本論文主要研究IC卡式單片機預付費電度表，分別對電能計量、預付費系統、控制電路、顯示、IC卡接口等方面進行了深入研究，并增加采用IC卡付費和掉電保護功能。

　　預付費電度表的設計任務是實現相關的功能及要求，符合現實生產生活的需要。其必須滿足具備以下一些要求和功能：

　　（1） 電能計量準確、精度高、要求至少達到二級表（誤差為2%）的精度；

　　（2） 用戶將存有電能的IC卡插入卡槽，卡中電能被讀入表中，同時把IC卡清”0”；

　　（3） 專卡專用。當有非本機卡或異物插入卡槽時，能及時發現，切斷卡座的供電，并在液晶顯示屏上給出相應的漢字提示信息，且保密性高；

　　（4） 電度表正常工作時，液晶顯示剩余電能值、已用電能值，并隨時改寫剩余電能和已用的工作是否正常及用電負荷的大小；

　　（5） 當表內剩余電能不足20KW.H時，在液晶顯示器上顯示“請及時購電”以提醒用戶余電不多，及時購電；

　　（6） 當表內剩余電能為0時，自動斷電，這時用戶不能用電。在用戶將重新購電的IC卡插入槽中時，表完成上述第一項的功能，恢復供電；

　　（7） 有負荷限制功能：當用戶電流大于25A時自動斷電，1min后恢復供電；

　　（8） 具有掉電保護功能：掉電時，自動把剩余電能從RAM轉儲在EEPROM中。

　　預付費電度表的設計主要內容包括電能計量系統設計和預付費系統設計兩方面的內容。此處，預付費系統并非本論文討論的重點。但是為了描述的方便，我們從整體上進行考慮，具體分硬件設計和軟件設計等兩個方面進行討論。

　　［1］硬件設計

　　預付費電度表根據設計任務的需要，其硬件電路主要包括電能計量電路、控制電路、顯示電路、IC卡接口、電能存儲器、掉電檢測和電源等模塊。

　　電能計量電路：采用電子電度表專用集成電路SM9903。芯片內部包含了模擬乘法器、電壓N頻率轉換器、VFC、計數器（分頻器）及控制邏輯。

　　控制部分為整個電能表的心臟，實現電能脈沖、掉電信號、IC卡信號、串行EFPROM數據的采集和讀寫，完成顯示驅動模塊的控制和繼電器的驅動等功能。

　　顯示電路：采用液晶顯示，其特點是顯示內容豐富（可顯示漢字），功耗小，可靠性高，電路簡單。

　　IC卡接口電路：采用Atmel公司的存儲IC卡AT23C01，用于存儲由售電管理系統寫入密碼、卡號、電度數等。

　　［2］軟件設計

　　硬件是系統的基礎，則軟件是系統的靈魂。本系統的軟件設計主要依托于硬件設計，采用模塊化編程，可分為系統初始化程序、主程序MAIN、IC卡檢測及讀寫程序、定時器0中斷服務程序、外中斷0服務程序（掉電保護）等。

　　方案二：模數轉換式

　　對電流和電壓分別采樣，再通過A/D轉換器轉換成數字信號，然后送入單片機進行相乘運算。并在CPU中設置一個定時器定時對功率進行累加，其系統如圖2-1所示。

　　圖2-1 方案二的系統圖