目 录
摘要 ……………………………………………………………………? 目录 ……………………………………………………………………? ? 第 1 章 前言……………………………………………………………1 1.1课题背景…………………………………………………………?1 1.1.1 电能表的现状及发展趋势 ………………………………1 1.1.2 国内外仪表的管理及收费方式 …………………………2 1.1.3 IC卡的诞生与发展 ………………………………………4 1.2 本课题的提出和意义 …………………………………………7 1.3 本文的主要工作…………………………………………………8 1.4 全文组织结构 …………………………………………………8 第 2 章 电子式预付费电能表概述 …………………………………9 2.1 电能计量的基本原理 …………………………………………9 2.2 电子式预付费电能表的功能 ………………………………10 2.3 电子式预付费电能表的操作流程 …………………………11 2.4 电子式预付费电能表系统结构 ……………………………11 第 3 章 电子式预付费电能表的硬件设计 ………………………13 3.1 电量采集电路 ………………………………………………13 3.1.1 电能计量芯片的选择 …………………………………13 3.1.2 外围电路的设计 ………………………………………15 3.1.3 电量采集电路的防窃电分析 …………………………15 3.2 微处理器的选择 ……………………………………………18 3.3 E2PROM电路…………………………………………………???21 3.3.1 EPROM的选择…………………………………………???21 3.3.2 EPROM电路设计 ………………………………………?25 3.4 微处理器监控电路……………………………………………26 3.4.1 监控芯片MAX813L………………………………………?26 3.4.2 电路设计…………………………………………………28 3.5 显示电路………………………………………………………28 3.6 继电器接口电路………………………………………………30 第 4 章 电子式预付费电能表的软件设计…………………………33 4.1 全电子式IC卡预付费电能表的程序设计 …………………33
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4.1.1 主程序……………………………………………………33 4.1.2 中断子程序………………………………………………33 第5章 结论 …………………………………………………………40 致谢 ……………………………………………………………………41 参考文献 ………………………………………………………………42
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摘 要
本文的主要工作是完成对电子式电能表硬件电路的设计及具有防窃电功能的技术进行改进，对电子式电能表的关键组成部分进行详细的分析，利用C语言对单片机进行了软件编程，并且对软件部分做了相应的防窃电改进。
本文对电能表的工作原理、构造、功能、操作步骤改进，对IC卡的诞生和发展作了详细说明，对国内外电量采集电路的防窃电进行分析，并为防窃电举出几点方式：（1）、防电流反向窃电，（2）、防短接CT及一线一地方式窃电。并画出窃电方式示意图和防窃电实验论证，对全电子式IC卡预付费电能表的主程序中断做了详细研究。 关键词：防窃电
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第1章 前言
随着社会的发展和科技的进步，电子技术己经广泛应用于电信、公安、金融、社保、交通、商业流通、航天航空等各个领域。由于电子技术的飞速发展，许多领域己经采用电子式仪表取代传统的机械式仪表，并由智能控制取代人工操作。在电能计量领域，也势必由电子式仪表来取代机械仪表，抄表方式由自动抄表方式取代人工抄表。现行的仪表抄表方式有人工抄表方式、自动抄表方式和IC卡收费方式等多种抄表方式。因此本文针对当前的家用全电子式预付费电能表进行了研究。
1.1 课题背景
1.1.1 电能表的现状及发展趋势
作为测量电能的专用仪表—电能表，已有一百多年的历史。在这期间，随着电力系统及所有以电能为动力的产业的发展，电能表的结构和性能经历了不断更新、优化的发展过程。大体上可以分为以下两个阶段： 1. 感应式电能表
感应式电能表是利用处在交变磁场的金属圆盘中的感应电流与有关磁场形成力的原理制成的。它具有制造简单、可靠性高和价格便宜等特点。经过近一百年的不断改进与完善，感应式电能表的制作技术己经成熟，通过双重绝缘、加强绝缘和采用高质量双宝石轴承甚至磁悬浮轴承等技术手段，其结构和磁路的稳定性得以提高，电磁振动被削弱，使用寿命大大延长，且过载能力明显增强。但是由于其原理与结构等因素的制约，要进一步提高计量精度和扩展功能是有限度的。另一方面，随着用电量的增长和能源供需矛盾的加剧，应该加强电量负荷监控，以实现计划用电和合理配电，提高电网负荷率。功能单一的感应式电能表及其相关机械装置已不再适应现代电能管理的要求。虽然如此但感应式电能表因为技术成熟，价格便宜，至今仍被大量使用。 2． 电子式电能表
电子式电能表是国外在20世纪70年代发展起来的一种产品，它是应用现代电能测量技术、微电子技术、计算机软硬件技术及通信技术构成的一类全新系列的电能表。它与感应式电能表相比，除了具有测量精度高、性能稳定、功耗低、体积小、重量轻等优点外，还易于实现多功能计量，可现场校验和检索多种计量数据，便于数据采集和处理以及集中监控。
电子式电能表一般由电能测量机构和数据处理机构两部分组成。根据电能测量机构的不同，电子式电能表分为机电脉冲式和全电子式两类。其中机电脉冲式电能表出现较早，仍然沿用了感应式电能表的测量机构，数据处理机构由电子电路和计算机控制系统实现，因而它只是一种电子线路与机电转换单元相结合的半电子式电能表，而且由于感
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应式测量机构的制约，机电脉冲式电能表难以降低功耗、提高测量精度;而全电子式电能表没有使用感应式测量机构，而采用乘法器来完成对电功率的测量，不但提高了测量精度、降低了功耗、还增加了过载能力。由于电子式电能表具有良好的扩展性，目前已由常规的全电子式电能表发展出了多功能电能表、多费率电能表、预付费电能表、载波电能表、红外抄表、集中抄表系统、多用户电能表等系列产品。
1.1.2 国内外仪表的管理及收费方式
随着IC卡技术的发展及其相关行业服务意识的不断提高，在与居民用户日常生活相关的计量仪表中，IC卡技术己经得到迅速的推广和广泛的应用。目前在电表、水表、燃气表以及热力表中都已经开始采用IC卡作为抄表收费、控制以及数据管理的媒介，使得IC卡仪表己经成为当前国内应用技术发展的一个亮点。 现行抄表收费管理模式主要有以下三种:
人工抄表方式:为用户安装普通计量仪表，定期由管理人员上门抄表和收费。缺点是需要管理人员多，工作量大;优点是计量仪表成本低，采用付费方式容易被用户接受，基本不存在用户能源被切断问题。
自动抄表方式:为用户安装具有通讯能力的计量仪表，通过通讯网络系统自动完成用户计量仪表的数据抄收，再通过金融网点方式以自动或人工方式完成缴费。这种方式技术难度高，通讯网络建设及维护成本大;优点是自动化程度高，节省人力，并能很好的实现系统的实时监控。
IC卡收费方式:为用户安装具有IC卡接口的计量仪表，通过IC卡作为传输媒介，在用户和管理部门之间传递信息，自动实现计量仪表的抄收以及缴费工作。这种方式成本高，信息传输不及时，同时让用户充当了信息通道的角色，未体现管理部门服务的宗旨。优点是实现了抄表、收费、控制的三位一体，彻底杜绝了欠费现象的发生，管理人员和管理费用少.
目前收费管理模式的使用状况:
发达国家主要以人工或自动抄表收费方式为主。原因是金融业高度发达，发生欠费的情况较少，同时管理部门具有建立抄表网络系统的资金实力，具有较高的自动化管理水平。
发展中国家正从人工抄表收费方式向IC卡收费方式过渡。原因是人口众多，人工管理方式已逐渐无法管理，而管理部门还不具备资金和技术实力推行网络化的自动抄表收费管理系统，金融业的发展己经初具规模，IC卡收费方式恰好成为最佳选择。
欠发达国家由于没有系统的收费管理模式，只能采用人工抄表方式，在较为发达的城市或郊区，具有推行IC卡收费方式或局域自动抄表收费的可能性。
国内收费管理模式的发展状况:
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