基于ARM多用户智能电能表设计.
基于ARM处理器智能电表系统的功能设计与论证
基于ARM处理器智能电表系统的功能设计与论证用电管理收费多年来一直采用先用电、后抄表、再付费的传统作业方式，电量值计算方面也无法实现更高的精确度，偏差较大。
为了适应社会的需要，保证用户安全、合理、方便地用电，对传统的电表和用电的进行重新设计，使之符合社会发展的需要就显得很有必要。
1、智能电表的发展前景：第一阶段2000-2007逐步以电子计量表取代传统机电式电表;在美国和欧洲着手推广单向通信网络;第二阶段2008-2012全球范围内正在淘汰机电式电表;在欧美及中国大规模推广基于自动计量基础架构(AMI，即有IP地址的智能电表和电力公司之间的一种自动双向流通架构)的双向通信网络;智能电表作为简易型家庭网关，可用于多种公用设施的自动抄表(AMR)和负荷管理。
第三阶段2013-以后智能电表成为家庭网关，实现多种住宅控制功能，诸如安全，报警等;以家庭和单位实现智能化发电(太阳能和风能发电)和配电。
从以上三个阶段我们可以看到，智能电表不仅没有向小型、单一功能的方向发展，恰恰相反，未来将赋予智能电表更多的功能，使之成为家庭不可或缺的组成部分。
峰谷分时电价和避高峰电价的政策出台，多费率表市场需求将进一步加大，尤其是大工业用户，对智能多费率表的需求，将会产生快速的增长。
随着信息时代的推进及技术的发展，智能电表作为智能电网的神经末梢，在不久的将来，智能电表将在信息社会中发挥更大的作用，具有更加广阔的应用前景。
2、ARM智能电表的提出：正是由于以上背景，智能电度表应运而生。
所谓智能电表，就是应用计算机技术与通讯技术等，形成以智能芯片为核心，具有高精确计算电量、与上位机通讯、用电相关数据显示等功能的电度表。
电能表是电力企业收取电费的唯一工具，其性能的稳定性、测量的准确性和可靠性关系到电力部门和用户之间的结算问题，其中智能电表的电量值计量技术显得尤为重要。
大多数设计的智能电表系统其控制器一般是8位或16位的单片机控制，其控制功能比较简单，很难实现网络化和无线传输，对于未来智能电表系统的扩展性也比较有限。
基于ARM9的高精度智能电表系统的设计
・ 智能电表 ・
基 于 Ａ Ｍ９的 高 精 度 智 能 电表 Ｒ 系统 的设 计
杨 韬’ ，
（ ．安徽理 工 大学 ，安徽 淮 南 １
２ ．淮 南供 电公 司 ， 安徽 淮 南
摘
２２０ ； ３ ０ １
２２０ ） ３ ０ ７
韬 （ ９８ １８
的应 用 前 景 。 关 键 词 ： Ｍ９ ＡＲ ；智能 电表 ；Ａ Ｅ ７ ５ 监 控 ：网络 通 信 Ｄ ７５ ； 中 图分 类 号 ： Ｍ ３ ：Ｔ １ 文 献 标 志 码 ： Ｔ ９ ３ Ｐ２ ６ Ｂ 文 章 编 号 ： ０ １５３ （ ０２ １． １０ —５ １２ １ ）０ 统
。
一
要： 针对机 械 、 电子 式 电 能表 精 度低 、 损耗 大 、 稳 定 等 缺点 ， 计 了基 于 不 设
Ｒ？ 高 度 育 表 统 设 采 了３４Ａ 处 器 核 的 Ｒ９ 发 男硕 生 的 精 智 系 。 计 用 ｓ２０微 理 为 心 Ａ 开 ｒ 士 究 ， ， 电 ｃ４ Ｍ ／ ４ ，
现场终 端设 备 通过 专 用 的 外壳 包 装 、 外 壳 在 上 添加小 型避 雷针 等 措 施 ， 仅 可 以有 效 抵 抗外 不 部 电磁辐 射对 电表 内部 电路 的干扰 ， 还可 以在 阴 、 雨 天避免 雷击 ， 保证 电表 的正 常运行 。
近年来 ， 智 能 电网 的快速 发展 和建 设 ， 随着 智
能 电表 作为智能 电网的终 端 ， 也受到 了前 所未有 的
的双 向计量 、 分时段计费、 防窃电、Ｓ一 ８ Ｒ ４５远程数据
通信等功能。通过实际测试 ， 系统对 电能信号的采
集及时 、 准确 ， 处理器单元 能快速 、 确地计算 出实 精 际使用 的电量 、 电费等参 数 ， 通 过分 布 式 网络将 并
探讨基于arm的智能电表设计
探讨基于ARM的智能电表设计张巍国家知识产权局专利局专利审查协作四川中心 四川 成都 610213摘 要 智能电网的发展进一步加快了智能电表的普及应用，智能电表的广泛使用又进一步推动了智能电网的建设。
可见，智能电表在电网的发展中有着重要的地位，一套高效、可靠、稳定的智能电表是电能计量的基本要求。
但当前我国智能电表在适用性、精确性、实时性等方面仍有很大的改进空间。
为此，本文设计了一款基于STM32的嵌入式智能电表，在一定程度上改善了现有智能电表的不足。
关键词 ARM；智能电表；智能电网1 当前存在的问题我国当前的智能电表应用以家庭用电计量为主，适用场合还不够广，其内部的单片机模块在采集精度和信息交互的实时性方面还有待改进。
由于电网谐波的影响，现有的智能电表的误动作率较高，对于具备谐波抑制功能的电表，其成本又相对较高。
传统的机械电表和机电一体化电表仍有很大市场，不能很好地满足信息实时交互，采用无线传输技术的智能电表将成为未来的主流。
2 总体方案设计本文设计的智能电表是在现有的智能电表基础上进行改进而来的，其功能更加丰富，性能也有很大的提升。
智能电表以嵌入式STM32微控制器为核心，以Zigbee协议进行数据传输，集成了RS485串行接口，满足近场传输和远程传输的要求。
电表内部采用了高性能电能计量芯片，实现高精度的电能计量。
在微控制器的统一调试下，电能计量芯片对电路中的电压电流进行实时采用，转换为数字量后由RS485接口或以太网口传输给第三方平台。
该智能电表可以完成电信号采集、电能计量、数据传输、电源滤波、参数设定、数据显示、异常告警等功能[1]。
2.1 MCU模块MCU是微控制器单元，在智能电表中起到核心作用，所有的硬件动作都是通过MCU进行控制的。
智能电表作为一种重要的电能计量设备，其MCU模块应具有足够的可靠性和稳定性，但考虑到大规模应用，其成本不能太高。
经综合的对比分析，本文采用了STM32系列微控制器STM32F40，该控制器内部集成了意法半导体公司的Cortex-M3嵌入式处理器，是STM32系列微控制器的第一代产品，无论是在功耗水平还是运算性能方面都有很大的优化。
基于ARM的DLMSCOSEM通信协议智能电能表设计与实现
2020年第8期智能电能表目前在国外呈现飞速发展的趋势，各国在智能电能表领域掀起一轮大规模的投资，为我国智能电能表产业的出口创造了良好的机遇。
但是国内智能电能表目前采用DL/T645协议，和国际通用的通信协议不兼容，不利于国内智能电能表生产企业的出口。
DLMS/COSEM 通信协议即IEC62056系列国际标准，是国际电工委员会为解决自动抄表系统和计量系统中的数据采集，仪表安装、维护，系统集成等问题提出的新的电能表通信标准。
它以良好的系统互连性和互操作性成为迄今为止较为完善的电表通信协议标准[1]。
本文基于ARM 的DLMS/COSEM 通信协议智能电能表设计能够满足国际电工委员会的要求。
在现有的智能电能表方案中，低端产品一般采用单片机系统层次的主芯片实现简单的功能。
由于单片机处理器的运算速度较低，往往只能实现单一的设置，不能满足现场通用性，同时DLMS/COSEM 通信协议要求传输数据量大，高性能的ARM Cortex-M0系列配备嵌入式系统能够完成比较复杂强大的功能，满足不同场合的应用需求。
方案采用FM33A048芯片作为主控处理器，具有强大的控制能力和较大的存储容量，同时工业级系列主处理器Cortex-M0在低功耗和成本控制方面具有不可比拟的优势。
本文对处理模块、通讯模块、计量模块等硬件设计和应用软件设计进行了相应介绍，完整地实现了设计方案，并在实际工程中验证了其可行性。
一、整体设计1.整体模块智能电能表的工作主要由测量模块、数据处理模块等组成，主要分两部分：一是电能测量模块，由大规模专用集成电路和外围电路组成，可将电流电压量转换成与有功功率成比例的脉冲，实现电能计量，并能实时测量电网的电压、电流、功率及功率因数等数据；二是数据处理模块，采用专用的Cortex-M0低功耗微处理器，完成电能计度、数据存储、通信、显示及负荷开关控制等功能。
图1为产品的整体模块框图。
2.软件架构软件结构引入分层设计思路，将软件系统大体划分为三个层次：调度层、应用层和驱动层。
基于ARM的电力抄表系统设计
机通 过 公 用 电 话 交 换 网【 ３ ｕ ｌ Ｓ ｉ ｈ ｄ （Ｐ ｂｉ ｗｔ ｅ ｃ ｃ
Ｔ ｌ ｈｎ ｅ ｏｋ Ｐ Ｔ 将 抄 表 命 令 送 给 集 中 ｅ ｐｏｅＮ ｔ ｒ ，Ｓ Ｎ） ｅ ｗ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａｃ ｏ ｄ ｎ ｏ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｆｔ ｅ ｄ ｍｅ ｔ ｏ ｅ ｔｒ ｒ ａ ｉ ｇ ｓ ｓ ｍ ， ｏ ｅ ｔｒ ｓｒ ｃ ： ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｅ ｅ ｏ ｍｅ ｔｏ ｈ ｏ ｓｉ ｐ ｗ ｒ ｍｅ ｅ ｅ ｄ ｎ ｙ ｔ ｃ ｅ ａ ｐ ｗ ｒ ｍｅ ｅ ｒ ａ ｉ ｇ ｓ ｓ ｍ ａ ｅ ｎ ＡＲＭ ｏ ｔ ｌ ｒ Ｌ Ｃ １ ４ ｉ ｅ ｉｎ ｄ， ｉ ｈ ｉ ｄ ｐ ｏ ｗ ｒ ｍｅｅ ， ｅ ｄ ｎ ｙ ｔ ｂ ｓｄ ｏ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌ Ｐ ２ ２ ｓ ｄ ｓｇ ｅ ｗｈ ｃ ｓ ｍａ ｅ ｕ ｆｐ ｅ ｔｒ ｏｅ ｏ
基于ARM芯片的智能电表设计与实现
基于ARM芯片的智能电表设计与实现智能电表是近年来兴起的重要电能计量装置。
它以ARM芯片为主要处理器，通过远程数据传输方式实现自动化程度较高和数据处理较为科学的智能电能计量系统。
本文将介绍ARM芯片在智能电表中的应用及其设计实现过程。
一、ARM芯片的特点ARM芯片是一种基于复杂指令集（CISC）结构的RISC（Reduced Instruction Set Computing）芯片。
它的特点是能够快速高效地处理数据，同时具备很低的功耗和较高的性能。
ARM芯片的使用频率很高，尤其是在消费电子领域的应用非常广泛。
在智能电表中，ARM芯片的应用不仅可以提高电能计量精度，还能增强通信功能，实现智能化控制，提高系统的可靠性和安全性。
二、智能电表的设计与实现1.硬件设计智能电表的硬件包括传感器、模拟电路、数字电路、通信电路等组成部分。
其中，主要有三个模块需要设计：功率采集模块、通信模块和显示模块。
功率采集模块是智能电表的核心模块，它通过传感器实时采集电能数据，并将采集到的数据进行ADC转换和滤波处理，最终输出给系统处理单元。
在设计和选择功率采集模块时，需要考虑传感器的精度、动态范围和抗干扰能力。
通信模块是智能电表的另一个重要模块，它主要用于与监控平台进行数据交换和命令控制。
在通信模块设计时，需要考虑通信协议、传输速率和通信距离等因素，同时要考虑通信安全性的问题。
显示模块是智能电表的界面模块，它主要用于显示电能数据和状态信息，并提供相应的操作界面。
在选择和设计显示模块时，需要考虑显示效果、界面友好性和耐用性等因素。
2.软件设计智能电表的软件设计主要包括系统内核及其驱动程序、功率采集算法、数据存储管理、通信协议等模块。
在软件设计时，需要考虑系统的实时性、可靠性和安全性等因素。
系统内核及其驱动程序是智能电表软件的核心，它主要负责处理数据采集、数据处理和数据输出的任务。
在设计内核程序时，需要考虑内存管理、调度运行和异常处理等因素。
基于ARM的电能表接口电路实验指导书
基于ARM的电能表接口电路实验指导书一、实验目的1.学习硬件电路板的设计与制作方法，能独立完成ARM系统的硬件开发；2.学习Linux驱动的编写方法；3.学习和掌握ARM嵌入式系统软件和硬件的开发过程。
二、实验内容在PXA270实验箱的基础上，完成电子式电能表系统的开发，包括电能表系统的硬件和软件。
该电能表系统应具备如下功能：✧可以完成电力线电压有效值、电流有效值、功率和电能等电力数据的计量，并应具备一定的精确度；✧各个电力数据的存储，保证电能表系统断电的情况下，所测量的各项历史数据（主要是电能累计值数据）不丢失，以便电能的统计计算；✧通过键盘控制，可实现各个电力参数值的显示和对电能表系统进行操作功能选择；三、实验设备1.万能表、数字信号发生器、示波器等。
2.一套PXA270EP嵌入式实验箱。
3.安装Redhat9的宿主PC机，并且配置好ARM Linux的开发环境。
四、预备知识熟悉电能计量的原理，学习pcb电路板的绘制，熟悉Linux各部分的作用，熟悉Linux操作系统基本操作，学习ARM体系结构，熟悉PXA270处理器的管脚功能及相关寄存器的功能定义，熟悉Linux 基本驱动编写的步骤和方法，熟练C 语言运用。
五、实验原理及说明1. 电能计量原理电能计量主要是把输入的瞬时电压和电流相乘，得到瞬时功率p=ui ，其中u 代表瞬时电压，i 代表瞬时电流。
由于瞬时功率在实际中不便于应用，所以常把瞬时功率转化为平均功率，即瞬时功率在一个周期T 内的平均值，平均功率又称作有功功率。
单位时间内的有功功率在数值上就等于测得的电能量，把单位时间的有功功率累加就得到电能量值。
在正弦稳态情况下设：()cos()u t t ω= （5.1）()cos()i t t ωφ=+ （5.2）其中φ是电压与电流之间的相位差，于是瞬时功率可以表示为：()()()p t u t i t =⨯ （5.3）将式（5.1）和式（5.2）带入式（5.3）可得：()cos()cos()p t t t ωωφ=+cos cos(2)UI UI t φωφ=++ （5.4）由瞬时功率可以得到有功功率：01()T P p t dt T =⎰ 01[cos cos(2)]T UI UI t dt T φωφ=++⎰ 001cos cos(2)T T UI dt UI t dt Tφωφ=++⎰⎰ cos UI φ=（5.5）从式（5.5）可以看出，有功功率与相位角中相关，式中的cos 就是电路的功率因数。
基于ARM的智能仪表设计与开发的开题报告
基于ARM的智能仪表设计与开发的开题报告一、选题背景与意义随着智能家居的发展，人们对远程控制和监测家电、环境等的需求也越来越高，智能仪表的应用也越来越广泛。
目前市场上智能仪表的品牌繁多，各种功能也比较齐全，但一款基于ARM的智能仪表的设计和开发还有较大的研究空间，本课题将探讨该领域的设计和开发。
本课题选取了基于ARM的智能仪表的设计和开发作为研究和开发的对象。
在产品设计中，除了电子电路方面的设计，还需要考虑用户体验、软件编程以及通讯协议等多方面的内容。
在实际应用中，智能仪表可以应用于智能家居、楼宇自控、环境检测等领域，可以实现对家居环境、电器以及其他相关设备的实时监测和控制。
二、研究内容和技术路线本课题的研究内容主要包括基于ARM的智能仪表的硬件设计、嵌入式软件设计与实现、用户界面设计、通讯协议设计与实现等方面。
具体技术路线包括：1. 选取合适的ARM芯片，进行原理图设计和PCB设计，实现硬件的布局和焊接等工作；2. 利用C语言和汇编语言编写嵌入式软件，实现硬件的控制和通讯协议的实现，包括与上位机的通讯协议、与互联网的通讯协议等；3. 设计用户界面，包括选用合适的显示器件、触摸屏，并进行界面的图形设计；4. 利用互联网等技术实现远程监测和控制功能。
三、研究计划和进度安排本课题的研究计划和进度安排如下：1. 3-4周：查阅资料，了解ARM芯片的相关知识，并选定适合的芯片；2. 5-8周：进行硬件设计，包括原理图设计、PCB设计、布局等；3. 9-10周：进行嵌入式软件设计，包括通讯协议的设计与实现，实现硬件的控制和调试等；4. 11-12周：进行用户界面设计和实现，包括选用合适的显示器件、触摸屏等，并进行图形设计；5. 13-15周：进行智能仪表的整体调试和测试，并在实际应用场景中进行测试和改进。
四、预期目标和创新之处本课题的预期目标是可以设计和开发出一款功能齐全、性能优良的基于ARM的智能仪表，并具备以下创新之处：1. 设计和实现了通讯协议，能够与上位机、云端等进行远程通讯和控制；2. 设计和实现了人性化的用户界面，方便用户使用，支持触摸操作；3. 可以在不同的环境下进行实时监测和控制，具有较强的适应性和实用性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基于ARM多用户智能电能表设计汤秋芳，罗梅林，周少武，周明辉(湖南科技大学信息与电气工程学院湖南湘潭411201)0引言随着城市居民住房的发展，楼房用表需求量不断增大，传统的把多个电能表挂在一起的计量方式越来越显出它的弊端；即体积大，成本高，工程造价高，不利于新型住房的集中用电管理。
多用户、多功能智能电表不仅能很好地解决上述问题，还能实现很多智能化的功能。
多用户多功能智能电能表可同时计量48户居民的用电量。
该电能表采用2块LPC2294控制，以汤秋芳，罗梅林，周少武，周明辉(湖南科技大学信息与电气工程学院湖南湘潭 411201)0 引言随着城市居民住房的发展，楼房用表需求量不断增大，传统的把多个电能表挂在一起的计量方式越来越显出它的弊端；即体积大，成本高，工程造价高，不利于新型住房的集中用电管理。
多用户、多功能智能电表不仅能很好地解决上述问题，还能实现很多智能化的功能。
多用户多功能智能电能表可同时计量48户居民的用电量。
该电能表采用2块LPC2294控制，以完成数据的通信和采集；采用2块ARM，以减轻CUP的负担，提高系统的多功能化和智能化。
相对于单用户电表，多用户电表有多达32路以上通道，采用同一系统进行分时处理，该系统采用12位A／D转换芯片AD8364，能保证数据采集的精度和速度。
上位机还能实现与银联系统联网，可远程控制用户的用电。
多用户、多功能电能表在灵活性、多功能化、智能化、精度等方面都有优势。
1 测量原理该电能表采用交流采样方法进行数据采集，然后通过算法获得电压、电流、有功功率、功率因素等。
式中用1个周期内有限个采样电压数字量来代替1个周期内连续变化的电压函数值；△Tm为相邻两次采样的时间间隔；um为第m-1个时间间隔的电压采样瞬时值；N为1个周期的采样点数。
当采用等间隔采样时，△Tm为常数△T，同时N=(T／△T)+1，则式(2)变为：式(3)是根据一个周期采样瞬时值及每周期点数计算电压有效值的公式。
电流计算公式：离散化后为：式中：im，um为同一时刻的电流、电压采样值。
2 系统总体方案系统的硬件和软件采用模块化、标准化设计并充分考虑系统的扩展能力。
电能表由主控板、通信板、显示板、继电器控制板和电源板5部分组成。
通信模块负责远程通信；主控板完成电能表的所有基本功能；显示板作为系统的显示终端；继电器控制板完成断电和供电控制；电源板为整个系统提供稳定安全的电流。
图1是电能表的结构框图。
该电能表的工作原理是：首先由32路电流互感器采样，再由模拟开关选通后放大滤波送入AD8364转化为数字量，同时电压互感器采样的电压经滤波送入A／D转换器。
得到电压和电流的数字量转给采集CPU。
采集CPU根据瞬时电压和瞬时电流计算瞬时功率，并把结果送到显示模块予以存储。
采集CPU与通信CUP传递数据，通信CPU通过CAN总线传输到上位机。
3 系统单元电路3.1 主控板主控板对电流电压信号进行32路分时采集。
对采集到的数据进行数据处理，得到有功功率、无功功率，并使精度达到0.1级标准。
主控板还完成与通信板和继电器板的数据交换。
能够安全监控，提供错误信息，出错保护和恢复。
主控板由电源电路，A／D前置电路，数据采集电路，主CPU电路，E2PROM电路等子电路组成。
3.1.1 电源电路电源电路采用常规的变压器降压供电。
在变压器输入端，在对输入的电网电源进行预处理，如过压保护，过流保护，滤波。
其原理框图见图2。
电源电路为整个系统供电，它从根本上决定了系统工作的稳定性和安全性，是系统EMC设计的重要部分。
电源电路能滤除外部电网的干扰，同时还能防止内部干扰窜入电网。
提供各种保护功能，包括过流保护，输出短路保护，输出过载保护等。
为通信板、主控板、继电器控制板和显示板提供稳定、充足的电源供应。
当电网电压在一定范围内变化时，保证内部电压的基本稳定。
3.1.2 A／D前置电路A／D前置电路负责分时选通各路电流电压传感器通道，并对信号进行放大和滤波处理，再送入后面的A／D电路进行数据采集。
用运算放大器实现信号放大并完成有源滤波。
多路选择器相当于多路电子开关，用8通道A／D芯片CD4051，其电阻小，带宽大，损耗小，接通电阻小于100 Ω。
其原理框图见图3。
电流和电压传感器均由互感器组成，经电阻取样后全部转换为电压信号输出。
为防止因传感器损坏造成后级电路故障，对传感器信号进行了保护处理。
32路电流取样信号分为3组，分别对应三相电的A相，B相，和C相，而三相电压取样信号则与三级电流取样信号对应，由数据选择器进行分时选通，以保证任一采样时刻可以同时选通三相电流取样信号和对应的电压取样信号。
从传感器输出的信号一般都比较微弱，不适合进行数据采集，采用运算放大器进行放大，同时，为了防止其他干扰，还要进行滤波处理。
从这一级输出的信号达到了信号处理的要求，就进行A／D转换。
3.1.3 数据采集电路数据采集由AD8364完成，ADS8364是美国TI公司生产的高速、低能耗、6通道同步采样转换、单+5 V供电、16位高速并行接口的高性能模／数转换器(ADC)芯片，芯片带2.5 V基准电压源，可用作ADS8364的参考电压。
每片ADS8364由3个转换速率为250 kb／s(当外部时钟为5 MHz)的ADC构成，每个ADC有2个模拟输入通道，每个通道都有采样保持器，3个ADC组成2对模拟输入端，可同时对其中的1～2对输人信号同时采样保持，然后逐个转换。
由于6个通道可同时采样，系统中由电流和电压采样得到的6组模拟量同时进行采集。
3个用于采集电流量，另3个用于采集电压量。
3.1.4 485接口电路在要求通信距离为几十米到上千米时，广泛采用RS 485串行总线标准。
RS 485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。
加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200 mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。
RS 485采用半双工工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态，因此发送电路须由使能信号加以控制。
RS 485用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。
应用RS 485可以联网构成分布式系统，其允许最多并联32台驱动器和32台接收器。
3.2 显示板显示板OLED显示友好界面，全面显示用户信息，采用485与主控板交换数据。
该系统的液晶显示器为10.4英寸，分辨率为640×480，26万色。
驱动采用FPGA内设计液晶控制电路。
该系统采用Avalon LCDController的显示控制IP 模块，可以非常方便地将其移植到Altera公司的CYCLONE系列FPGA中，占用6 000个左右的LE，能实现非常丰富的功能。
3.3 通信板通信板完成CAN到232的协议转换，能正确解释指令和数据，并具有差错和纠错功能。
通信板应包括如下通信功能模块，即cAN到232的转换模块、以太网接口模块、串行接口模块、并行接口模块。
3.4 继电器控制板继电器完成断电和供电控制。
3.5 电源板由于整个屏幕显示器的工作功耗为50 W左右，故需要采用效率较高的开关电源。
该电源设计方案的效率达到87％。
电源板原理框图见图4，它由38～180 V直流输入、输入滤波器、AC／DC变换、过流过压保护、输出滤波器、后级稳压电路组成。
输入滤波器电路见图5。
输入电路中串人一个继电器，可以实现与监控装置同步开关机。
V19为防雷击二极管；V2为一个整流桥，当输入的电源线正负接反时，该电源能正常工作。
4 软件设计软件系统由操作系统、底层驱动以及应用软件组成。
操作系统采用Microc／OS-Ⅱ嵌入式实时多任务操作系统。
Microc／OS-Ⅱ嵌入式实时多任务操作系统是一个基于抢占式的实时多任务内核，可固化、可剪裁，具有高稳定性和可靠性。
除此以外，Microc／OS-Ⅱ的鲜明特点就是源码公开，便于移植和维护。
底层驱动程序主要包括FPGA硬件部分，如显示驱动、A ／D转换驱动、数字I／O驱动、串口通信驱动、485总线驱动、422总线驱动、CAN总线驱动、USB电路驱动、以太网接口驱动、IC卡接口驱动、语音输出驱动、SDRAM接口驱动、FLASH接口驱动等。
应用软件是指为实现系统的特定功能所编制的信息采集、处理、输出、显示程序。
这部分软件的开发是软件工作的主要内容。
应用软件按照结构化、模块化、通用化的设计原则进行程序结构设计，整个程序从结构上分为几大模块：数据输入处理模块、事件捕获模块、事件处理模块、数据存储模块，它们主要由主程序在初始化时生成，在系统退出时结束。
在4个模块之下可按照功能分为更细小的模块，以至于实现单一功能的子程序和函数，具体结构见图6所示。
输入处理模块主要负责将外部的数据和信号处理与外部设备的数据连接；事件捕获模块主要监视、识别并报告各外部事件的发生，之后以消息的格式通知主控程序，激活事件处理模块中的相应过程，响应外部事件。
该模块要求高可靠性、高实时性，以及保证不丢失任何外部事件；事件处理模块是软件功能实现的主体，它由许多松散耦合在一起的功能模块组成，在外部事件的触发下执行特定的流程，实现一定的功能；数据存储模块主要用于存储一些重要的运行数据，一方面作为事后分析，更重要的是存储一些有用的数据，这样在系统重新启动之后，可以保证有效的数据不至于丢失。
对于这个复杂的系统，需要协调完成各方面的工作，采用2块ARM，以实现这个系统的控制，分别协调完成通信和采集方面的工作。
4.1 采集部分采集程序流程图如图7所示。
采集程序完成系统的初始化和对电流电压采样、通信、显示等子程序的调用。
开始进行开机循检，采集后需要判断系统是否过流，当发生断电时，要进行断电显示。
4.2 通信部分通信程序流程图如图8所示，通信部分要处理采集的数据和处理中断。
通信部分软件流程如下：(1)通信部分CPU进行开机循检判断是否有系统错误，如果有错误则报警显示；(2)没有错误则等待中断，电能表收到中断后判断中断类型是采样中断，还是通信中断，如果是采集数据中断，发出接收采集数据应答信号；(3)电能表收到采集数据后将该数据与用户用电比较，判断是否欠费，如果欠费，发出断电信号，并送显示，否则发送读数据命令，存储数据；(4)通信中断时，可能是要查询用户的预付费，当要查询用户，开始读外部存储器，之后将结果发送到上位机，当要预付费，发出送外部存储器命令；(5)完成中断后转到等待下一中断，循环上述过程。
5 结语该系统分析了多用户只能电表的软件和硬件设计。
该表以LPC2294为核心，实现了对电网电压、电流、电能等参数的计量和数据传输。
该电表能同时测量多达48户的用电量，并能与银联联网管理用户的用电量。