suizhejisuanjijishuhetongxinjishudefazhan，jianzhuzhinenghuachengduyuelaiyuegao。zhuzhaidezhinenghuachaobiaoxitongzaijianzhuzhinenghuazhongshibibukeshaode。zaiwoguo，duiyonghudedianbiaorengcaiyongrengongchaobiaodefangfa。zhezhongyuanshidezhabiaofangfabujinzaochenglerenli
、物力的浪費，打擾居民正常生活

，而且其精度差，電量數據需要人為讀數不能實時傳輸 。weileconggenbenshangjiejuezhegewenti
，yincishejiyizhongjiyudanpianjidezhinengdianbiao。dianbiaoruoyidanpianjiweizhutiqudaichuantongyiqiyibiaodechangguijixiejidianzixianlu

，keyirongyidijiangjisuanjishuyuceliangkongzhijishujiehezaiyiqi，xingchengzhinenghuaceliangyibiao 。這種儀表由計量電路、微處理器
、LCD顯示器、實時時鍾、通信接口及電源等組成 ，具有電能量計量、信息存儲及處理、實時監測、自動控製、信息交互等功能 。

1 智能電表的工作原理

智能電表的硬件方案框圖如圖1 所示。電能表主要由計量、電源管理、存儲、顯示、按鍵處理、脈衝輸出和通信單元7 個部分組成 。本文的智能電表是以80C51為核心處理器。除此之外
，加入了電能計量芯片CS5460A 和LCD 顯示芯片1602，用於用戶用電量的計量與顯示。但是
，由於CS5460A芯片隻能測量瞬時的電量，所以
，還需要采用時間芯片DS1302將時間分段，這樣電表就可以通過按鍵
，不但可以顯示出用戶的瞬時用電量，而且還能顯示某個時段的用電量。WiFi通信電路的使用，可以實現智能電表的無線通信

，這樣查電表的工作人員不用再挨家挨戶的登門查詢，而是直接接收WiFi信號

，就可以了解到用戶的用電情況，比較方便、省時。對於存儲模塊，本文采用體積小
、容量大的SD卡，相比於一般的存儲模塊，SD 卡還可以隨時拆卸、更換

，既方便又實用。對於電源模塊，本文采用的是外部供電方式。

2 智能電表的硬件設計

2.1 電能計量電路設計

電能計量芯片采用CS5460A。其主要功能如下：具有特殊的自動引腳模式功能
，能使芯片獨立工作，得電時自動初始化 
；具有片內看門狗定時器與內部電源監視器；可以精確測量正反兩個方向的電壓瞬時值、電流瞬時值、電壓有效值、電流有效值以及功率和能量 ；提供了外部複位引腳
；雙向串行接口與內部寄存器陣列可以方便地與微處理器相連接
；外部時鍾最高頻率可達20 MHz；具有功率方向輸出指示 。

[page]
CS5460A與單片機80C51的連接電路圖見圖2。


2.2 WiFi通信模塊設計

電表采用WiFi無線通信的方式
，WiFi通信電路使用BCM8000。WiFi通信技術具有數據傳輸率高、組網靈活
、可移動性好等優點。WiFi通信采用的是無線網絡，使智能電表的安裝不受通信線路的局限性，具有安裝便利的優勢 。WiFi通信電路與單片機80C51 的連接
，隻需要將BCM8000 的RXDH 和TXDH 引腳分別對應連接到80C51的TXD和RXD引腳
，如圖3所示。

[page]
3 智能電表的軟件設計

智能電表的軟件設計部分包括以下的幾個部分：電能計量芯片CS5460A的數據傳輸、液晶顯示器1602 顯示子程序、鍵功能處理程序、WiFi 無線通信程序、時鍾芯片DS1302 的讀/寫操作程序
、SD卡儲存模塊的軟件設計。其主程序的流程圖如圖4所示。CS5460A軟件框圖如圖5所示。


結語

本次設計的智能電表集成了計量與顯示電量、數據存儲、數據通信等多種功能。經試驗驗證後，證實了電表性能的穩定、計算準確、誤差較小、可以進行無線通信等。但是，本次設計的電表可能在故障自診斷方麵有些不足，需要日後加以完善。

相關閱讀：

第五講：高能效智能電表電源方案
第五講：PLC技術在智能電表上的應用方案
第四講：智能電表的電源管理及其省電設計方案