张意如

（辽宁建筑职业学院，辽阳 111000）

近年来，各行各业都在推动产业向智能化方向发展，而电力行业也不例外。因为传统的管理方法和发展模式已经不能满足当前使用的需要。随着居民用电量的增大以及电网结构的日益复杂，对于电表的功能就提出了更高的要求。因此，对多功能电表进行设计时，应使其具备数据的实时传输、不同时段的费率计算、远程抄表等功能，在为用户带来便利的用时，也提高了工作人员的工作效率。

1 多功能电表的总体设计

单片机是一种集成电路芯片，它是一个完整的微型计算机系统，广泛应用于工业控制领域，各类电子产品只要添加了单片机模块，就能完成产品的升级，因此，在电表上使用单片机，使其能够满足当前的使用需要，升级为智能电表。首先，电能经采集芯片转化成信号，并输送到单片机，然后通过对脉冲信号的个数进行统计，来完成电能的计量工作。存储元件的使用能够保证相关数据的安全性，使其避免因意外情况而损坏数据。与此同时，时钟芯片的使用保证了电表信息以及时间信息的正常显示。最后，通信单元在多功能电表的硬件设计中也扮演了重要的角色，它可以为电网与单片机的通信提供桥梁。

2 多功能电表的硬件设计

2.1 电能计量单元

电能计量单元的工作原理是将电能转化成脉冲信号，并传输到单片机，而转化工作则需要通过计量芯片来完成，因此，计量芯片是电能计量单元的核心元件。计量芯片通过数字电路来进行信号处理，电流及电压的取样均是经由电阻来完成的，不过前者是锰铜电阻直采，后者则需借助电阻网络来完成工作。计量芯片对采集来的数据信息进行分析，然后通过脉冲的方式将处理过的信息输送到单片机。

2.2 时钟单元

多功能电表的时钟单元主要借助时钟芯片来保证时间的准确性。时钟芯片具有多个储存器，而且还可以对日历时钟进行编程，实现闰年补偿。除此之外，时钟芯片还能根据不同情况，对控制数据以及串行数据的输入输出进行调节。

2.3 存储单元

存储单元主要依靠存储芯片来储存电量以及时间等信息。多功能电表设计中的存储芯片主要具备体积小、使用方便、不易受环境干扰等优点，能够很好地完成数据的接收与发送，与此同时，接口方便，可以使其连接多个接口，来进行不同的操作，实现不同的功能。

2.4 通信单元

通信单元是多功能电表远程传输数据的主要通道，系统通过通信单元实现远程抄表、对情况进行检测等功能。传统电表与多功能电表最大的不同，就是多功能电表具有完善的通信功能。通信单元的稳定运行极大地提升了管理工作的效率。当前，用电管理部门积极推动用电管理办法向智能化、自动化的方向发展，而发展的基础就在于自动抄表系统的建立，这就要求多功能电表具备强大的通信能力，因此，通信单元在多功能电表的硬件设计中具有十分重要的作用。

3 多功能电表的软件设计

3.1 主程序设计

每一个单元机都设有自己的主程序，同时配合具有不同的功能单元的子程序，来完成相应的工作。多功能电表的程序设计主要由主程序和中断程序组成，首先，主机需要完成与各个分机的通信工作，主机和电网分机对地址进行双向判断。当分机地址正确时，就能够传输故障信息以及电能计量结果，当系统发现故障真实存在时，便会对其进行断电，将故障显示出来。如在故障检测中未发现异常，则应继续供电，使其累积电量，并通过读取调制解调器芯片上的信息，来决定是否进行计量信息的发送。

3.2 远程预付费程序设计

多功能电表一个重要的功能就是用户能够及时的完成电费的预存与缴纳，这为用户带来了极大的便利。远程预付费的控制程序流程如下：首先终端接收到主机发送的用户信息及电能计量情况，然后检查购电状态是否需要更改，如需更改，则会清除购电控的状态信息，如不需要进行更改，设置购电控投入即可，最后程序会根据具体情况进行状态更换，以决定发出警告还是进入保电状态。

3.3 远程抄表程序设计

单片机获取用户使用电能计量信息的方法，主要是通过计算电能计量芯片转化的脉冲个数来完成，同时将这些数据有序写入只读存储器，以供抄表时使用。当用户插入电卡时，电卡与单片机进行通信，从而获取电卡信息并将其自动保存在单片机的指定区域，再通过单片机的通讯将信息传输到多功能电表上。除此之外，串口联网服务器通过定期通讯的方式，与综合计量表进行连接，以获取每个用户的用电情况，完成抄表工作。当用户欠费或者发生偷电情况时，程序能够进行断电处理，并将信息及时反馈到单片机。

4 结论

一种多功能电表的设计，主要是为了丰富电表的功能，使其在为人们带来便利的同时，也提高了用电管理的效率。通过对多功能电表的硬件及软件进行设计，以实现电表的远程预付费、远程抄表。设计人员还可以对电表进行其他功能的开发，进一步优化电表的功能，帮助用户树立节约用电的意识，促进电力能源的可持续发展。