通过精准的数据分析，可以帮助用户进行合理的用电规划，提高用电效率。
同时，这些数据也对电力公司的运营和规划提供了宝贵的参考，帮助电力公司制定更加科学和合理的供电策略。
四、智能交互与远程控制智能电表通过融合人工智能技术，实现了智能交互与远程控制。
用户可以通过智能手机等终端设备随时随地实时监测用电情况，并进行用电设备的远程控制。
同时，智能电表还可以通过语音识别技术与用户进行智能交互，方便用户查询用电信息、了解电价政策等。
这种智能交互和远程控制的方式，极大地增强了用户的用电体验，也为电力公司提供了更加高效便捷的管理方式。
总结：人工智能在智能电表远程控制方面的创新与发展趋势日益明显。
智能电表远程监测技术及应用研究随着科技的进步和社会的发展，智能电表逐渐成为人们生活中不可或缺的一部分。
智能电表作为传统电表的升级版，具有远程监测功能，大大提高了用电管理的便利性和精确性。
本文将探讨智能电表远程监测技术及其在实际应用中的研究和发展。
智能电表作为一种新型的电能计量设备，采用了先进的通信技术和数据处理技术，能够实现对电能使用情况的远程监测和管理。
通过智能电表，用户可以随时随地通过手机、电脑等终端设备查看用电情况，了解用电量、用电时段，从而合理安排用电计划，降低能源浪费，实现节能减排的目标。
智能电表的远程监测技术主要包括以下几个方面：一、数据采集技术：智能电表内置了传感器和数据采集模块，能够及时准确地采集电能数据，包括电压、电流、功率等参数。
这些数据通过通信模块传输到数据中心，实现数据的远程传输和监测。
二、通信技术：智能电表通常采用无线通信技术，如GSM、NB-IoT等，实现与数据中心的远程通信。
通过建立可靠的通信链路，实现对电表数据的实时监测和远程控制。
三、数据处理技术：智能电表通过内置的数据处理单元，对采集到的数据进行处理和分析，生成用电报表、用电曲线等数据报告，为用户提供详尽的用电信息和统计分析。
在实际应用中，智能电表的远程监测技术发挥了重要作用。
首先，智能电表可以帮助用电单位实现电能的精准计量和计费，杜绝了传统电表偷电等问题，提高了用电管理的公平性和透明度。
其次，智能电表可以实现远程抄表和自动抄表，提高了抄表效率，减少了人力成本，为用电单位提供了更加便捷和高效的用电服务。
再次，智能电表可以实现远程控制和调节用电负荷，根据用电需求灵活调整用电计划，提高了用电效率，减少了用电成本，为用电单位节约了用电支出。
总的来说，智能电表远程监测技术的研究和应用对于电能管理和节能减排具有重要意义。
未来随着智能电表技术的不断创新和发展，相信智能电表将在用电领域发挥越来越重要的作用，为社会经济的可持续发展做出积极贡献。
智能电表的远程监控与控制技术研究第一章：引言智能电表作为一种新型的电力计量设备，能够实现多种功能，其远程监控与控制技术是电力行业发展的一个重要方向。
近年来，随着物联网技术的不断发展和智能化水平的提高，远程监控与控制技术已经成为智能电表的重要应用之一，有助于提高电力供应的质量和效率。
本文将对智能电表的远程监控与控制技术进行详细的阐述，包括其原理、应用场景以及技术挑战等方面的内容。
第二章：智能电表远程监控技术1. 远程监控原理智能电表的远程监控主要是利用无线通信、互联网技术、云计算技术等实现的。
电表通过一定的通讯协议将自身信息发送至数据采集器、集中器等设备，再通过网络将数据传输到云服务器中，用户通过云平台可实时获得电表的运行状态，并进行分析、监控、管理等操作。
2. 远程监控应用场景智能电表的远程监控可应用于住宅、商业、工业等各个场景，包括但不限于以下几个方面：(1) 住宅用电监控：智能电表可实现对住宅用电功率、电量、电费等数据的实时监控，帮助用户节约能源，降低用电成本。
(2) 商业场所用电监控：商业场所通常用电量较大，智能电表可监控设备的用电状态，及时发现故障和节约能源。
(3) 工业生产用电监控：智能电表可监测工业生产机器的电量、耗电、电流等参数，以便提高生产效率、控制成本。
第三章：智能电表远程控制技术1. 远程控制原理智能电表的远程控制主要是通过远程控制指令实现的。
与传统电表相比，智能电表可以通过网络或短信等方式接收控制指令，可通过中心监控系统实现对电表的控制。
2. 远程控制应用场景智能电表的远程控制应用场景不同于远程监控，主要包括但不限于以下几个方面：(1) 电量调节：实现电力公司对用户用电行为的调节，保证能源平衡。
(2) 故障排除：可以远程进行设备检修及开关控制，解决设备故障等。
(3) 功率调节：实现对电力设备的功率进行调整，以保证设备的安全运行。
第四章：智能电表远程监控与控制技术面临的挑战1. 安全性问题智能电表的数据通信和控制受到网络安全的威胁，如黑客攻击、电磁干扰、信息泄露等。
智能电表的设计范文智能电表是一种采用先进技术，使用微处理器、通信技术等，能够实时监测电能使用情况的智能设备。
它具有高度的精确度和可靠性，能够帮助用户管理电能使用，提高能源利用效率。
下面是一种智能电表的设计方案，以满足用户的需求。
1.硬件设计：(1)电能计量模块：采用高精度的电能计量模块，能够对用户电能的消耗进行准确测量，并将数据传输至控制模块。
(2)通信模块：采用无线通信技术，如Wi-Fi、蓝牙等，与用户的智能手机或者家庭无线网络相连接，以实现与用户的交互和数据传输。
(3)显示模块：配备液晶显示屏，能够显示实时能耗数据和其他相关信息，方便用户进行查看。
(4)控制模块：采用高性能的微处理器，具有强大的计算和控制能力，能够处理电能数据，控制电表的运行和通信功能。
(5)电源管理模块：采用智能电源管理系统，能够实时监测电池的电量，并确保电表的稳定运行。
2.软件设计：(1)数据采集与处理：通过电能计量模块采集实时数据，并通过控制模块进行处理，实现电能使用情况的准确测量和计算。
(2)用户界面设计：为了方便用户的操作和查看数据，设计一个直观友好的用户界面，通过液晶显示屏进行展示，支持交互式操作。
(3) 远程监测与控制：通过通信模块与智能手机或者家庭无线网络相连接，实现与用户的远程交互，用户可以通过手机App或者Web页面进行实时监测和远程控制，如查询实时能耗、设定电能消耗目标、调整电能使用计划等。
(4)数据传输与存储：采用安全可靠的通信协议，确保数据传输的可靠性和私密性。
同时，实现数据的本地存储和备份，以防止数据丢失或损坏。
3.功能设计：(1)实时能耗监测：能够实时监测电能使用情况，并将数据显示在液晶屏上。
用户可以通过查看实时数据，了解电能使用情况，及时调整用电计划。
(2) 能耗分析与报告：根据历史电能数据，进行能耗分析，为用户提供详细的能耗报告。
用户可以通过电表的用户界面或手机App查看报告，了解自己的电能使用情况，并采取相应的节能措施。
智能电表的设计与实现随着科技的不断进步，智能电表在现代生活中扮演着越来越重要的角色。
它不仅为用户提供了方便的用电管理方式，同时也为电力公司提供了更精确的计费手段。
本文将探讨智能电表的设计和实现，旨在揭示其背后的技术原理和应用前景。
1. 智能电表的工作原理智能电表是一种通过现代计算机技术与电力系统结合的新型电能计量装置。
它通过电流传感器和电压传感器采集用户用电信息，并将这些数据传输到数据中心进行处理。
智能电表内部集成了微处理器和通信模块，使得它能够实现精确计量和远程通信功能。
在使用智能电表的过程中，首先需要将电表与电力系统连接，并确保其正常供电。
智能电表采用数字化技术对电能进行采样和计量，通过对电流和电压信号的采样，可以实时测量出用户的用电量，并将这些数据存储在内部的储存器中。
同时，智能电表还可以通过通信模块将数据发送到数据中心，实现远程抄表和计费功能。
2.智能电表的设计要点在设计智能电表时，需要考虑以下几个要点：2.1 高精度的电流和电压采样为了保证计量的准确性，智能电表需要具备高精度的电流和电压采样能力。
采用高性能的传感器和模数转换器可以提高采样的精度。
此外，还需要考虑电源的稳定性和噪声对采样结果的影响。
2.2 数据安全和隐私保护智能电表存储了用户的用电信息，因此数据的安全和隐私保护是非常重要的。
采用加密算法和安全通信协议可以保护用户数据的机密性和完整性。
此外，还可以通过访问控制和身份验证等手段防止非法操作和数据泄露。
2.3 通信技术的选择智能电表的通信模块可以选择有线或无线通信技术，如RS485、GPRS、NB-IoT等。
选择合适的通信技术可以提高通信的稳定性和可靠性。
同时还需要考虑通信模块的功耗和成本等因素。
2.4 远程控制和管理功能智能电表不仅可以实现远程抄表和计费，还可以具备远程控制和管理功能。
例如，用户可以通过手机App或网页端实时监测自己的用电情况，并对电器进行远程控制。
电力公司可以通过远程管理平台对电网进行实时监测和维护，提高供电质量和运行效率。
智能电能表及采集终端的远程控制技术分析随着科技的不断发展，电力行业也在不断地实现智能化，远程控制技术作为智能化的重要组成部分，对于智能电能表及采集终端的远程控制技术，更是发挥了关键作用。
智能电能表及采集终端的远程控制技术是指通过远程通信技术，实现对电能表及采集终端的监控、管理和控制，从而提高电力企业的运行效率和管理水平。
本文将就智能电能表及采集终端的远程控制技术进行分析和探讨。
1. 高效性：智能电能表及采集终端的远程控制技术可以实现对大量电能表和采集终端的集中管理和控制，提高运行效率。
2. 精准性：远程控制技术可以实时监测电能表和采集终端的运行状态，及时发现并处理问题，保障电力设备的正常运行。
3. 可靠性：远程控制技术采用先进的通信技术和安全防护措施，保障数据的安全和可靠传输。
4. 灵活性：远程控制技术可以根据具体情况进行灵活部署和调整，满足不同环境下的需求。
5. 经济性：远程控制技术可以降低人力和物力成本，提高电力企业的管理效益。
智能电能表及采集终端的远程控制技术的实现主要包括以下几个方面：1. 通信技术：采用先进的通信技术，如GPRS、CDMA、以太网等，实现电能表和采集终端与控制中心的远程通信。
2. 数据采集和传输：通过数据采集终端对电能表进行数据采集，并通过通信网络将数据传输到控制中心。
3. 远程监控和控制：在控制中心对接收到的电能表和采集终端数据进行分析、监控和远程控制。
5. 远程维护：通过远程控制技术，实现对电能表和采集终端的远程维护和升级。
随着信息技术和通信技术的不断创新和发展，智能电能表及采集终端的远程控制技术也在不断升级和完善。
未来，智能电能表及采集终端的远程控制技术将呈现以下趋势：1. 多通道传输：未来的远程控制技术将采用多通道传输技术，包括有线通信和无线通信等多种方式，保证数据的稳定传输。
2. 多元化应用：未来的远程控制技术将扩大应用范围，不仅可以用于电能表及采集终端的远程控制，还可以应用于电力设备的远程监控和管理。
摘要随着我国社会经济的发展，居民用电量剧增。
传统的人工抄表收取电费的方式，已不能满足现代化管理的要求，实现多用户能耗仪表的自动抄表已经成为可能，特别是建设部提出来的小康型住宅小区的规划要求，并逐步实行能耗仪表出户的统一管理，实现微机自动检测、计量和收费。
本文针对目前居民小区的电能计量中实际存在的各种问题，设计了一种实用的远程自动抄表系统。
该系统具有成本低廉、计量准确、工作稳定可靠和系统安装维护方便等特点。
本文对整个抄表系统进行了较为全面的设计，着重对系统底层的能耗数据的采集和集中、数据通信网络和通信方式等做了较为详细的设计。
在硬件上对CPU 数据存储及其监控电路、数据传输、通信标准、时钟电路、串口扩展、电能采集和显示电路都做了详细的论述。
并且广泛应用的RS-485电气接口的串行通讯技术作为通讯方式。
在软件上对数据进行采集、通信、显示子程序、校验子程序等做了详细的说明。
同时，本文还对系统中的干扰问题进行了深入细致的分析，并在硬件和软件上担出了有效的抗干扰技术。
该远程抄表系统实现了多用户的电能信息的远程自动抄录，能够实现住宅能耗计量的高质量和高效率管理。
关键词：远程抄表；数据通信；AT89C51；RS-485AbstractWith social and economic development electric power is used increasingly, Traditional charge of electric fare by manual labor can’t satisfy the demand for modern man management.Automatic meter reading system(AMRS)has a possibility to be put into reality.Especially for the well-to-do uptown,the Construct Department of China has demanded to realize automatic meter reading,measuring and charging with computer.This article aims at the existing problems.Thus,I designed an automatic meter reading system of calorie.The strong point of this system is:lows cost,precise measuring,stable working,and easy to install and maintain.The article gives an all-round design of this system.It expatiates on detail designs of data capturing and collecting,data communication network and mode.In this thesis,about the hardware,a particular explanation of the choice of CPU、inspect circuit、data memory etc were given.And it uses asynchronous serial communication technology based on RS-485electric interface as communication means.The software,we give the program of impulse collection、communication、display and so on.At the same time,the noise questions existing in the analyzed and the effective anti-noise methods on hardware and o software are presented.This Long-distance meter reading system realizes the multi-user power information remote automatic transcribing,can realize residential energy consumption of high quality and high efficiency metrology management.Keyword:Remote meter reading;Data-communication;AT89C51;RS-485目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1课题的提出和意义 (2)1.2国内外发展现状 (2)1.3课题可行性论证结论 (2)1.4本文所要完成的主要工作 (3)1.5本章小结 (3)第2章抄表系统总体结构设计 (4)2.1系统组成 (4)2.2通信标准的选择 (4)2.3系统总体方案确定 (5)2.4本章小结 (6)第3章抄表系统硬件设计 (7)3.1抄表系统的整体结构 (7)3.2抄表系统的各硬件模块的设计 (7)3.2.1CPU的选型 (7)3.2.2外围存储及其监控电路模块 (10)3.2.3数据传输模块 (13)3.2.4时钟模块 (15)3.2.5串口扩展 (17)3.2.6电能的采集和计数模块 (19)3.2.7显示电路 (20)3.3本章小结 (21)第4章抄表系统软件设计 (22)4.1软件设计的基本原则 (22)4.2系统软件设计 (23)4.2.1上位微机发送命令到达的路径 (23)4.2.2远程抄表主程序的设计 (24)4.2.3各子程序的设计 (25)4.3软件初始化 (31)4.3.1电路初始化 (31)4.3.2串行通信设计 (32)4.3.3时钟软件程序操作 (34)4.4通信协议 (35)4.4.1字节格式 (36)4.4.2帧格式 (38)4.4.3传输 (39)4.5本章小结 (39)第5章系统的抗干扰设计 (40)5.1硬件抗干扰设计 (40)5.1.1稳压电源的考虑 (40)5.1.2串行EEPROM的选择 (41)5.1.2采用光电隔离技术 (41)5.2软件抗干扰设计 (41)5.2.1单片机程序出错时能自动纳入正轨 (41)5.2.2采取措施保证数据写入的可靠性 (41)5.2.3定时设置I/O口状态 (42)5.2.4延时抖动技术 (42)5.2.5采用“看门狗”电路 (42)5.3本章小结 (43)结束语 (44)参考文献 (45)致谢 (46)第1章绪论本文的研究课题是电表自动抄表系统，本章主要说明课题设计的背景和实际意义，介绍了在抄表领域国内外的技术发展历史、现状和未来趋势，提出所要进行的设计内容和任务，同时对全文的章节架构进行阐述。
智能电表远程监控系统设计随着科技的不断发展，智能电表远程监控系统逐渐成为现代电力行业的关键技术之一。
它通过利用物联网、云计算以及各种传感器等技术手段，实现了对电能消耗情况的实时监测和远程管理。
本文将深入探讨智能电表远程监控系统的设计原理和关键技术，以及其在实际应用中的优势与挑战。
一、智能电表远程监控系统的设计原理智能电表远程监控系统的设计原理可以分为硬件和软件两个方面。
硬件方面主要包括电能计量单元、通信模块和数据传输模块等；而软件方面主要包括数据采集与处理、远程监控和数据分析等。
首先，电能计量单元是智能电表远程监控系统的核心组成部分。
它通过使用先进的电能计量芯片，可以准确地测量电能消耗情况，并将数据传输给通信模块。
其次，通信模块负责将电能计量单元采集到的数据传输给数据传输模块。
通信模块可以选择使用有线通信方式，如以太网、串口等，也可以选择使用无线通信方式，如GPRS、NB-IoT等。
通过通信模块，电能计量单元和数据传输模块之间可以实现远程通信，方便数据的传输和管理。
最后，数据传输模块将采集到的电能消耗数据传输给后台服务器或云端。
数据传输模块可以借助物联网技术，将数据通过互联网发送到指定的服务器或云平台。
这样，用户就能够通过互联网随时随地实时监控电能消耗情况。
在软件方面，数据采集与处理模块负责对采集到的电能消耗数据进行处理和分析。
它可以通过使用数据挖掘和大数据分析技术，对电能消耗情况进行预测和分析，为用户提供更加准确的用能建议。
远程监控模块则允许用户通过手机App、电脑等终端设备，随时随地监控电能消耗情况。
用户可以通过远程监控模块实时查看电能消耗曲线图、报表等，方便掌握用电情况。
此外，远程监控模块还可以提供告警功能，当电能消耗异常时，系统可以及时向用户发送告警信息，以便用户及时采取相应的措施。
数据分析模块则通过对采集到的电能消耗数据进行统计和分析，为用户提供用电分析报告。
通过数据分析模块，用户可以了解电能消耗的季节差异、用电特点等，有针对性地采取节能措施，优化用电结构。
第1章绪论1.1课题的背景、来源及意义智能电表远程预付费系统是依托成熟的IC卡技术开发的一种用电收费管理系统，系统采用IC卡作为中间介质[1-8]，物理连接售电系统同安装在客户处的IC卡电能表按规定的协议进行“一对一”的购售电信息传输，实现对电能计量的抄表、收费、控制三位一体，有助于防范电费风险，提高电费回收速率。
采用IC卡智能电能表后，可以改变用电收费及管理的现状，达到以下管理目标：1．智能电能表代替传统电能表后，用IC卡实现远程预付费，实现“先付费后用电”持卡结算的理想管理模式，从根本上杜绝了欠缴、迟缴、漏缴电费的现象，使供电公司应收费用及时到位。
2．建立供电公司计算机信息管理系统，实现对供电、用电用户及供电公司员工的科学化管理；建立完善的财务核算管理，使供电公司的日常工作和管理流程化、自动化、科学化，提高供电公司的服务质量和竞争力。
3．减轻工作人员的劳动强度，消灭／减少现金交易，减少人为差错和杜绝贪污案件的发生。
4．提供方便的统计查询功能，便于全面、及时地了解情况，为决策提供依据。
综上，采用IC卡远程预付费电能表于国于民都有利，社会效益和经济效益都十分明显。
1.2 我国电能计量仪表的发展历程我国电子式电能表的发展历程可以概括为：20世纪90年代初期的以机电一体为主的工业多费率电能表；中期的电子式电能表；中后期IC卡电能表、电力载波仪表等。
我国在大规模城市和农村电网改造、安居工程和一户一表后续工程、厂网分开以及加大两部制电价和分时计费的应用范围的过程中，促进了电子式多费率电能表的使用。
在市场的推动下，电子式电能表发展迅猛。
虽然现在电能表逐渐从感应式慢慢向电子式过渡，但感应式电能表还是有其特点，例如：长寿命和亚长寿命。
在有些寒冷地区感应式电能表的表现优于电子式电能表，但是电能表向电子式发展的趋势是可以肯定的。
智能电能表采用电子技术，将单相或三相交流功率转换为脉冲量或数字量，运用计算机技术实现各种运算与数据处理以及扩展功能。
与传统的感应式电能表相比，具有很大优势，智能电能表的特点是高技术、高工艺、高效益，它使电能表从传统的劳动密集型变为技术密集型。
现将其主要特点分析如下：(1)测量精度高。
智能电能表是在数字式功率表的基础上发展起来的，它采用电子乘法器实现对电功率的测量，使其在很宽的电压、电流范围内实现1.0级及以上高精度的电能测量。
与普通感应式电能表相比，智能电能表从负载下限到最大负载，误差数据基本不变，在整个负荷范围内曲线保持平直，表计误差易于调整，且其每年的校验数据变化较小。
(2)本身功耗低。
智能电能表接入电压互感器（PT）二次回路后，电压二次回路的输入电流仅为10mA左右，感应式电能表则有70～100mA；而且1只智能电能表可同时实现有功、无功及最大需量测量，即至少取代3只感应电能表；并且，可适当减小PT 二次回路压降，这对于提高电能计量精度、减小电量损失作用较大。
(3)抄表方便，可实现远方测量。
智能电能表以LCD屏显示时间、表号、电量数据及监测信息，所有的电量数据都配以相应的代码自动循环显示，这使得抄表人员一目了然，也可以通过红外抄表器或掌上电脑抄表。
此外，智能电能表配有脉冲输出端子及数据通信接口，很容易实现电量数据的采集与传送，以实现远程自动抄表。
1.3 本论文的研究内容本论文主要研究如何实现预付费智能电表的远程预付费的控制，在智能电表原有的基础上实现用户在家实现远程缴费控制，以及当用户的电量不足时能够及时报警通知用户及时缴纳电费，此外用户预付费电路时能够是现在原有电量的基础上实现相加计量等工作。
第2章 系统结构框图与设计要求2.1 系统结构框图IC 卡远程预付费电能表的工作原理是：用户先购买IC 卡（用户卡），并携IC 卡在网上交费购电，电路系统将购电量等信息自动计入卡中。
用户将卡插入IC 卡电能表（以下简称卡表），输入密码后，卡表内控制单片机识别IC 卡及进行IC 卡与卡表的相互认证并确认，系统将卡内购电量与卡表剩余量相加；写入卡表内存储器，进而控制电磁阀开启。
当用电过程中，卡表内剩余电量相应减少。
当剩余电量低于一定量，卡表报警，这样提示用户购电。
当电量用完时，电磁阀自动关闭，停止供电。
这时候就需要用户重新购电，当用户重新购电读卡存入后，打开电磁阀供电。
电能表的结构框图如图2.1所示，为了便于调试和检修，本系统的电路采用模块化结构设计，选用单片机AT89S52和ADE7755为核心，采用I ²C 总线技术实现对存储器AT24C02，时钟芯片PCF8563和IC 卡的读写，利用键盘设置显示当前余量、时间及日历等。
图2.1系统结构框图 微控制器 AT89S52 AT24C02 存储器 ESAM 远程身份识别模块 电路报警 时钟电路 PCF8563 LED 显示 IC 卡接口 断电控制 计量模块 AT7759 电源及掉电检测电路2.2设计要求本系统应用于IC卡单相电能表中，以实现居民用电的远程预付费，方便人们生活，提高电力部门的管理水平。
电能表的主要设计任务1．功能要求：(1) 电能计量功能：单相IC卡电能表计量芯片采用ADE7755。
(2) 电能累加功能：具有测量有功累计（递增）电量的功能，能够计量（递减）剩余电量的功能。
(3）时段控制功能：将用电时段分为峰、平、谷三段。
(4) 费率可预置功能：用软件编程来实现。
(5) 显示功能：能够显示日历、时间、有功电量、剩余电量、费率、时段等。
(6) 警示功能：超限定功率跳闸及剩余少电量报警功能。
(7) 回抄功能：用电IC卡插入电能表时，电能表自动将剩余电量、累计电量、电能表清零次数、插卡操作结果、电能表用电状况等数据和状态返写到IC卡上，以供售电管理系统查询与管理。
第3章系统硬件的设计与实现本章节分为系统硬件电路设计、功能模块划分和元器件选型。
围绕ADE7755外围电路设计，阐述了电能计量原理，并进行有关电路参数计算；围绕AT89S52外围电路设计，阐述了各功能模块与单片机的接口电路设计；最后介绍了电源模块设计及ESAM模块的应用特点。
3.1单片机控制芯片的选择AT89S52芯片是本系统的核心，其主要功能是数据存储，接收电能脉冲信号、IC 卡数据信息、时间信息等，并进行相应的处理，然后存储、显示和输出处理结果。
3.1.1主要性能●与MCS-51单片机产品兼容●8K字节在系统可编程Flash存储器●1000次擦写周期●全静态操作：0Hz～33Hz●三级加密程序存储器●32个可编程I／O口线●三个16位定时器／计数器●八个中断源●全双工UART串行通道●低功耗空闲和掉电模式●掉电后中断可唤醒●看门狗定时器●双数据指针●掉电标识符3.1.2功能特性描述AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器[9-10]，具有8K在系统可编程Flash存储器。
使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。
片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。
在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32 位I／O 口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器／计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口片内晶振及时钟电路。
另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。
空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器／计数器、串口、中断继续工作。
掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。
3.2电能计量模块3.2.1 ADE7755功能特点(1)ADE7755芯片结构ADE7755的内部电路结构原理图如图3.1所示，它主要由信号输入和信号处理两部分组成。
图3.1 ADE7755功能框图电流输入通道中的增益可编程放大器可根据引脚G1和G0的输入信号来选择不同的放大倍数。
通过G0和G1来选择通道1的增益。
两个16位的A／D转换器采用Σ-△结构，采样频率为900kHz，这种模拟输入结构可使得芯片在很大的动态范围内直接与传感器相连接，因而简化了与传感器的接口设计。
芯片的REVP脚能够检测电路的正负功率，其逻辑状态随CF输出脉冲同时变化，即在CF产生一个脉冲的同时检测正负功率，这样可以有效地防止用户利用反接线进行窃电。
信号处理部分包括相位校正环节、高通滤波器（High Pass Filter，HPF）、乘法器、低通滤波器（Low Pass Filter，LPF）和数字／频率转换电路等。
ADE7755有24脚DIP和SSOP两种封装形式。
(2)ADE7755工作原理图3.2 信号处理框图两个ADC对来自电流和电压传感觉器的电压信号进行数字化，这两个ADC都是16位二阶∑—△模数转换器，过采样速率达900KHz，ADE7755的模拟输入结构具有宽动态范围，大大简化了传感器接口(可以与传感器直接连接)，也简化了抗混叠滤波器的设计。
被测电流经可编程增益放大器(PGA)放大后接电流通道的ADC，并由ADC转换为对应的数字信号。
再经相位校验和高通滤波，进入乘法器。
乘法器的另一路输入是由电压通道ADC转换而来的与被测电压对应的数字信号。
相乘后产生瞬时功率信号。
此信号经低通滤波器滤除其中的交流分量，提取出负载消耗的瞬时有功功率。
ADE7755对这个瞬时有功功率信号进行一段时间的累计和平均后，求得平均有功功率，并从管脚F1，F2输出。
由图3.2可知，即使在稳定负载条件下CF 输出频率仍然随时间变化，这种频率的变化主要是由瞬时有功功率信号中的cos(20t)成分引起的。
CF 输出频率能高达F1和F2输出频率的2048倍。
CF 能以较高的频率输出，是因为在对瞬时有功功率进行累加完成频率转换的过程中，采用了较短的累加时间。
较短的累加时间意味着减弱了对cos(20t)成分的平均作用，于是部分瞬时功率信号成分通过了数字频率转换器。
设计中CF 用于带MCU 的电能计量场合，CF 是进行平均后再进行功率计算的。
频率输出CF 端连接到单片机的计度器，MCU 在内部定时器设定的积分时内对CF 输出的脉冲计数，平均功率正比与平均频率。
3.2.3电能计量电路设计ADE7755采用+5V 、功耗15mV 的单电源供电，加电后，ADE7755芯片被初始化后开始工作，电流通道和电压通道的信号经放大器放大后，通过内部的模数转换器转换为2路数字信号。
在进行功率测量时，电流通路信号还需要通过高通滤波器以去除通道中的直流偏置，此时可能引起2通道的相位不一致，对此，可通过相位调整电路对相角变化量进行补偿，然后将2路信号同时加到数字乘法器，再经过低通滤波器，最后进入数字∕频率转换器，得到与瞬时功率成比例的高频脉冲及与平均功率成比例的低频脉冲，并分别在CF 、F1、F2端输出，从电网采样获得电压信号送入通道2上的V2P 和V2N 后，直接进入数模转换器，然后进入乘法器以提供功率计算，芯片内的2个模数转换器共用1个25V 的基准电源。
