技术领域：本发明涉及一种电能表，尤其是能智能地对电能计量并 能通过网络对其进行控制的集成电表。

背景技术：历年来，我国电能计量的表计绝大部分沿用机械式电能 表，这种电能表造价较高，能耗高。近年来市场上出现一种机电合一的 “电子式电能表”，这种“电能表”具有计量精度高，能耗低的优点，但 它的电能采样采用模数转换电子器件，显示仍采用机械式计器，机械部 分的走合误差使精密的电子计量性能降低；且电子元器件抗干扰性能不 如机械表，使用者对其稳定性心存疑虑，不敢大面积推广使用；结构仍 采用单一的分立式结构，导致产品成本过高，其市场价格甚至高于机械 式电能表。为适应市场经济的需要，供电部门利用经济杠杆来调整用电 高峰负荷的复费率计费的方式，而“复费率电表”因其价格昂贵，很难 被广大用户所能接受。同时由于电表的系统时钟需定期到现场逐一调校， 也给供电部门增加较多的麻烦和工作量。故复费率收费方式自今尚未能 广泛实施。

电业部门的电费抄收工作则一直采用上门“抄表收费”的落后模式， 工作效率低，劳动强度大，且抄收人员估抄、漏抄、不抄现象时有发生； 而用户拒交电费、窃电的行为也屡见不鲜。供电部门迫切需求一种自动 化程度高，工作性能稳定，功能强大，价格低廉，并能通过网络进行管 理的智能化电表。为解决落后的抄表管理模式，推出了如“集中抄表”、 “预付费电表”“无线电传输抄表”“电力线传输抄表”等产品，其技 术手段是在原有的传统产品中加装一“单片机”，实现“预付费供电”或 “远程抄表”。改装产品的单片机一般都安装在机械式电能表，空间狭窄， 电子部分与强干扰磁场距离太近，严重影响其运行的安全可靠性；电能 取样则在机械式电能表上加装一光电取样探头，由于原产品设计时并未 考虑加装，加装探头有可能损坏原产品的结构，影响计量精度；并且安 装调试工作要求较高，操作繁琐，不适宜产业化生产。

目前使用的“集中抄表”系统的“用户终端”的网络接口一般采用 以下几种联网方式：

1)电力MODEM与低压电网联接方式，使用电力线路作为传输数据的 通道。这种方法的弊病是：由于电力线路经常受到外界强电磁场及用户 用电设备的噪声干扰，气候对线路分布参数的影响，线路绝缘性能好坏 等以上这些因素，严重影响了数据通讯的可靠性，且其通讯范围仅局限 于一个低压变压器供电电网。因此电力线路作为一种数据通讯通道不能 用作收费数据采集。

2)无线电通讯方式，系统设备投资昂贵，仅作为一种抄表、控制用 电设备使用，有“大马拉小车”之嫌；如若只考虑成本，产品性能又大 大下降，难得两全其美。

3)串行485总线方式，通讯稳定，系统投资较小。但受通讯距离和 线路阻抗匹配的制约，只能连接较少数量的用户终端，为保证通讯的可 靠性，线路阻抗需进行现场匹配调整，增加施工的难度。

根据以上分析，目前市场上推出的产品存在以下不足之处：

电能计量能耗高但精度不高，或者价格昂贵难以被用户接受。

电费抄表的改进重在对传统产品的改良，改良资金的投入与产出效 果不理想，无法实现规模化生产，生产成本降价空间有限。

网络接口要么采用现成的电力电网作数据传输媒体，电力线路中的 各种干扰无法全部排除，实际应用中效果不佳，实用性不强；要么采用 无线电方式，性能价格比太高；要么采用串行485总线，信号衰减大， 通讯距离受限。且对外通讯只有联网通讯一种，形式单一，对于不适宜 联网安装必需上门集中抄表的用户，或者只适宜实施“预付费方式”供 电的用户都无法使用，供供电部门选择的方法单一。且用户终端只能向 上级计算机单向传输用电数据，上级计算机不能远程控制用户终端，无 法实现“双工”通信。

产品结构分散，分立单元之间如从机械表到采集器线路的连接，对 安装施工和运行维护增加了不少的工作量和费用，并给窃电者提供了可 乘之机。

对供电系统现行的管理方法缺乏全面了解，产品设计中只针对某一 实际问题的解决，产品功能单一。

缺乏个性化设计。传统的配电箱一般都是十几个电表集中安装在一 起，用户很难分清自家电表的位置，再加上电表计数器显示窗口太小， 用户读表有一定难度。即使读下电表读数，也是一个累计电度数，还得 减去上月抄表电度数才能得知本月用电量。由于太麻烦，绝大多数用户 都懒得去理会；少数用户抄表几次，最终也是嫌麻烦，只得放弃。所以 一旦发生电费纠纷，用户手中缺乏第一手证据，无法与供电部门理论。

发明内容：本发明所要解决的技术问题就是针对目前电能表存在的 不足，提出一种新型的集成电表，集电能计量、智能控制、双工通讯、 结构紧合于一身，实现供电部门对于多家用户用电情况的智能化管理。

本发明的技术方案是：将多个用户回路的计量、控制器件集成于一 个用防火阻燃工程塑料制做的方框外壳内，采用一个微处理器(CPU)进 行智能化管理和控制，实现供电局对用户的遥信、遥控、遥调及分时计 费、自检报错、短路保护、过流保护、数据记录等功能。

本发明由电能取样计数模块、中心微处理器(CPU)模块、串行数 据读写存储器模块、串行通讯模块、拉合闸控制模块、工作电源模块、 显示模块和按键电路模块组成。电能取样计数模块的大部分元器件集成 在计数器板上，中心微处理器(CPU)模块、串行数据读写存储器模块、 串行通讯模块集成在CPU板上，拉合闸控制模块集成在拉闸电路板上， 工作电源模块集成在开关电源板上，显示模块和按键电路模块集成在显 示板上。计数器板、CPU板、拉闸电路板、开关电源板都插在插座板上。 插座板、显示板、红外线电路板及用户回路、用户开关等全装在塑料方 框外壳中。塑料方框外壳的面板上设置总开关、显示窗、脉冲信号灯、 红外线收发窗、IC卡读写端口、用户编号栏及电费单据信箱、用户开关 箱活动透明外罩、宣传广告栏。总开关在校表和维护时，切断供电电网 进线电源，确保检修人员的人身安全和设备安全。同时用户发生短路事 故时，若用户开关保护失效，总开关切断电源，起速断保护作用。宣传 广告栏既可用于用电安全宣传，又可用作商业广告宣传。用户编号栏可 将用户的编号、开关位置及集成电表的使用说明框于“编号栏”内，便 于用户随时查阅。用户编号栏的后半部用作存放用户电费收据的信箱， 用户能随时取到自己电费收据，解决以前电费单据无人保管丢失问题。

其工作过程是：集成电表初始化后，由电能取样计数模块采集用户 的用电数据，用电数据送至CPU进行计算后保存到串行数据读写存储器 模块，并通过串行通讯模块上报到供电局和抄表员，用户也可通过显示 电路随时查看用电情况，同时设置拉合闸控制模块控制用户的超功率用 电和欠费拉闸断电催交。

电能取样计数模块可根据用户需求设置相应的回路，每个回路由电 能模数转换电路、光电隔离电路、计数器、三态门缓冲器、缓冲器地址 译码器电路组成，计数器、三态门缓冲器、缓冲器地址译码器电路集成 在计数器板上，其主要功能是对电能模拟量取样，将模拟量转换成数字 信号，计数后传送给CPU的I/O端口。

中心微处理器(CPU)模块由CPU、日历时钟电路、程序存储器(EPROM)、 读写存储器(RAM)、地址锁存器、地址译码器、程序监测器、复位电路、 掉电中断保护电路、按键电路组成。此模块接受电能取样计数模块的电 能数据，存到串行数据读写存储器模块，根据用户用电情况发出拉、合 闸命令，在对外通信时发出串行通讯命令、红外线通讯命令、报错命令， 并与串行通讯模块进行各项用电数据的接收和发送，同时将需要显示的 各项数据送到显示电路。

串行数据读写存储器模块由系统参数串行程序存储器EEPROM、用电 参数串行程序存储器EEPROM和备份串行程序存储器EEPROM、串行存储 器地址译码电路、端口光电隔离电路、IC卡读写端口组成。其主要功能 是存储“集成电表”正常运行需要长期保存的“系统参数”和“用电参 数”。同时，若用户从IC卡读写端口插入IC卡，则根据IC卡的标志， 将IC卡中的数据写入用电参数串行程序存储器EEPROM，或用电参数串 行程序存储器EEPROM中的数据读入IC卡。

串行通讯模块由总线调制解调器电路，总线隔离变压器端口电路、 红外线通讯调制解调器电路、红外线收发窗口电路组成。总线调制解调 器电路，总线隔离变压器端口电路、红外线通讯调制解调器电路集成在 CPU板上；红外线收发窗口电路则集成在红外线电路板上，对应外壳上 的红外线收发窗。总线通讯方式可实施远程通讯，传送和接收各项数据； 红外线通讯方式则可实现现场数据采集。

拉合闸控制模块由缓冲器、数据锁存器、光电隔离电路、拉合闸执 行电路、用户开关组成，执行CPU发出的拉合闸命令。

显示模块由三态门缓冲器、数据锁存器、显示器组成，其功能是显 示CPU送出的需要显示的各项数据。

工作电源模块由三个5V直流开关电源组成，分别向各功能模块提供 工作电源。

集成电表的具体工作过程是：

1.对串行存储器进行初始化：上电前，将供电局管理中心计算机中 的“管理软件”所设置的各种参数写入集成电表的串行数据读写存储器 模块的串行存储器中。“系统参数”包括集成电表的地址编码、峰、平、 谷时段参数、零点抄表日期、报错时间间隔、报错最小用电量阀值、各 回路报错数据存储区地址编码写入系统参数存储器；“用电参数”包括 每千瓦-小时的脉冲个数(n/kw.h)、用户地址编码、允许使用的最大功 率阀值、供电模式如“预付费”或“先用电”等写入用电参数存储器。 用电参数存储器为每个用户回路开辟一个专用数据存储区，保存每一用 户回路需要长期保存的各项数据。

集成电表通电后，首先调入串行EEPROM内预先设置好的“用电参数” 和“系统参数”，读入的各参数暂存入中心微处理器(CPU)模块的读写 存储器RAM中。

2.电能取样计数：本发明可对多个用户的用电情况同时采样。若 要对N个用户的用电情况进行计量与控制，则电能取样计数模块中设置 N个回路，每个回路均由电能模数转换电路、光电隔离电路、计数器、 三态门缓冲器、缓冲器地址译码器电路组成。计数器的输出端连至数据 缓冲器的输入端，缓冲器的输出端接到CPU的一组I/O端口。用户负载 电流、电压的模拟信号经模数转换电路转换成千瓦小时的脉冲个数 (n/kw.h)的数字量，由光电隔离电路整形后输入计数器进行脉冲计数， 同时CPU向缓冲器地址译码器发出极短间隔的缓冲器选通地址讯号，逐 一选通缓冲器，被选通的缓冲器传输计数器的数据，未被选通的缓冲器 均呈高阻状态，与缓冲器相连的CPU的I/O端口逐一读入缓冲器的数据。

3.用电数据的存贮：读入的用电数据暂存中心微处理器(CPU)模 块的读写存贮器RAM中，然后每隔一秒钟读入日历时钟的当前时间，判 断当前时间属峰、平、谷哪一类，分区存入RAM中。同时根据所采集的 电量，CPU每三十秒钟计算一次用户的平均功率，计算公式为：M/n/kw.h， 即三十秒采集的脉冲总数M除以每千瓦小时的脉冲个数，乘上120(120 等于一小时6400秒除以30秒)，所得的结果即为功率，单位为千瓦(KW)。 CPU的I/O端口发出存储器片选地址信号，经串行EEPROM存储器地址译 码电路译码，选中需要写入的EEPROM，串行存储器同步脉冲端口发出串 行数据同步时钟脉冲，计算出来的用电功率写入用电参数EEPROM，同时 该数据备份到备份串行程序存储器EEPROM。若用电功率超过用电参数中 的允许功率阀值，读入当前时间，保存到RAM中，并转存至用电参数串 行EEPROM中该用户回路专用数据区。同时CPU每隔十秒钟扫描一次IC 卡读写端口，当检测到有IC卡插入时，读出该用户的地址码和供电模式 标识，并判断其用电属性。“先用电”用户则向卡内写入本次用电量和抄 表日期、时间，预付费用户读入其本次购电量，并与表内剩余电量相加， 同时在显示窗显示。

4.超功率处理：保存数据后，若用电功率大于用电参数中的允许功 率阀值，CPU I/O端口通过数据总线发出拉闸指令，经拉合闸控制模块 的缓冲器输入到数据锁存器锁存，数据锁存器驱动光电隔离电路，光电 隔离电路驱动拉合闸执行电路，对用户开关实施跳闸处理。出现跳闸时， 用户应及时检查线路和用电设备，看是否有超负荷用电或线路是否存在 短路等。避免由此而引发其他安全事故。30秒后，CPU发合闸指令，用 户处理好故障后，可自行手动合闸，电表运行正常。若用户未检修线路 使功率超过允许值，则电表仍将跳闸，迫使用户合理调整负荷安全用电。

5.报错处理：当CPU在某一时间间隔内(例如24小时)所采集的某 一用户回路累计电量小于系统参数中设置的最小用电量阀值时，设置标 识，并将出错起始时间、间隔时间内所采集的电量、该用户回路地址码 转存于串行EEPROM该用户回路的专用数据区。对外通讯时CPU将存于串 行EEPROM数据取出，通过CPU的串行通讯口把数据同时传送给总线调制 解调器和红外线调制解调器的输入端，通过总线网络向供电局传报错回 路的数据，或者通过红外线收发窗口将数据直接传送给红外线抄表机。

6.对外通讯：CPU串行端口对外通讯有两条通道，一条是经总线调 制解调器和隔离变压器连至总线网；一条是经红外线调制解调器与光电 收发电路相连，与外界进行红外线通讯。集成电表平时处于等待被叫状 态，当收到呼叫本集成电表的地址码时开始通讯，根据CPU通讯命令进 行接收和发送数据的操作。通过总线通讯，串行存贮器模块可接收供电 局中心计算机发来的系统当前实时时间及修改后的“系统参数”和“用 电参数”、拉、合闸命令，并向供电局传送用户分时计量的电量、零点抄 表的电量、事故拉闸数据、报错数据、集成电表的停电时间数据。红外 线通讯输出的数据与总线通讯输出的数据相同，当有些用户不便总线通 讯时，抄表员可用红外线抄表机进行抄表。

7.远程拉、合闸处理：若收到供电局发来的拉闸或合闸命令，通过 CPU数据总线输出，经缓冲器、数据锁存器、光电隔离电路、拉合闸执 行电路驱动用户开关。供电局拉闸后的用户开关自动锁定。用户无法自 行合闸，必须经供电局发来合闸命令后方可合闸用电。

8.显示和校表：本发明在面板上设置四个按键，每个按键通过按键 电路与CPU I/O端口相连，按下某一按键时与其相连的CPU I/O端口 会由高电平信号变成低电平信号。当CPU检测到规定端口的信号后，执 行显示或者调校时钟的操作。K1、K2作显示按键用，按动K1可依序选 择用户(1~k号)，选择好用户后，按动K2逐项显示该用户的各项参数； K3、K4用于现场调校日历时钟和现场校表，按动K3可选择要调整年、 月、日、时、分、秒，按动K4在选项上增加数值，若同时按下K3、K4 则可现场校表，长时间(三秒钟)按下K4则结束校表。

采用本发明可以达到如下有益效果：

采用电子模数转换器取代传统机械电能表对电能取样，将智能化系 统、多个电能取样回路、多个自动断路器集成于一个装置内。整体采取 全封闭式结构，从根本上杜绝人为窃电的可能。外壳采用工程塑料模压， 适宜于产业化生产，且一个集成电表可对多个用户的电能计量，用一块 电表的价钱就可实现目前多块电表的功能，大大降低了电表价格。电能 取样回路可根据用户的多少进行多样化设计，集成的用户数越大单个用 户承担的费用越低。

本发明设置有总线通讯端口，串行通信数据信号被总线调制解调器 高倍频调制和解调，并经功率放大后，通讯距离可达7km，并且没有线 路匹配要求，施工简单。相对于目前集中采集系统普遍采用的串行485 端口方式，具有通讯距离远，挂接的负载多，免除了施工中需进行烦锁 的总线线路阻抗匹配调整等优点。集成电表既有专用网络通讯端口，又 有红外线通讯端口，对由于环境和其他原因不适宜联网安装的用户，或 者已联网但网络线路因自然灾害影响和人为破坏暂时无法通讯时，可采 用手持式红外线抄表机到现场集中抄表；且设置了一个对用户开放的IC 卡读写端口，用户可持其专用卡自行抄表，一旦发生电费纠纷，可持卡 去供电部门核对。因此本发明给用户和供电局都提供了多种选择方式， 给用户和供电局都带来了方便。

本发明具有报错功能，当在管理者规定一段时间内采集不到某一用 户的用电数据时，自动向供电局报错，并自动记录下事件的起始时间和 终止时间及用户的地址码，使人们不必担心的一旦电子采样器损坏而丢 失用电计量，大大提高了可靠性。

本发明具有超功率过流保护和短路速断保功能，能有效督促用户安 全用电和保护用户电气设备的安全，避免因线路老化和违章用电引发其 他安全事故。

本发明设计有远程拉、合闸功能，对恶意欠费的用户可实施拉闸断 电催费，对远程监测到的严重违章用电的用户可实施拉闸断电警告，为 保证电费的及时回收和供电系统的安全运行提供了有效的技术手段。

由于全部采用电子元器件，对电子脉冲的计数准确无遗漏，且不需 要将电子脉冲转换成机械计数，因此无任何机械计数误差，大大提高了 测量精度，既维护了用户权益又保护了供电部门的利益，为供电部门科 学管理广大民用户提供有力的技术手段，大幅度降低了管理成本和运行 成本。

性能价格比高。本发明利用电子线路工艺结构简单、体积小的优点， 将功能模块高密度集中，利用其易于进行逻辑控制的特点，将各分立单 元以逻辑控制的方式接成一个微处理系统，既充分发挥了微处理器的优 点，大幅度降低了生产成本，市场价位接近于传统的“机械式电表箱”， 具有极强的市场生命力。仅从价格一点与分立的单一功能的“智能电度 表”相比，如“预付费电表”“复费率电表”等，每户安装价格降低了五 倍；与多功能的“集中抄表系统”相比每户价格降低了三至四倍；且采 用模压塑料外壳取代传统金属铁箱，大幅度降低了生产成本。

运行费用低成本，本发明工艺结构采用分立的模块化设计，一但某 个模块损坏，维护人员只需拔出坏模块，插入新模块即可，操作十分简 单方便，避免了分立式电表某个部分损坏，需整体更换的高成本运行费 用，使高新技术在供电部门推广提供可靠的价格基础。

本发明有现场校表功能，能在几分钟内完成对电能取样计数模块、 电能脉冲缓冲通道的好坏和计量精确度进行测试。

本发明功能强大，既可实行“先用电”方式，又可实行“预付费” 方式，计费还可采取复费率方式，用户可通过显示窗口随时读取自己的 用电情况，使用非常方便。

本发明采用塑料外壳，外壳空白部分设计透明宣传窗和用户编号栏， 宣传窗既可用于用电安全宣传，又可用作商业广告宣传用。用户编号栏 可将用户的编号、开关位置及集成电表的使用说明框于“编号栏”内， 便于用户随时查阅。用户编号栏的后半部用作存放用户电费收据的信箱， 用户能随时取到自己电费收据，解决以前电费单据无人保管丢失问题。

附图说明：

图1是本发明面板布置图；

图2是本发明打开面板结构示意图；

图3是本发明打开面板将显示板和红外线电路板移开的结构示意图；

图4是本发明内部结构方框原理图；

图5是本发明一个实施例的电能模数取样模块电路图(模数取样部 分)；

图6是本发明一个实施例的电能模数取样模块电路图(计数部分)；

图7是本发明一个实施例的中心微处理器(CPU)模块电路图(图A 部分)；

图8是本发明一个实施例的中心微处理器(CPU)模块电路图(图B 部分)；

图9是本发明一个实施例的串行数据读写存储器模块电路图；

图10是本发明一个实施例的串行通信模块电路图；

图11是本发明一个实施例的控制模块电路图；

图12是本发明一个实施例的显示模块电路图。

具体实施方式：

图1是本发明面板布置图，本发明塑料方框外壳11的面板12上设 置总开关1、显示窗2、脉冲讯号灯3、红外线收发窗4、IC卡读写端口 5、用户编号栏及电费单据信箱6、用户开关箱活动透明外罩8、宣传广 告栏10。

图2是本发明打开面板结构示意图；图3是本发明打开面板将显示 板和红外线电路板移开的结构示意图。如图2，脉冲信号灯3和K1、K2、 K3、K4  4个按键及显示器13都集成在显示板14上，显示板14和红外 线电路板15通过信号线连接到插座板22上。图4说明本发明由电能取 样计数模块、中心微处理器(CPU)模块、串行数据读写存储器模块、串 行通讯模块、拉合闸控制模块、工作电源模块、显示模块和按键电路模 块组成。电能取样计数模块的大部分元器件集成在计数器板21上，中心 微处理器(CPU)模块、串行数据读写存储器模块、串行通讯模块集成在 CPU板20上，拉合闸控制模块集成在拉闸电路板19上，工作电源模块 集成在开关电源板18上，显示模块和按键电路模块集成在显示板14上。 计数器板21、CPU板20、拉闸电路板19、开关电源板18都插在插座板 22上。插座板22、显示板14、红外线电路板15及电能模数转换电路24、 用户开关26、零线端子排27、电源进线28、电源进线端子29、拉闸控 制线30和零线31集成在外壳11中。

下面结合图4-图12描述一个本发明的实施例。电能取样计数模块 可根据用户需求设置相应的回路，每个回路的电流取样由经电能模数转 换电路24、脉冲信号线23、光电隔离电路、计数器、三态门缓冲器传送 到CPU。本实施例电能取样计数模块设置16个用户回路，可同时智能管 理16个用户的用电情况。图5描述了一个用户回路的电能模数取样模块 的模数取样部分。图6描述了本实施例16个用户回路的计数、缓冲、译 码电路。电能模数转换电路24由多个电阻、电容、晶振和电能模数转换 器J600-芯片AD7755组成。用户回路的电流取样从一个330uΩ的取样 电阻R600取出压降信号输入AD7755的电流模拟信号输入端VIN和VIP， 电压信号经多个电阻降压后输入AD7755的电压模拟信号输入端V2P，电 流和电压信号经AD7755电能模数转换器转换成每千瓦小时的脉冲数，由 CF信号端输出，经光电隔离器U600-芯片TLP521整形输入到 U410A-U417A任意一个计数器-芯片74HC393进行计数，计下的脉冲数 输入到相应的三态门缓冲器74HC244-U401-U404和U406-U409，即 U410A-U413A的2组Q0-Q3输出到U401-U404的1A1-1A4、2A1-2A4，与 此同时，CPU U100-芯片80C196的P1.0-P1.2端口发出三态门选通地 址到缓冲器地址译码器U419-芯片74HC138，被选通的三态门缓冲器先 输出数据信号三态门缓冲器74HC244-U400或U405缓冲，而U400和U405 的输出端1Y1-1Y4、2Y1-2Y4连到CPU的P0.0-P0.7端口，这样对应用户 回路的电能取样计数输入到了CPU。本实施例采用芯片74HC393作计数 器，74HC244作缓冲器，一个计数器和一个缓冲器可分别由两个用户回 路共用，因此只须8块74HC393、10块74HC24。计数器、三态门缓冲器、 缓冲器地址译码器电路集成在计数器板21上，电能模数转换电路24与 脉冲信号线23相通，从脉冲信号灯3显示各用户用电脉冲情况。

如图7和图8，中心微处理器(CPU)模块由CPU U100-芯片80C196、 日历时钟电路U304-MC146818、程序存储器(EPROM)U102-27C256、读 写存储器(RAM)U103 AT29C256、地址锁存器U101-74HC373、地址译码 器U206-GAL20V8、程序监测器U105-74HC4060、复位电路 U104C-LM339、掉电中断保护电路U104A-LM339、按键电路组成。80C196 的P3.0-P3.7数据总线输出端口连接到地址锁存器74HC373的D0-D7输 入端，80C196的地址输出允许端ALE连至74HC373的LE端口，在ALE 的地址有效信号控制下，对CPU的低8位地址码进行锁存；同时，80C196 的P3.0-P3.7数据总线输出端连接27C256的I/00-I/07，CPU的读有效 信号RD连到27C256的OE端，GAL20V8的选通信号EPR连到27C256的CE 端，在CPU的读有效信号RD与GAL20V8的选通信号共同控制下，读取 27C256的控制程序指令；80C196的P3.0-P3.7数据总线输出端还连接到 AT29C256的I/00-I/07，CPU的读控制信号RD连到AT29C256的OE端， CPU的写控制信号WR连到AT29C256的WE端，GAL20V8的选通信号RAM 连到27C256的CE端，在CPU的读控制信号RD、写控制信号WR以及地址 译码器选通信号的控制下，缓冲存取CPU的数据。80C196的P3.0-P3.7 还连接时钟芯片MC146818的AD0-AD7，CPU的读控制信号RD连到 MC146818的RD端，CPU的写控制信号WR连到MC146818的R/W端，CPU 的ALE端连到MC146818的AS端，GAL20V8的CTM端连到MC146818的CS 端，在CPU的RD、WR、ALE以及地址译码器的选通信号的控制下读取实 时时钟数据。CPU的高位地址线P4.0-P4.7连到27C256的A8-A14、 AT29C256的A8-A14，向27C256、AT29C256输出高位地址信号。CPU的 P4.0-P4.7还连至GAL20V8的输入端，CPU的RD连到GAL20V8的IN/CLK 端，CPU的WR端连至GAL20V8的IN/OE端。CPU的高位地址信号与CPU 的读、写控制信号经GAL20V8逻辑编程后，GAL20V8输出端口分别输出 到27C256、AT29C256、MC146818、显示电路的段数据锁存器74HC273以 及位数据锁存器74HC273、控制电路的两个数据锁存器74HC273的选通 控制信号：EPR、RAM、CTM、DNCS3、DNCS4、DNCS1、DNCS2。因此，CPU 接受电能取样计数模块的电能数据，存到串行数据读写存储器模块，并 根据用户用电情况发出拉、合闸命令，在对外通信时发出串行通讯命令、 红外线通讯命令、报错命令，同时与串行通讯模块进行各项用电数据的 接收和发送，并将需要显示的各项数据送到显示电路。

如图9，串行数据读写存储器模块由系统参数串行数据存储器EEPROM U212-AT93C86、用电参数串行数据存储器EEPROM U213-AT93C86和备 份串行数据存储器EEPROM U214-AT93C86、串行存储器地址译码器 U208-74HC155、端口光电隔离电路U306-HP4504、IC卡端口插座16组 成。CPU高速输出端口HSO.2、HSO.3输出串行存储器的片选地址信号， 连至74HC155的A0、A1端口，74HC155的输出端口1Y0-1Y3分别输出IC 卡端口插座、系统参数存储器、用电参数存储器、备份数据存储器的选 通信号ICS0、ICS1、ICS2和ICS3。选通信号经74HC04 U209A、U209B、 U209C、U209D反相后，分别连至各个AT93C86的CS端。CPU的P2.5端 口发出串行存储器的数据读写同步时钟脉冲，与其对应的选通信号经对 应的与门电路74HC08-U210A、U210B或U210C、U210D或U211A、U211B 连至各AT93C86的SK端口。CPU的P2.6端口输出需向串行存储器保存 的串行数据，与其对应的选通信号经对应的与门电路74HC08-U210A、 U210B或U210C、U210D或U211A、U211B连至各AT93C86的DI端口。从 串行存储器AT93C86读出的数据从D0端口输入至CPU的P2.7端口。IC 卡也是一块EEPROM--AT93C86，它的选通信号CS从74HC155的1Y0端口 输出，经缓冲器U303C-74ALS34输出端连至光电隔离器U305-HP4504 的D-端，HP4504的VD端连至IC卡插座。SK、DI、D0的连接方式与用 电参数串行数据存储器的SK、DI、DO的连接方式相同，只是中间都要经 过端口光电隔离电路HP4504。IC卡端口插座16位置对应面板12上IC 卡读写端口5。

如图10，串行通信模块由总线调制解调器电路，总线隔离变压器端 口电路、红外线通信调制解调器电路、红外线收发窗口电路组成。CPU 的串行通信端口TXD、RXD连接至总线调制解调器-BUS-MODEM的串行通 信端口TXD、RXD，CPU的高速端口HSO.0向调制解调器的控制电路输出 控制讯号MedOE，以保证通信的可靠性。总线调制解调器的输出端TXDA、 RXDA、GND与隔离变压器T300相连，红外线调制解调器IRMODEM的输出 端IROUT1、IROUT2、IRIN1、IRIN2与红外线收发窗口电路相连。总线调 制解调器电路，总线隔离变压器端口电路、红外线通讯调制解调器电路 集成在CPU板20上；红外线收发窗口电路则集成在红外线电路板15上， 对应外壳11上的红外线收发窗4。

如图11，控制模块由缓冲器U500-74HC244、数据锁存器U501、U502 -74HC273、光电隔离电路U502-TLP521、光电隔离电路及拉合闸执行 电路、用户开关26组成。CPU的数据总线端口P3.0-P3.7连至缓冲器 74HC244的输入端1A1-1A4，2A1-2A4，74HC244的输出端1Y1-1Y4、 2Y1-2Y4，并联至两个数据锁存器U501、U502的输入端，两个数据锁存 器U501、U502的CLK端口分别连至地址译码器U206-GAL20V8的选通信 号输出端口DNCS1和DNCS2。74HC244的输出端分别连至光电隔离电路 U503-TLP521，TLP521的输出端连至一个由三极管、小型继电器组成的 拉合闸执行电路，这个电路与用户开关26相连。

如图12，显示模块由三态门缓冲器U200-74HC245、数据锁存器U201、 U202-74HC273、显示器组成。CPU的P3.0-P3.4连至缓冲器74HC244的 输入端，输出端并连至位显示数据锁存器U201和段显示数据锁存器U202 的D1-D8端，两个数据锁存器的CLK端口分别连至地址译码器U206- GAL20V8的对应的选通信号输出端口SEG和SET。显示器的位置对应面板 12上的显示窗。

本发明的具体工作过程是：

1.对串行存储器进行初始化：上电前，将供电局管理中心计算机所 设置的各种参数写入集成电表的串行数据读写存储器模块的串行存储器 中。“系统参数”写入系统参数存储器；“用电参数”写入用电参数存储 器。用电参数存储器为每个用户回路开辟一个专用数据存储区，保存每 一用户回路需要长期保存的各项数据。

集成电表通电后，首先调入串行EEPROM内预先设置好的“用电参数” 和“系统参数”，读入的各参数暂存入中心微处理器(CPU)模块的读写 存储器RAM中。

2.电能取样计数：本发明可对多个用户的用电情况同时采样。若要 对N个用户的用电情况进行计量与控制，则电能取样计数模块中设置N 个回路，每个回路均由电能模数转换电路24、光电隔离电路、计数器、 三态门缓冲器、缓冲器地址译码器电路组成。计数器的输出端连至数据 缓冲器的输入端，缓冲器的输出端接到CPU的一组I/O端口。用户负载 电流、电压的模拟信号经模数转换电路转换成千瓦小时的脉冲个数 (n/kw.h)的数字量，由光电隔离电路整形后输入计数器进行脉冲计数， 同时CPU向缓冲器地址译码器发出极短间隔的缓冲器选通地址讯号，逐 一选通缓冲器，被选通的缓冲器传输计数器的数据，未被选通的缓冲器 均呈高阻状态，与缓冲器相连的CPU的I/O端口逐一读入缓冲器的数据。

3.用电数据的存贮：读入的用电数据暂存中心微处理器(CPU)模 块的读写存贮器RAM中，然后每隔一秒钟读入日历时钟的当前时间，判 断当前时间属峰、平、谷哪一类，分区存入RAM中。同时根据所采集的 电量，CPU每三十秒钟计算一次用户的平均功率，CPU的I/O端口发出 存储器片选地址信号，经串行EEPROM存储器地址译码电路译码，选中需 要写入的EEPROM，串行存储器同步脉冲端口发出串行数据同步时钟脉冲， 计算出来的用电功率写入用电参数EEPROM，同时该数据备份到备份串行 程序存储器EEPROM。若用电功率超过用电参数中的允许功率阀值，读入 当前时间，保存到RAM中，并转存至用电参数串行EEPROM中该用户回路 专用数据区。同时CPU每隔十秒钟扫描一次IC卡读写端口5，当检测到 有卡插入时，读出该用户的地址码和供电模式标识，并判断其用电属性。 “先用电”用户则向卡内写入本次用电量和抄表日期、时间，预付费用 户读入其本次购电量，并与表内剩余电量相加，同时在显示器13上显示。

4.超功率处理：保存数据后，若用电功率大于用电参数中的允许功 率阀值，CPU I/O端口通过数据总线发出拉闸指令，经拉合闸控制模块 的缓冲器输入到数据锁存器锁存，数据锁存器驱动光电隔离电路，光电 隔离电路驱动拉合闸执行电路，对用户开关实施跳闸处理。30秒后，CPU 发合闸指令。

5.报错处理：当CPU在设定某一时间间隔内(例如24小时)所采集 的某一用户回路累计电量小于系统参数中设置的最小用电量阀值时，设 置标识，并将出错起始时间、间隔时间内所采集的电量、该用户回路地 址码转存于串行EEPROM该用户回路的专用数据区。对外通讯时CPU将存 于串行EEPROM数据取出，通过CPU的串行通讯口把数据同时传送给总线 调制解调器和红外线调制解调器的输入端，通过总线网络向供电局传报 错回路的数据，或者通过红外线收发窗口4将数据直接传送给红外线抄 表机。

6.对外通讯：CPU串行端口对外通讯有两条通道，一条是经总线调 制解调器和隔离变压器连至总线网；一条是经红外线调制解调器与光电 收发电路相连，与外界进行红外线通讯。集成电表平时处于等待被叫状 态，当收到呼叫本集成电表的地址码时开始通讯，根据通讯命令进行接 收和发送数据的操作。通过总线通讯，串行存贮模块可接收供电局中心 计算机发来的系统当前实时时间及修改后的“系统参数”和“用电参数”、 拉、合闸命令，并向供电局传送用户分时计量的电量、零点抄表的电量、 事故拉闸数据、报错数据、集成电表的停电时间数据。红外线通讯输出 的数据与总线通讯输出的数据相同，当有些用户不便总线通讯时，抄表 员可用红外线抄表机进行抄表。

7.显示和校表：面板12上设置按键K1、K2、K3、K4，每个按键通 过按键电路与CPU I/O端口相连，按下某一按键时与其相连的CPU  I/O 端口会由高电平信号变成低电平信号。当CPU检测到规定端口的信号后， 执行显示或者调校时钟的操作。K1、K2作显示按键用，按动K1可依序 选择用户(1~N号)，选择好用户后，按动K2逐项显示该用户的各项参数； K3、K4用于现场调校日历时钟和现场校表，按动K3可选择要调整年、 月、日、时、分、秒，按动K4在选项上增加数值，若同时按下K3、K4 则可现场校表，长时间(三秒钟)按下K4则结束校表。

本发明功能丰富，操作简便，制作成本和运行成本低，计量精度高， 使用起来案例可靠，可有效实现对多家用户的智能计量及远程控制，具 有极高的商业价值和实用价值。