智能电表的设计
智能电网中智能电表系统设计与应用
智能电网中智能电表系统设计与应用随着科技的不断进步，智能电网的建设已经成为了未来的发展方向之一。
从能源的生产、传输、消费到管理，智能电网都要实现数字化和网络化。
而在这个过程中，智能电表系统起着至关重要的作用。
本文将对智能电表系统进行探讨，介绍其设计和应用。
一、智能电表的基本概念智能电表是一种可以收集电能消耗信息，进行数据处理和监测管理的电能计量装置。
与传统的电表相比，智能电表既可以准确测量电能的使用，又可以对电网的监控、保护、调度、管理等起到重要的作用。
智能电表系统是智能电网建设的核心组成部分之一。
二、智能电表系统的设计原理智能电表系统的设计要从以下几个方面进行考虑：1. 数据采集：智能电表系统需要采集各种电能使用数据，包括用电量、功率因数、电压、电流等。
为了保证数据的准确性，系统要使用高精度的传感器和采集设备，同时还要考虑如何对采集的数据进行预处理，消除噪声和干扰。
2. 数据传输：智能电表系统需要将采集到的数据传输到集中管理系统，这需要考虑网络的选择和数据传输协议的设计。
在数据传输过程中，要确保数据传输的安全性和实时性。
3. 数据管理：智能电表系统需要管理海量的数据，对数据进行分类、整理、存储、查询和统计分析。
这需要选择合适的数据库和数据处理方法，并结合数据挖掘技术对数据进行深入的分析和应用。
4. 数据应用：智能电表系统采集到的数据可以应用于各个方面，如电能计费、用电数据分析、电力负荷预测等。
这也需要系统设计者在设计时充分考虑数据的应用场景和技术要求。
三、智能电表系统的应用价值智能电表系统的应用价值体现在以下几个方面：1. 可以为电力公司提供精准的用户电量数据，帮助电力公司实现更精准的计费和收款。
2. 可以为电力管理部门提供用电数据分析，帮助部门制定更加科学合理的用电政策和措施。
3. 可以为电网管理提供实时监测和负荷预测，帮助电网实现精准调度和优化管理。
4. 可以为用户提供便捷的用电服务和管理，帮助用户理解用电情况和节约用电。
智能电表的设计与实现
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。
电力系统中的智能电能表设计与优化
电力系统中的智能电能表设计与优化随着科技的不断进步和人们对能源消耗的关注不断增加，智能电能表作为电力系统中的重要组成部分，正在发挥越来越重要的作用。
智能电能表能够实时监测电力消耗情况，记录用电数据，并能通过远程通信与电力公司进行数据交互，实现精确的电能计量。
然而，在设计与优化智能电能表时，需要考虑多个因素，包括精度、通信性能、安全性等方面。
本文将围绕电力系统中的智能电能表设计与优化展开论述。
首先，对于智能电能表的设计，精确的电能计量是最为基础和核心的要求。
智能电能表需要通过精确的测量电量大小，并以数字形式记录和显示。
在设计中，可以采用高精度的电流互感器和电压互感器，确保测量的精确性。
此外，还可以考虑引入数字信号处理技术，通过软件算法提高电能计量的精度。
同时，为了确保长期使用中电能计量的准确性，智能电能表还需要具备自我校准的功能，可以在特定时间内自动校正电能计量误差。
其次，通信性能是智能电能表设计中需要重点关注的方面。
智能电能表需要能够通过远程通信与电力公司进行数据交互，实现远程抄表、电量控制、故障监测等功能。
在设计中，可以采用无线通信技术，如GPRS、NB-IoT等，以实现远距离通信的需求。
同时，为了确保通信的稳定性和可靠性，智能电能表还需要具备抗干扰、抗干扰能力，可以采用差错检测和纠错码技术，提高通信的可靠性和安全性。
还有，在智能电能表的设计中，安全性是一个不可忽视的方面。
智能电能表作为与用户电力消耗直接相关的设备，必须保证数据的机密性和完整性。
首先，需要采用加密算法来保护通信数据的安全性，防止数据泄露和篡改。
其次，智能电能表还需要具备防护措施，避免遭受物理攻击，如防止非法开盖和破坏。
此外，还可以考虑引入生物识别技术，如指纹识别或面部识别，进一步提升智能电能表的安全性。
除了上述基本要求外，智能电能表的设计还可以考虑一些附加功能，以提高用户体验和智能化程度。
例如，可以通过智能电能表实现用电计划的制定和执行，根据用户需求和电力公司的电价策略，自动控制电器设备的开关，实现用电成本的优化。
基于嵌入式系统的智能电表设计与开发
基于嵌入式系统的智能电表设计与开发智能电表是一个集计量与控制功能于一体的高科技产品，它不仅可以实现对电能的精确测量，还可以实现对电能的实时监测、远程管理和智能控制。
随着科技的不断进步，嵌入式系统的应用正在逐渐渗透到各个领域，而基于嵌入式系统的智能电表便是其中之一。
嵌入式系统，顾名思义，是指将计算机系统嵌入到被控制的对象中，以实现特定功能的计算机系统。
而在智能电表中，嵌入式系统扮演着关键的角色。
它负责对电能进行计量，并将计量结果通过通信模块传输至上位机，实现对电能的监测和管理。
在智能电表的设计与开发过程中，首先需要确定电能计量的方式。
传统的电能计量通常采用电流互感器和电压互感器来实现，但是这种方式存在着测量误差较大、运维成本较高等问题。
而基于嵌入式系统的智能电表采用新的计量方式，通过电能采集芯片实现对电能的精确测量，并进行数字化处理，从而提高了测量的准确性和稳定性。
另外，在智能电表的设计与开发过程中，还需要考虑电能数据的存储与传输。
传统的电表通常采用人工读数和纸质记录的方式，这种方式不仅效率低下，而且存在着数据易丢失和篡改的问题。
而基于嵌入式系统的智能电表通过将电能数据存储在闪存芯片中，并通过通信模块与上位机进行数据传输，实时监测和远程管理电能数据，大大提高了数据的安全性和可靠性。
除了计量和传输功能，基于嵌入式系统的智能电表还可以实现智能控制功能。
智能电表可以根据用户的需求和电能的实际情况，灵活地进行电能负荷调控，实现对电能的合理分配和利用。
智能电表还可以实现对电能的远程控制，当用户需要停电或断电时，可以通过上位机对智能电表进行遥控操作，从而实现电能的快速切换和控制。
此外，基于嵌入式系统的智能电表还可以实现对电能消耗情况的实时监测和分析。
通过对电能数据的采集和处理，可以统计出电能的消耗情况，帮助用户了解电能的使用情况，从而实现对电能消耗的管理和控制。
总结起来，基于嵌入式系统的智能电表设计与开发是一个复杂而关键的过程。
基于STM32的三相智能电表设计与研究
基于STM32的三相智能电表设计与研究基于STM32的三相智能电表设计与研究电力是现代社会发展的重要支撑，而电表作为电力计量的关键装置，其准确性和可靠性对于电力管理和用户负荷控制至关重要。
随着科技的不断进步和智能化的发展，传统的电表已经趋向于被更高精度、更智能的三相智能电表所取代。
在本文中，我们将探讨基于STM32的三相智能电表的设计与研究。
一、设计需求及硬件平台选型在设计三相智能电表时，我们需要考虑以下几个关键需求：高度精确的电能计量、用户用电状态的监测和数据传输的可靠性。
为了满足这些需求，我们选用了STM32系列微控制器作为硬件平台。
STM32系列微控制器具有低功耗、高性能和丰富的外设接口等特点，能够满足三相智能电表的各项功能要求。
同时，STM32的开发环境友好且开源，便于软件开发和调试，因此是设计三相智能电表的理想选择。
二、电能计量算法的设计与实现电能计量是电表的核心功能之一，其准确性直接关系到电力管理和用户负荷控制的效果。
我们选择实时采集三相电压和电流信号，并利用DSP算法进行精确的电能计量。
首先，我们通过高精度的模拟电路进行电压和电流信号的采集，并将其转换为数字信号。
然后，利用DSP算法对信号进行处理，包括滤波、功率计算和累积等。
最后，通过实时更新的数据，我们可以准确地计算出电能的使用情况。
三、用户用电状态监测与显示除了电能计量，三相智能电表还需要实时监测用户的用电状态，以便及时发现用电异常和实施负荷控制。
我们通过添加多个传感器模块，对用户的用电状态进行监测，包括电压、电流、功率因数等，并利用STM32的显示屏模块将监测数据实时显示。
通过用户用电状态的监测和显示，我们可以及时发现用电异常，如电流过大或功率因数不理想等情况，并向用户发出警报。
这样不仅提高了用户的用电安全性，还有助于合理调节用户的用电行为，减少用电浪费。
四、数据传输的可靠性设计为了实现远程电能计量和监测，我们需要设计可靠的数据传输方案。
多功能智能电表的设计
多功能智能电表的设计摘要目前，电力系统中仪器仪表已经进入了自动化和智能化的时代。
自动化和智能化特性不仅要求这些仪器仪表像传统计量表一样具有计量功能，而且还要具有测量、保护、控制、通信等多种功能，以反映电气元件运行状态和控制调节的信息。
随着高新技术尤其是电子信息技术的快速发展，电子式、多功能、高精度、多费率、自动抄表等产品的优势突显，且已逐步成为电能表发展的主流。
国内仪器制造设计的电能表主要有远程监测仪表，手持式仪表，便携式多功能分析仪表。
而在技术解决方案中，传统的单片机不能满足多功能而且精度低，不适用于信息交互高速实时处理场合。
智能电表具有数据保护，报警，断电显示，负荷控制，防窃电，远程抄表等功能。
从计量到数据处理都采用以集成电路为核心的电子器件，从而取消了电表上长期使用的机械部件，随着智能化电表的发展，将最终取代传统电表在用户中的使用。
本文主要应用AT89C52单片机，RS485通讯各个单元来完成数据的传输，费率的计算，数据的显示，报警，远程抄表控制，使电表实现智能化。
关键词：智能电表；自动抄表；RS485通信；预付费；智能化Design on Multifunctional Smart MeterAbstractAt present, the power system instrumentation has entered the era of automation and intelligent. Automation and intelligent feature not only require these instruments the same as the traditional measurement meter measurement function, but also with the measurement, protection, control, communications and other functions in order to reflect the operational status and control of electrical components, regulation of information.Along with the high technology and new technology electronic information technology’s fast develop ment, the electronic formula, multifunction, the high accuracy, the multi-tariffs, copies product and so on table superiority to underline automatically particularly, and already gradually became the electrical energy table development the mainstream. Design of domestic equipment manufacturers are remote meter monitoring instruments, handheld instruments, portable and multifunctional analysis instruments. In the technical solution，the traditional single chip cannot meet the multi-function and low precision, high-speed information exchange does not apply to real-time processing applications. The intelligent electric instrument has the data protection, the warning function, the power failure demonstration, the load control, against steals the electric work energy, long-distance copies functions and so on table system, uses take the integrated circuit from the measurement to the processing as the core electronic device, thus has canceled on the electric instrument the long-term use mechanical part, along with the intellectualized electric instrument’s development, will substitute for traditional electric instrument in userpractical finally. In this dissert the hand-hold unit, the AT89C52 monolithic integrated circuit are used and so on each unit completes the data with RS485 communications the transmission, the tariff computation, the data demonstration, the warning, long-distance copies the table control, causes the electric instrument to realize the intellectualization.Keywords: Intellectual mater；Auto Read Meter；RS485 Communication；Prepayment；Intellectualization目录中文摘要 (I)外文摘要 (II)1绪论 (1)1.1引言 (1)1.2课题研究背景，目的及意义 (1)1.3国内外研究概况及发展趋势 (2)1.4智能电表设计的技术要求及主要研究内容 (3)1.4.1技术要求 (3)1.4.2主要研究内容 (4)2智能电表的总体设计方案 (5)2.1总体设计思想 (5)2.2系统总体功能 (5)2.3智能电表的硬件设计方法 (6)2.3.1微处理器或微控制器 (7)2.3.2传感器 (8)2.3.3信号调理 (8)2.3.4A/D转换器和D/A转换器 (8)2.3.5智能电表的接口通信 (9)2.4智能电表的软件设计方法 (9)3智能电表的硬件设计 (12)3.1单片机系统设计 (12)3.1.1AT89C52的主要特性 (13)3.1.2AT89C52各主要引脚功能 (13)3.2电能计量芯片ADE7758 (15)3.2.1ADE7758综述 (15)3.2.2ADE7758引脚配置及功能描述 (15)3.2.3ADE7758信号衰减电路设计及互感器选型 (17)3.2.4ADE7758与MCU接口设计 (18)3.3MCU外围电路及其它模块的设计 (19)3.3.1存储模块设计 (19)3.3.2时钟模块设计 (20)3.3.3液晶显示模块设计 (21)3.3.4按键模块设计 (22)3.3.5串口通信模块设计 (24)4智能电表的软件设计 (25)4.1主流程图 (25)4.2系统初始化 (27)4.3系统子程序模块 (27)4.3.1系统参数自校正模块 (27)4.3.2电量测量功能模块 (27)4.3.3电能检定功能模块 (28)5系统调试 (29)5.1软硬件调试 (29)5.2功能测试 (29)5.3误差的定性分析及改进措施 (30)总结及前景展望 (32)参考文献 (33)致谢 (35)附录1 外文参考文献（译文） (36)附录2 外文参考文献（原文） (41)1绪论1.1引言作为仪器仪表中的一个子类产品，电能表在电力系统的各个环节中占据着重要的地位。
基于电力线载波技术的智能电表设计与实现
基于电力线载波技术的智能电表设计与实现随着科技的不断发展，智能电表作为电力系统监测、控制和管理的重要组成部分，越来越受到人们的关注和重视。
在现代社会中，电力线载波技术作为一种广泛应用的通信方式，为智能电表的设计与实现提供了有效的解决方案。
本文将基于电力线载波技术，探讨智能电表的设计与实现方法。
首先，我们需要了解什么是电力线载波技术。
电力线载波技术是利用电力线传输电力信号以外的信息的技术，通过在电力线上叠加高频信号，实现数据的传输和通信。
它具有传输距离远、传输容量大、传输速度快的特点，适用于户内、户外电力线通信。
智能电表是指具有自动化采集电能参数、远程测量和控制、实现用电计量费用等功能的电能表。
基于电力线载波技术的智能电表可以实现实时监测电能消耗、远程抄表、远程控制电器设备等功能，具有自动化管理和便利用户用电的优势。
下面将从智能电表的硬件设计和软件实现两个方面介绍其设计与实现方法。
首先，我们来讨论智能电表的硬件设计。
智能电表的硬件设计包括电路设计、传感器选型、通信模块选取等内容。
在电路设计方面，一个智能电表的核心是电能表芯片。
智能电表芯片是智能电表硬件的关键，它能够实现电能参数的准确测量和数据的处理。
选择高性能、低功耗的芯片能够有效提高电表的性能和稳定性。
此外，还需要设计适配的电源电路、电流电压传感器等电路，以实现电能参数的采集和测量。
传感器选型是智能电表硬件设计中的一个重要环节。
传感器用于采集电能参数，如电流、电压、功率等。
传感器的选择应基于精度要求、功耗、工作温度和成本等因素进行，以保证电能参数的准确和稳定。
通信模块的选取是智能电表硬件设计中的另一个关键点。
基于电力线载波技术的智能电表需要选择合适的电力线载波通信模块。
通信模块的功能包括数据的发送和接收，需要具备稳定的通信性能和较大的通信距离。
接下来，我们来探讨智能电表的软件实现。
智能电表的主要软件实现包括MCU程序设计、通信协议开发和数据处理等内容。
面向智能电网的智能电表抄表系统设计与实现
面向智能电网的智能电表抄表系统设计与实现智能电表抄表系统是面向智能电网的关键组成部分，它能够提供准确的电能数据，为用户和电力公司实现有效的能源管理和控制提供支持。
本文将介绍智能电表抄表系统的设计与实现，并探讨其对于智能电网建设的重要作用。
一、智能电表抄表系统设计1. 功能需求分析智能电表抄表系统主要包括抄表数据采集、数据存储与管理、数据传输等功能。
抄表数据采集是系统的核心功能，通过抄表装置采集电表的电能数据，同时采集电表的状态信息，如电流、电压等。
数据存储与管理部分负责将采集到的数据存储到数据库中，并提供数据查询、分析和管理功能。
数据传输部分将抄表数据传输到电力公司的服务器，以便进行数据分析和计费等工作。
2. 系统架构设计智能电表抄表系统的架构可以分为硬件和软件两个层次。
硬件层次主要包括抄表装置、物联网通信模块和数据存储设备。
抄表装置通过电能传感器采集电能数据，然后将采集到的数据发送给物联网通信模块。
物联网通信模块负责将数据传输到数据存储设备。
软件层次主要包括数据采集与处理模块、数据管理与查询模块和数据传输模块，实现系统的功能需求。
3. 数据采集与处理智能电表抄表系统的关键是准确、稳定地采集电能数据。
对于数据采集问题，可以通过安装电能传感器来实时采集电能数据，并将采集到的数据发送给数据处理模块。
数据处理模块对电能数据进行处理，如校验、补偿等，确保数据的准确性和完整性。
4. 数据存储与管理智能电表抄表系统需要将采集到的数据进行存储和管理，以便进行进一步的分析和查询。
数据存储设备可以选择使用数据库或云平台来存储数据。
在数据存储与管理模块中，可以设计数据表结构，存储每个电表的抄表数据和相关信息，并提供查询和分析功能，方便用户和电力公司进行能源管理和控制。
5. 数据传输抄表数据的传输是智能电表抄表系统的关键环节之一。
可以通过物联网通信模块将抄表数据传输到电力公司的服务器。
物联网通信模块可以选择使用无线通信技术，如GPRS、3G、4G、NB-IoT等，确保数据的稳定传输和安全性。
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四川理工学院课程设计书学院计算机学院专业物联网工程20121班课程无线传感器网络题目现代小区智能电表课程设计教师符长友学生胥玉环刘依粒胡伟杰宋治桦设计时间：2014年7月5日至2017年7月11日前言近年来，在低碳经济、绿色节能及可持续发展思想的推动下，如何进一步提高电网效率，积极应对环境挑战，提高供电可靠性和电能质量，完善电力用户服务，适应更加开放的能源及电力市场化环境需要，对未来电网的发展提出了更高的要求。
智能电网的概念应运而生并成为全球电力行业共同研究和探讨的热点，支撑中国乃至全球智能电网的将是通信技术、信息处理技术和控制技术。
智能电表作为智能电网建设的重要基础装备，加快智能电表产业链整合，促进其产业化，对于电网实现信息化、自动化和互动化具有支撑作用。
基于以上分析，本文研究旨在基于AT89C51单片机的智能电表的设计。
本次设计基于单片机AT89C51是以微处理器或微控制器芯片为核心的可以存储大量的测量信息并具有对测量结果进行实时分析、综合和做出各种判断能力的仪器。
一般具有自动测量功能，强大的数据处理能力，进行自动调零和单位换算功能，能进行简单的故障提示，具有操作面板和显示器，有简单的报警功能。
本文主要包括以下三个方面的工作：(1)智能电表的设计背景、优点及发展现状本文首先分析智能电表的设计背景，其次讨论智能电表的优点及相关的应用。
(2)智能电表的硬件和软件实现分析智能电表应该具备的功能，给出该仪表的总体设计框图；详细讨论了该电路的核心芯片选取、数据采集电路的设计、通信电路及输入输出系统的实现并给出了核心芯片．AT89C51的详细参数；使用结构化程序设计手段，利用单片机C语言程序实现按键的扫描并处理程序、数据的采集及后续的算法程序、红外或RS485通信方式的自动抄表程序、CPU卡的读写操作程序以及段式LCD的显示驱动程序。
(3)设计的结论分析、不足及未来的展望阐述了设计的测试结果并对结论进行了分析，给出了设计中的不足之处，并提出了将来的修改意见及改进之处，对智能电表的未来进行展望。
目录前言................................................................................ 错误!未定义书签。
目录............................................................................................................... I I 1 智能电表绪论.. (1)1.1 智能电能表的概念 (1)1.2 智能电能表的典型结构 (1)1.3 智能电能表的主要特点 (2)2 智能电能表的设计方法 (3)2.1 智能电能表的硬件设计方法 (2)2.1.1 微处理器或微控制器 (4)2.1.2 传感器 (5)2.1.3 信号调理 (5)2.1.4 A/D转换器 (5)2.1.5 D/A转换器 (6)2.1.6 智能电能表的通信接口 (6)2.2 智能电能表的软件设计方法 (6)3 智能电能表的硬件设计 (7)3.1 电能表概述 (7)3.2 电能表的总体方案设计 (7)3.3 电能表的控制芯片 (9)3.4 电能计量专用芯片 (10)3.4.1 CS5460A的性能....................................... 错误!未定义书签。
3.4.2 CS5460A管脚说明................................... 错误!未定义书签。
3.4.3 CS5460A外围电路及供电电路设计....... 错误!未定义书签。
3.4.4 微控制器AT89C51与CS5460A的接口 (11)3.4.5 电源模块 (11)3.4.6 电压电流采样模块 (11)3.5 液晶显示芯片与AT89C51的接口 (12)3.5.1 SMS0601的接口信号说明 (11)3.5.2 SMS0601与AT89C51的接口 (11)3.7 SPI接口型EEPROM与AT89C51的接口 (13)3.7.1 X5045管脚分布 (13)3.7.2 X5045功能描述 (14)3.8 时钟模块 (15)3.9 wifi模块 (14)4 智能电表的软件设计 (16)总结 (18)参考文献 (18)一、智能电能表概述1.1 智能电能表的概念智能电能表是一种新型电能表，它由测量单元、数据处理单元等组成，具有电能量计量、信息存储及处理、实时监测、自动控制、信息交互等功能。
相对以往的普通电能表，除具备基本的计量功能外，智能电能表是全电子式电能表，带有硬件时钟和完备的通信接口智能电表是以微处理器或微控制器芯片(如单片机)为核心的可以存储大量的测量信息并具有对测量结果进行实时分析、综合和做出各种判断能力的仪器。
智能电能表一般具有自动测量功能，强大的数据处理能力，进行自动调零和单位换算功能，能进行简单的故障提示，具有操作面板和显示器，有简单的报警功能。
此次设计的电表利用微机技术，通讯技术等等，减少了能量的消耗，把采集，处理集中于一体，节省成本和人力资源，提高了工作效率，适应了现代用户的需求1.2智能电表研究现状及发展前景中国是电能表生产大国，目前感应式电能表、电子式电能表和智能化电能表等主要产品都已经达到或接近发达国家技术标准，生产和研发能力也已经能够满足国际市场的不同需求，而且价格优势明显，在国际市场上具有较强的竞争力。
随着我们国智能电网建设进程的不断推进以及相应的居民递增式阶梯电价改革模式的提出，对电能表等相关电能计量工具的要求也随之提高。
我们国的智能电网技术与国外先进水平在技术上差距相对较小，加上其属于低碳经济的重要组成部分，因此具有稳定的高增长前景。
与国外相比，我们国智能电能表功能完备、规范，阶梯电价、负荷控制等功能相对领先，更能满足我们国智能电网建设工作需要。
中国政府计划未来五年在全国范围内，安装2.4亿块智能电表。
这意味着在2012年到2015年之间的三年内，中国每年新安装的智能电表将高达到8000万块。
中国将成为全球最大智能电表消费市场。
2 智能电能表的设计方法2.1 智能电能表的硬件设计方法智能电能表中均含有微处理器或微控制器，在微处理器或微控制器的外围进行设备的扩展如程序存储器ROM、数据存储器RAM、键盘、显示器、报警装置和通信口。
作为一个完整的智能电能表还应包括输入通道和输出通道。
图2.1表述了智能电能表的硬件结构组成原理图。
2.1 智能电能表硬件原理图智能电能表实际上是一个微型计算机系统，它是具有微处理器或微控制器的，并有标准总线接口的新型仪器。
不同功能的智能电能表由不同部件组合而成。
智能电能表的监控程序固化在程序存贮器EPROM、ROM、EEPROM等中，被测参量通过传感器将非电量变换成电量，然后经过信号处理和模数转换后变为微处理器能直接识别的数字信号。
所采集的数据或从键盘上输入的数据以及经过一定的算法运算后的数据均暂存于片内数据存储器RAM中。
智能电能表的控制部分一般分两种情况，一是微处理器接受键盘输入的命令后，不需经过数模转换器，直接由接口输出控制信息和数据信息，去控制一些执行机构。
智能电能表硬件设计各功能环节如下:2.1.1 微处理器或微控制器微处理器和微控制器在智能电能表中都是智能电能表的心脏，它们的结构、特性对智能电能表的性能影响很大。
微处理器也是一种通用器件，如果给予足够的外部支持电路和处理时间，它几乎可以完成任何任务，数据处理和控制是微处理器的两个主要用途。
根据智能电能表控制功能和测量功能的不同选用合适的单片机作为智能电能表的核心，从而提高智能电能表的整体性能。
2.1.2 传感器传感器是将外界输入的被测量信号变换成电信号的元器件或装置。
它作为信息获取的工具和手段，在测量控制型智能电能表中占据了极其重要的地位。
传感器能转换信息存在的能量形式，通常是将其他能量形式转换成电量形式，以便进一步加工处理，传感器的输出往往总是电信号。
这主要是电信号较容易地进行放大、反馈、滤波、积分、微分、存储及远距离传送等操作。
2.1.3 信号调理信号调理装置是通过电子线路来实现模拟信号处理，一般包括放大、滤波、整形、检波、信号转换等功能环节。
信号调理的目的是对传感器输出的电信号进行必要的处理以满足信号处理后继环节的需要，使其输出信号适应A/D转换等环节的工作。
信号调理可以改善信号质量，还可以补偿传感器的非线性，提高信噪比，增强信号的环境抗干扰能力等。
2.1.4 A/D转换器微处理器能处理的信号应是数字信号，因此，在智能电能表的输入通道中加入能把模拟信号转换成数字信号的芯片即A/D转换器。
但并不是所有的输入通道都要加入A/D转换器，而是只有模拟量输入通道，而且输入微处理器的信号不是频率量而是数字码时，才用到A/D转换器。
使用A/D转换器时应先根据输入通道的总误差，选择A/D转换器的精度及分辨率。
根据信号对象的变化率及转换精度要求，确定A/D 转换速度，以保证智能电能表的实时性要求，对快速信号必须考虑采样/保持电路。
在选用A/D时还应考虑智能电能表所处的环境选择A/D转换器的环境参数。
不同A/D转换器有不同的输出状态，应根据计算机的接口特性选择输出状态。
2.1.5 D/A转换器微处理器输出的数字控制信号通过D/A转换，将离散时刻输出的控制信号转换成为离散模拟信号，为实现智能控制创造了必要条件。
在D/A转换接口设计中主要考虑的问题是D/A转换芯片的选择、数字量的码输入及模拟量的极性输出、参考电压电流源、模拟电量输出的调整与分配等。
选择D/A芯片时，主要考虑芯片的性能、结构及应用特性。
在性能上必须满足D/A转换的技术要求:在结构和应用特性上应满足接口方便，外围电路简单，价格低廉等要求。
2.1.6 智能电能表的通信接口智能电能表一般都设置有通信接口，以便能够实现程控、方便地构成自动测试系统。
目前国际上采用的智能电能表的标准接口有GPIB，RS232等,本设计采用RS232接口。
1. RS-232C标准通信接口RS-232C总线标准接口是目前最常用的串行通信总线接口，其逻辑电平是对地对称的，与TTL、MOS逻辑电平完全不同。
逻辑0电平规定为+5~+15V之间，逻辑1电平是-5V~-15v之间。
因此，RS-232C驱动器与TTL电路连接必须经过电平转换。
转换芯片有MC1488，75188(从TTL到RS-232C的电平转换);MC1489，75189(从RS-232C到TTL的电平转换)。
还有MAXIM的MAXZOZ、MAX232等等。
在当今的信息化时代，用于其他信息装置的通信技术也同样可用于嵌入式智能电能表。