2、基本内容和技术方案

设计任务：

1、单相预付费电度表的主要构成部分的确定。

2、单相预付费电度表各单元电路的设计。

3、总体电路的设计。

4、电路所用元器件的选型。

5、利用proteus软件完成电路图的绘制。

6、利用proteus软件进行电路功能指标的测试及调试。

研究内容：

主要内容包括电能计量系统设计和预付费系统设计两方面的内容。但是为了描述的方便，本次设计从整体上进行考虑，具体分硬件设计和软件设计等两个方面进行讨论。

[1]硬件设计

预付费电度表根据设计任务的需要，其硬件电路主要包括电能计量电路、控制电路、显示电路、IC卡接口、电能存储器、掉电检测和电源等模块。

电能计量电路：采用电子电度表专用集成电路SM9903。芯片内部包含了模拟乘法器、电压N频率转换器、VFC、计数器（分频器）及控制逻辑。

控制部分为整个电能表的心脏，实现电能脉冲、掉电信号、IC卡信号、串行EFPROM数据的采集和读写，完成显示驱动模块的控制和继电器的驱动等功能。

显示电路：采用液晶显示，其特点是显示内容丰富，功耗小，可靠性高，电路简单。

IC卡接口电路：采用Atmel公司的存储IC卡AT24C01,用于存储由售电管理系统写入密码、卡号、电度数等。

[2]软件设计

硬件是系统的基础，则软件是系统的灵魂。本次设计主要是通过对单片机进行编程，实现上述硬件电路的功能。单相电子式预付费电度表的程序采用模块化设计，根据硬件电路的各个模块的功能，针对各个功能进行编写，最后整合各模块，成为一个完整系统事先预定功能，其主控制框架如下图。

单片机控制模块是基于51系列单片机，采用C语言编写程序，从各模块读取数据，同时根据修正后的数据计算功率，电压，电流功率因数的参数，并计算出统计量转换后在控制其他模块，实现预定功能。C语言具有良好的模块化，易于阅读和维护，用C语言编写的程序有很好的可移植性，功能化的代码能够很方便从一个工程移植到另一个工程，从而大大减少了开发时间，是程序员减少了对硬件进行操作的频率。

技术方案：

系统主流程图

在设计电能计量系统时，在机械电子式，模数转换式，电压频率转换式，功率累加式中选择对CPU要求低以及能胜任设计要求的功率累加式。

在设计预付费系统是，有几种IC卡选择，一是采用非加密存储器作为销售电能的传输介质，二是加密存储器卡，三是CPU卡，四是射频CPU卡，这几种的特点和选择会在论文中详细讨论。