主要研究内容：

使电能计量准确，精度高，要求至少达到二级表（误差为2%）的精度。

要求IC卡的保密性高。

电度表正常工作时，能显示剩余电能值，已用电能值，使用户直观地了解电度表的工作是否正常及用电负荷的大小。

当表内剩余电能不足20KW.h时，能提醒用户余电不多，及时购电。

具有掉电保护功能。

研究思路及方法：

电能表的硬件电路可分为电能计量电路，控制电路，显示电路，IC卡接口电路，电能存储电路，掉电检测电路,防窃电电路和电源电路等几大模块。计量部分采用有功电能测量集成电路SM9903，芯片内包含了四象限模拟乘法器，积分器，电压/频率转换器VFC，计数器（分频器）及控制逻辑，它能将正弦电压和电流相乘后，转换为频率输出。只需对输出脉冲累计计数，就可计量出电能。控制电路采用MCS-51系列单片机，它通用性强，堆栈丰富和编程容易。采用显示内容丰富，功耗小，可靠性高，电路简单的液晶显视器SMG12232B-2作为显示电路。IC卡接口电路采用的是接触式加密存储IC卡SLE4442，用于存储由售电管理系统写入的密码，卡号，电度数等。

论文针对目前电能的管理及收费方式的不足，研究设计了一个单相电子式预付费电能计量系统。该系统采用全电子式IC卡预付费管理,以电能计量专用芯片SM9903和AT89C52微处理器芯片为核心，利用IC卡作为仪表用户与供电管理系统之间进行信息传递的媒介，采用磁保持继电器控制供电回路的通断状态。

论文首先叙述了电能表的现状及发展趋势，以及目前仪表的管理及收费方式；介绍了IC卡分类、物理特性以及相关技术；对电能计量的基本原理及IC卡电能表的功能进行了说明；对系统的设计方案进行了论证。然后从硬件和软件两个方面分别对该仪表系统的设计进行了较为全面的论述。介绍了系统的主要元器件的选择，在阐述电能计量专用芯片SM9903的电能测量原理基础上给出了电量采集电路；设计了IC卡接口电路、单片机系统主控电路、电能存储电路、掉电检测电路、磁保持继电器接口电路、电源电路等；给出了电路图，并对这些电路进行了详细的说明；利用汇编语言进行了系统的软件编程，给出了主要的程序设计流程图和详细的程序源代码。

该电表系统具有抗干扰能力强，成本低，使用方便，安全可靠，宜于实现电能的现代化管理,具有较好的应用前景。

设计要求

本论文以全电子式IC卡预付费电能表为对象进行研究。全电子式IC卡预付费电能表综合运用了智能卡技术、现代电能计量技术、计算机软硬件技术和通信技术。研究全电子式IC卡预付费电能表必须深入掌握IC卡、电能计量、通信等知识，并提高系统硬件设计和调试、软件编程的能力。使全电子式IC卡预付费电能的功能和性能达到应用和推广的要求。

预付费电度表具备以下功能:

1．用户将存有电能的IC卡插入卡槽,卡中电能被读入表中,同时把IC卡清"0"。

2．专卡专用。当有本机卡或异物插入时，能及时发现，切断卡座的供电，并在液晶显示屏上给出相应的汉字提示信息。保护了电度表，提高了安全性。

3．电度表正常工作时，液晶显示剩余电能值、已用电能值，使用户直观地了解电度表的工作是否正常及用电负荷的大小。

4．用电时，能按二级表（误差为2%）的精度计量电能，并随时改写剩余电能和已用电能。

5．当表内剩余电能不足20kw·h时，在液晶显示器上显示“请及时购电”以提醒用户户头余电不多，及时购电。

6．当表内剩余电能为0时，自动断电，这时用户不能用电。在用户将重新购电的IC卡插入卡槽中时，表完成上述第一项的功能，恢复供电。

7．有负荷限制功能。当用户电流大于20A时自动断电，1min后恢复供电。

8．具有掉电保护功能。掉电时，自动把剩余电能从RAM转存到EEPROM中。