基于單片機和半導體的單相遠程費控智能電表設計

　　1.6液晶顯示

　　國網智能電表要求電表能夠支持液晶LCD顯示運行信息。顯示模塊采用上海復控華龍公司的HL9576 LCD顯示驅動芯片，功耗低，同樣采用I2C接口，通過SDA腳和SCL腳與2B8的引腳相連，接收2B8下發的顯示數據來驅動液晶顯示屏顯示。通過液晶上的各種顯示字符組合來顯示電表各種運行信息，從而方便用戶使用。

　　1.7電源模塊

　　由于智能電表要求能夠停電喚醒，智能電表的電源供給：一是由火線和零線的主電壓提供電源，另一部分是由在主電源無效的情況下提供備用鋰電池電源，以滿足電表MCU、時鐘芯片和液晶顯示的需要。

　　1.8輸出模塊

　　與以前使用的電能表不同，智能電表輸出的LED指示燈的功能也不相同。拉閘指示燈用來指示用戶負載的切斷與否，報警指示燈用來指示電表運行中發生的異常，電表運行脈沖指示LED用來指示用戶用電，脈沖輸出用來校表及計量，脈沖輸出的電路和多功能口輸出電路由普通I/O加光耦隔離實現。

1.9 ES AM模塊

　　ESAM安全模塊的應用是和各種專用或通用智能設備相關的，對于所有需要身份認證、數據加密/解密、安全存儲、通訊保密等較高數據安全要求的產品和應用系統，ESAM嵌入式安全控制模塊都可以發揮其獨到的安全控制作用。

　　對于單相遠程費控智能電表而言，電費的計算在遠程售電系統中完成，表內不存儲、顯示與電費、電價相關的信息。電能表接收遠程售電系統下發的拉閘、允許合閘、ESAM數據抄讀指令時，需通過嚴格的密碼驗證及安全認證。可見，在智能電表中ESAM模塊只負責完成安全認證和數據的存儲，此模塊可在國家電網公司設置完畢后，提供給表廠安裝在智能電表中。今后的數據存取以及密鑰的安全認證過程都在遠程主站系統與智能電表中的ESAM模塊之間進行，與表中的微控制器無關，微控制器仍然由表廠負責設計，完成智能電表的功能。這樣既實現了系統的安全性由運行管理方控制，又不妨礙表廠繼續發展和完善智能電表的功能和性能。是一種較為理想的方案。

　　2系統工作原理

　　2B8實時檢測系統供電的狀態，當上電檢測模擬端口檢測到外部220 V供電時，系統啟動內部主時鐘全速運行，通過SPI口與計量RN8209通訊，實時讀取電表運行的狀態內容，如實時電壓、電流值、功率、功率因數等，并判斷是否在正常工作范圍內，如出現異常，通過I2C與RX8025T通訊，讀取此刻時間，然后將這些數據通過I2C通訊存儲到24LC512中，以備主站系統查詢，同時報警指示燈報警，通過I2C通訊將實時數據傳輸到HL9576內并顯示在LCD液晶屏上。智能電表運行過程中，不斷讀取RX8025T的時間值，來判斷是否可進入下一費率時段運行，進行時段投切。

　　當智能電表接收到紅外或485通訊信道下發格式DL/T645—2007的命令數據，電表通過規約解析，通過I2C通訊讀取24LC512中的數據，打包后通過紅外或485通訊信道上傳。如485通訊信道接收到遠程主站系統下發的加密費控命令，2B8會將此數據傳送給ESAM模塊進行解密分析，成功后返回給2B8，通過命令分析2B8執行相應的費控操作。外部220 V供電消失后，系統電源切換到備用鋰電池電源，關閉內部高速時鐘，啟動低速時鐘，關閉外圍功能，進入低功耗工作狀態。

　　3結語

　　這款基于RENESAS半導體的單相遠程費控智能電表設計，能根據不同的時段設置，實現電能分時計量，存儲大量電表運行數據，便于智能電網的運行分析，采用RS485串行通訊，實現電量自動回抄，實時校時，接收遠程主站系統下發的費控命令，經EASM驗證實現費控功能。