基于单片机和半导体的单相远程费控智能电表设计

　　1.6液晶显示

　　国网智能电表要求电表能够支持液晶LCD显示运行信息。显示模块采用上海复控华龙公司的HL9576 LCD显示驱动芯片，功耗低，同样采用I2C接口，通过SDA脚和SCL脚与2B8的引脚相连，接收2B8下发的显示数据来驱动液晶显示屏显示。通过液晶上的各种显示字符组合来显示电表各种运行信息，从而方便用户使用。

　　1.7电源模块

　　由于智能电表要求能够停电唤醒，智能电表的电源供给：一是由火线和零线的主电压提供电源，另一部分是由在主电源无效的情况下提供备用锂电池电源，以满足电表MCU、时钟芯片和液晶显示的需要。

　　1.8输出模块

　　与以前使用的电能表不同，智能电表输出的LED指示灯的功能也不相同。拉闸指示灯用来指示用户负载的切断与否，报警指示灯用来指示电表运行中发生的异常，电表运行脉冲指示LED用来指示用户用电，脉冲输出用来校表及计量，脉冲输出的电路和多功能口输出电路由普通I/O加光耦隔离实现。

1.9 ES AM模块

　　ESAM安全模块的应用是和各种专用或通用智能设备相关的，对于所有需要身份认证、数据加密/解密、安全存储、通讯保密等较高数据安全要求的产品和应用系统，ESAM嵌入式安全控制模块都可以发挥其独到的安全控制作用。

　　对于单相远程费控智能电表而言，电费的计算在远程售电系统中完成，表内不存储、显示与电费、电价相关的信息。电能表接收远程售电系统下发的拉闸、允许合闸、ESAM数据抄读指令时，需通过严格的密码验证及安全认证。可见，在智能电表中ESAM模块只负责完成安全认证和数据的存储，此模块可在国家电网公司设置完毕后，提供给表厂安装在智能电表中。今后的数据存取以及密钥的安全认证过程都在远程主站系统与智能电表中的ESAM模块之间进行，与表中的微控制器无关，微控制器仍然由表厂负责设计，完成智能电表的功能。这样既实现了系统的安全性由运行管理方控制，又不妨碍表厂继续发展和完善智能电表的功能和性能。是一种较为理想的方案。

　　2系统工作原理

　　2B8实时检测系统供电的状态，当上电检测模拟端口检测到外部220 V供电时，系统启动内部主时钟全速运行，通过SPI口与计量RN8209通讯，实时读取电表运行的状态内容，如实时电压、电流值、功率、功率因数等，并判断是否在正常工作范围内，如出现异常，通过I2C与RX8025T通讯，读取此刻时间，然后将这些数据通过I2C通讯存储到24LC512中，以备主站系统查询，同时报警指示灯报警，通过I2C通讯将实时数据传输到HL9576内并显示在LCD液晶屏上。智能电表运行过程中，不断读取RX8025T的时间值，来判断是否可进入下一费率时段运行，进行时段投切。

　　当智能电表接收到红外或485通讯信道下发格式DL/T645—2007的命令数据，电表通过规约解析，通过I2C通讯读取24LC512中的数据，打包后通过红外或485通讯信道上传。如485通讯信道接收到远程主站系统下发的加密费控命令，2B8会将此数据传送给ESAM模块进行解密分析，成功后返回给2B8，通过命令分析2B8执行相应的费控操作。外部220 V供电消失后，系统电源切换到备用锂电池电源，关闭内部高速时钟，启动低速时钟，关闭外围功能，进入低功耗工作状态。

　　3结语

　　这款基于RENESAS半导体的单相远程费控智能电表设计，能根据不同的时段设置，实现电能分时计量，存储大量电表运行数据，便于智能电网的运行分析，采用RS485串行通讯，实现电量自动回抄，实时校时，接收远程主站系统下发的费控命令，经EASM验证实现费控功能。