行业管理模式:从水、电、气、热行业管理部门的管理模式看，人工抄表收费模式仍占有较大比例。资金较为充裕的行业，如电力部门已推广IC卡收费方式和自动抄表收费方式，并且对自动抄表收费方式给予了较大程度的关注;资金不充裕的行业目前正逐步着手推广IC卡收费管理模式。
物业小区管理方式:从提高效率，节省人力和提高服务质量出发，主要采用一卡通方案(即水、电、气、热全部或部分实现一卡通)或与楼字自动化布线统一考虑采用局部自动抄表收费系统进行管理。新建小区基本上没有人工抄表收费方式。
因此，在国内和人口众多的发展中国家推广IC卡仪表收费管理方式是可行的，具有广阔的市场应用前景。
1.1.3 IC卡的诞生与发展
IC 卡是集成电路卡(Integrated Circuit Card)的英文简称，也称之为智能卡。它是将一个专用的集成电路芯片镶嵌于符合ISO7816标准的PVC(或ABS等)塑料基片中，封装成外形与磁卡类似的卡片形式。
1C 卡的概念是20世纪70年代初提出来的。法国布尔(BULL)公司于1976年首先制造出IC卡产品，并将这项技术应用到金融、交通、医疗、身份证明等多个行业。1977年，Motorola公司与它的一个计算机客户合作开发出世界上第一张智能卡，形成了第一代智能卡产品。它是将一个可编程的微控制器和一个非易失性的存储器集成在一个模块内，然后嵌入一张符合ISO7816标准的信用卡中。从此之后，智能卡所采用的技术发生着日新月异的变化。1979年产生了世界上第一张专为智能卡设计的单片机芯片，从而形成了第二代智能卡产品。随后，国际标准化组织ISO(International Standardization Organization)与国际电工委员会IEC(International Electrotechnical Commission)的联合技术委员会为之制定了一系列的国际标准、规范，极大地推动了IC卡的研究和发展。
IC卡较之以往的识别卡，具有以下特点:一是可靠性高，IC卡具有防磁、防静电、防机械损坏和防化学破坏等能力，信息可保持100年以上，读写次数在10万次以上，至少可使用10年；是安全性好；三是存储容量大；四是类型多。从全球范围看，现在IC卡的应用范围已不再局限于早期的通信领域，而广泛地应用于金融财务、社会保险、交通旅游、医疗卫生、政府行政、商品零售、休闲娱乐、学校管理及其它领域。
根据不同的分类标准，IC卡有多种分类方法。常用的分类方法有:
1.根据IC卡的内部结构可以分为非加密存储卡、加密存储卡、CPU卡和超级智能卡。 (1)非加密存储卡
这种IC卡卡内芯片一般为电可擦除可编程只读存储器EPROM。它的特点是:存储容量大;信息可以长期保存，也可以在读写器中进行擦除和改写;读写速度快，操作简单。
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卡上数据的保护主要依赖于读写器中的软件口令以及向卡上写入的加密信息，软件读出时破译，因此这种IC卡的安全性能不高。主要用于对安全性要求不高的场合。
(2)逻辑加密卡
逻辑加密卡除了具有非加密存储卡的EPROM外，还带有加密逻辑，每次读/写操作前要先进行密码验证。如果连续几次密码验证错误，卡片将会自锁，成为死卡。从数据管理、密码校验和识别方面来说，逻辑加密卡是一种被动型卡，采用同步通信方式。该类卡片存储量相对较小，价格相对便宜，适用于有一定保密要求的场合。
(3)CPU卡
CPU卡芯片内部包含微处理器(CPU)、存储单元(RAM,ROM和EPROM)和输入/输出接口单元。其中，RAM用于存放运算过程中的中间数据，ROM中固化片内操作系统COS(Card Operating System)，而EPROM用于存放持卡人的个人信息以及发行单位的有关信息。CPU管理信息的加/解密和传输，严格防范非法访问卡内信息，发现数次非法访问，将锁死相应的信息区(可通过高一级命令解锁)。CPU卡的容量有大有小，价格比逻辑加密卡要高。但CPU卡的良好处理能力和上佳的保密性能，使其成为IC卡发展的方向。CPU卡适用于保密性要求特别高的场合，如金融卡、军事密令传递卡等。
(4)超级智能卡
卡上具有MPU和存储器，并装有键盘、液晶显示器和电源，有的卡上还具有指纹识别装置。
2.按照数据读取方式的不同，分为接触式IC卡、非接触式IC卡和双界面卡。 接触式IC卡主要遵循的国际标准为ISO7816系列，常用非接触式IC卡主要遵循的国际标准为ISO14443系列。
(1)接触式IC卡
接触式IC卡的表面有一方型镀金接口，共有八个或六个触点，用来与读写器接口，进行信号传递。读写操作时须将IC卡插入读写器，读写完毕，卡片自动弹出或人为抽出。接触式IC卡的读写速度相对较慢，但可靠性高，多用于存储信息量大，读写操作复杂的场合。
(2)非接触式IC卡
非接触式IC卡具有接触式IC卡相同的芯片技术和特性，最大的区别在于卡上带有射频信号或红外线收发器，在一定距离内即可收发读写器的信号，因而和读写设备之间无机械触点。在前述IC卡的电路基础上带有射频收发及其相关电路的非接触式IC卡被称为“射频卡”或“RF卡”。这种IC卡常用于身份验证，电子门禁等场合。
(3)双界面卡
双界面卡是将接触式IC卡与非接触式IC卡组合到一张卡片中，操作独立，可共用CPU
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和存储空间。
3.按照IC卡与外界进行交换时的数据传输方式不同，分为串行IC卡和并行IC卡。 (1)串行IC卡
IC卡与外界进行数据交换时，数据流按照串行方式输入输出，电极触点较少，一般为6个或8个。由于串行IC卡接口简单、使用方便，目前的使用量最大。
(2)并行IC卡
IC卡与外界进行数据交换时以并行方式进行，有较多的电极触点，一般在28到68之间。主要具有两方面的好处，一是数据交换速度提高，二是现有条件下存储容量可以显著增加。
1.2 本课题的提出和意义
本文以预付费电子式电能表为对象进行研究。预付（收）费控制技术，是我国近几年形成的新型技术领域，旨在解决公共事业收费难（特别是在人口流动频繁、信用度较差的地区）问题。经过几年的发展，预付费控制技术已经产品化，并形成了一个新兴产业。随着科学技术的不断发展，预付费控制技术的水平也在不断提高。预付费电能表是指将供电部门对电能表的收费方式，由过去的上门查表改变为由用户主动交费，如不交费系统就自动执行切断控制的方式。预付费电能表的采用，将在很大程度上解决长期困扰我国供电部门的欠费、收费难的问题。
预付费电能表应用先进的智能卡技术，由电能计量、读卡系统和用户控制三部分组成。用户购电后可用电，并将所用电量从预购电量中扣除，卡中所构电量扣完即断电。
多费率电能表即分时计费的电子式电能表，其目的是利用电价来调节电网用电的高峰和低谷，在用电高峰时费率高，抑制用电，在用电低谷时费率低，鼓励用电。
多用户表是在全电子单户电能表基础上发展起来的，它适合城市楼宇或多层住宅楼，可大大降低单户表的平均成本，减少居民购表费用支出。
红外抄表则是在电子式电能表基础上应用了红外技术，它由手持红外抄表机和表内红外发射机两部分组成，抄表员只需在距离电能表一定范围内按动手持机上的抄表按钮，即可完成电能表用电量的数据与手持红外抄表机的通信，大大降低了抄表员的工作强度。
集中抄表实现了抄表工作的自动化，根据其采用的通信技术可分为无线抄表和有线抄表，有线抄表又可根据其通信方式分为电话抄表、低压载波抄表、485接口专线抄表等方式。
全电子式电能表种类繁多，能够满足各种需要，并且与机械式电能表相比具有精度高、稳定性好、功耗低、容易校验等特点，因此具有广泛的应用前景。
随着人民生活水平的不断提高，家用电器越来越普及，每户居民的用电量也大大增
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加，因此每户居民每月的电费支出也大幅度地增长。为了多用电且少交电费，一些人视国家的法律于不顾，采取各种方法窃电，使电能表显示的用电量比实际的用电量少，给国家造成了很大的经济损失，所以使家用电能表具有防窃电功能也就刻不容缓。因此本文对电子式预付费电能表进行了防窃电研究，对于今后电力部门更好的完成电费回收有着重要的意义。
1.3 本文的主要工作
在论文期间，阅读了大量文献，独立完成了如下主要工作。
（1）完成了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改进。对电子式电能表的关键组成部分进行了详细的分析。
（2）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。
1.4 全文组织结构
本文首先介绍了本课题研究背景以及课题的提出和意义; 第二章是电子式预付费电能表的概述;
第三章着重从CPU,微控制器监控电路、电量采集电路、LCD液晶显示电路、继电器控制电路等方面对全电子式IC卡电能表的硬件电路进行设计。 并对电量采集电路作了防窃电设计。
第四章介绍了电子式预付费电能表的软件设计，论述了电压检测中断子程序、脉冲中断子程序、插卡中断子程序、显示中断子程序等软件程序的实现。
在总结中谈到了尚需进一步解决的问题。
第2章 电子式预付费电能表概述
电子式预付费电能表综合了单片机技术、电子测量技术和智能卡技术，具有计量精度高、自身损耗低和可靠性高等特点。由于此类电能表的用电量数据己经数字化，可以很方便地与各种数据收集传送电路配合组成自动计量计费系统。该类产品的大量使用将节省供电部门大量的抄表计算工作，并能及时回收电费，具有巨大的经济效益和社会效益。
2.1 电能计量的基本原理
电能计量是通过对有功功率的测量实现的。当用电器工作，负载上的瞬时电功率
p(t)等于负载两端的瞬时电压u(t)与流过负载的瞬时电流i(t)的乘积，即p(t)=u(t)? i(t)。由于u(t)和i(t)都是随时间变化的周期函数，所以p(t)也是随时间周期变化的。令u(t)=2Usin(?t)，i(t)=2Isin(?t+?)，则在时刻t消耗的瞬时功率为:
p(t)= u(t)?i(t)
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=2UIsin(?t)sin(?t+?)
=UIcos?-UIcos(2?t+?) (2.1)
从公式(2.1)可知，瞬时功率p(t)是由直流分量UIcos?和交流分量UIcos(2?t+?)两部分组成的。一般将有功功率P定义为瞬时功率p(t)在一个周期T内的平均值。利用公式(2.1)可以得到负载上的有功功率为:
1P = ?p(t)dt
T01= ?[UIcos?-UIcos(2?t+?)] dt T0tt=UIcos? (2.2)
由(2.2)式可知，对有功功率P的测量可以通过直接测量瞬时功率p(t)的直流分量得到。有功电能则是有功功率和时间的乘积。在交流电路中，电压U和电流I在某一段时间t内的电能W表达式为:
W= P ? T = UIcos??T (2.3)
电子式电能表是采用乘法器来实现电功率测量的，具体的工作原理如图2.1所示。被测电压u和电流i通过电压变换器和电流变换器转换后送至乘法器，乘法器完成电压和电流瞬时值相乘，输出一个与平均功率成正比的直流电压，然后利用电压/频率转换器，电压被转换成相应的脉冲信号，脉冲频率正比于平均功率:将该频率分频，并通过一段时间内计数器的计数，得到相应的电能。
u 电压转换器乘法器电压/频率转换器分频器、计数器送至微处理器处理
i电流转换器图2.1 电子式电能表的工作原理
2.2 电子式预付费电能表的功能
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