隨著社會經濟和技術的飛速發展，IC卡及應用必將取代磁卡、條形碼卡等占領所有該領域的主要市場，相應的電器產品也越來越廣泛的應用到各個領域。電能需求量的日益增大，電力部門一直在探尋一種方便，實用的收費方法。實現先購電再用電是解決此問題的有效途徑之一，它既利于供部門的管理，又便于用戶交費用電，預付費電表就是為此目的而開發的。從而實現電費收繳管理微機化，它為電能使用監督管理提供了有利手段，同時也大大降低了電業部門營運成本。新型電子器件的不斷推出，也將使得預付費電能表系統的本身性能價格比不斷提高，因該類產品應用面非常廣，使產品定會產生較大的社會效益和經濟效益。

（一）預付費電度表的 系統原理與功能

1預付費電度表是以標準的感應式電度表為基表改裝而成，IC卡充當信息傳遞的媒介，經過單片機的處理和控制，用戶從電力管理部門購買的電量通過 IC卡傳遞給電度表。單片機將新的購電量和原表內剩余電量

相加得到新的剩余電量，存于可斷電保存的 存儲芯片中，借用原有電度表電能轉換機械能的部份機構，在原有電度表轉盤上涂黑一小塊，并加裝一對紅外發射接收管，對基表轉盤轉數進行計數，根據電表常數/即轉 0 度1得到使用的電度數，每用一度電，單片機內剩余電量減一度，當單片機內剩余電量減到 " 時，通過表內繼電器切斷用戶供電，用戶需通過 IC 卡再次購電，方可得到供電。達到先購電后用電，方便物業收費管理的目的。

2

預付費電度表使用：通過 IC 卡實現先買電，后用電。

預付費電度表計量：配合原感應電度基表，采用非接觸式光電取樣，不改變原表計量精度。

預付費電度表保密功能：保證一戶一卡，若使用非指定介質、壞卡或不同密碼的 IC 卡時，具有錯誤提示功能， ，該卡是具有寫保護和可編程密碼功能的 IC卡，加上軟件算法和5動態加密5，可嚴格有效地防止依靠偽造和復制購電卡的行為，這在一定程度上便于物業管理部門的監督。

3

預付費電度表 數字顯示功能：采用 輪流顯示剩余電量，報警電量，超負荷次數。

預付費電度表限量供給功能：當剩余電量小于設定的告警電量時，紅色指示燈提出警示，以提醒用戶及時購電。當表中剩余電量為零時，自動切斷供電。

預付費電度表過載保護功能：當用戶超負荷用電超過 ’60" 秒時，系統自動斷電。減輕負荷時，系統自動供電，且能記錄超負荷次數。

預付費電度表 斷電數據保護功能：電網停電時表中數據可靠自行保存，各種數據保存十年以上。

預付費電度表自動復位功能：系統受干擾，程序跑飛，通過看門狗電路可使系統自動復位。

預付費電度表 低功耗功能：現有的感應式電度表，國家標準規定的功耗不超過 3W，對于 IC卡預付費電度表電路，均采用低功耗器件設計。

預付費電度表用戶電器保護功能：電網停電后恢復供電、延時數分鐘接通用電回路，對家用電器如電冰箱、彩電等起到保護作用。

預付費電度表 多卡合一功能：允許同一 !" 卡可作為設置卡、復位卡及用戶卡，即三卡合一或二卡合一或單專用卡。

4

系統硬件電路的設計思想是：在保證系統功能及運行可靠性的前提下，盡可能降低成本。故本系統以單片機構成控制和處理信息的核心部分。盡管選用 90年代流行的 8031單片機可以實現本系統，并且有成熟的通用接口，但構成的最小系統外圍器件較多，系統成本、功耗較高，性能價格比較低。選用目前流行的GMS97C51系列單片機又有些大材小用，會造成成本、功耗偏高。因此，采用 2051系列單片機應該是較佳選擇。其本身就是一個單片機最小系統。片內含有 2K 字節 和EEPROM 存貯器和 128字節的 RAM，是具有 20引腳、低電壓、高性能的 CMOS8 位單片機，指令系統與 MCS51單片機兼容，程序可三級加密，安全性高，考慮到盡量減少對單片機 2051引腳的占用，對顯示電路、斷電數據保持電路以及 !"IC卡接口，均采用串行數據傳送，從而大大降低硬件電路的制作成本.

5

 顯示電路和斷電數據保持

顯示電路包含鎖存器、譯碼器和驅動器，接口信號較多，需占用大量單片機的硬件資源，而且輔助電路也比較復雜，功能單一，不適合本系統，本系統選用了 MOTOROLA 的新型顯示器。該芯片是一種高集

成的 LED 顯示驅動器件，它采用了動態掃描方式，直接驅動 5 位 /7段 LED帶小數點位’或帶符號的 4 1/2( 位十進制數 0-9),16 進制 ,A-F 以及由 LDE組合而成的其它字符或符號。該器件的輔助電路簡單，只需外接一個電阻 R，即可達到驅動 LED 顯示的目的。數據傳送采用同步串行方式，只占用單片機 3個引腳。同樣用這 3個引腳再連接 24LCO2串行 EEPROM完成斷電數據保持工作。即自動斷電保存所有可以修改的數據，如剩余電量、密碼、卡號等。顯示電路和斷電數據保持的數據傳送.