常 非 南富强 赵丽平 赵立兴

1.西南交通大学 电气工程学院 四川 成都 610031

2.燕山大学 电气工程学院 河北 秦皇岛 066004

0 引言

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。

本文从硬件和软件两个方面分别对该仪表系统设计进行了较为全面的阐述。说明了系统主要元器件选择，在阐述专用芯片CS5460A的有功电能测量原理基础上给出了电量采集电路，以及单片机系统电路、继电器接口电路、电源电路等，利用C语言进行了单片机仪表系统的软件编程，给出了主要子程序的设计流程图。论文中还给出了所设计电能表的主要性能指标。

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=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）=Ucosωt，i（t）=Icos（ωt＋φ），则在时刻t消耗的瞬时功率为：

式中，u为交流电压瞬时值，i为交流电流瞬时值，U为交流电压有效值，I为交流电流有效值，ω为交流电的角频率，φ为电压电流的相位差。

由式（2-1）可知，瞬时功率有恒定分量UIcosφ和正弦分量两部分，正弦分量的频率是电压（或电流）频率的两倍。……