随着社会经济和技术的飞速发展，IC卡及应用必将取代磁卡、条形码卡等占领所有该领域的主要市场，相应的电器产品也越来越广泛的应用到各个领域。电能需求量的日益增大，电力部门一直在探寻一种方便，实用的收费方法。实现先购电再用电是解决此问题的有效途径之一，它既利于供部门的管理，又便于用户交费用电，预付费电表就是为此目的而开发的。从而实现电费收缴管理微机化，它为电能使用监督管理提供了有利手段，同时也大大降低了电业部门营运成本。新型电子器件的不断推出，也将使得预付费电能表系统的本身性能价格比不断提高，因该类产品应用面非常广，使产品定会产生较大的社会效益和经济效益。

（一）预付费电度表的 系统原理与功能

1预付费电度表是以标准的感应式电度表为基表改装而成，IC卡充当信息传递的媒介，经过单片机的处理和控制，用户从电力管理部门购买的电量通过 IC卡传递给电度表。单片机将新的购电量和原表内剩余电量

相加得到新的剩余电量，存于可断电保存的 存储芯片中，借用原有电度表电能转换机械能的部份机构，在原有电度表转盘上涂黑一小块，并加装一对红外发射接收管，对基表转盘转数进行计数，根据电表常数/即转 0 度1得到使用的电度数，每用一度电，单片机内剩余电量减一度，当单片机内剩余电量减到 " 时，通过表内继电器切断用户供电，用户需通过 IC 卡再次购电，方可得到供电。达到先购电后用电，方便物业收费管理的目的。

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预付费电度表使用：通过 IC 卡实现先买电，后用电。

预付费电度表计量：配合原感应电度基表，采用非接触式光电取样，不改变原表计量精度。

预付费电度表保密功能：保证一户一卡，若使用非指定介质、坏卡或不同密码的 IC 卡时，具有错误提示功能， ，该卡是具有写保护和可编程密码功能的 IC卡，加上软件算法和5动态加密5，可严格有效地防止依靠伪造和复制购电卡的行为，这在一定程度上便于物业管理部门的监督。

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预付费电度表 数字显示功能：采用 轮流显示剩余电量，报警电量，超负荷次数。

预付费电度表限量供给功能：当剩余电量小于设定的告警电量时，红色指示灯提出警示，以提醒用户及时购电。当表中剩余电量为零时，自动切断供电。

预付费电度表过载保护功能：当用户超负荷用电超过 ’60" 秒时，系统自动断电。减轻负荷时，系统自动供电，且能记录超负荷次数。

预付费电度表 断电数据保护功能：电网停电时表中数据可靠自行保存，各种数据保存十年以上。

预付费电度表自动复位功能：系统受干扰，程序跑飞，通过看门狗电路可使系统自动复位。

预付费电度表 低功耗功能：现有的感应式电度表，国家标准规定的功耗不超过 3W，对于 IC卡预付费电度表电路，均采用低功耗器件设计。

预付费电度表用户电器保护功能：电网停电后恢复供电、延时数分钟接通用电回路，对家用电器如电冰箱、彩电等起到保护作用。

预付费电度表 多卡合一功能：允许同一 !" 卡可作为设置卡、复位卡及用户卡，即三卡合一或二卡合一或单专用卡。

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系统硬件电路的设计思想是：在保证系统功能及运行可靠性的前提下，尽可能降低成本。故本系统以单片机构成控制和处理信息的核心部分。尽管选用 90年代流行的 8031单片机可以实现本系统，并且有成熟的通用接口，但构成的最小系统外围器件较多，系统成本、功耗较高，性能价格比较低。选用目前流行的GMS97C51系列单片机又有些大材小用，会造成成本、功耗偏高。因此，采用 2051系列单片机应该是较佳选择。其本身就是一个单片机最小系统。片内含有 2K 字节 和EEPROM 存贮器和 128字节的 RAM，是具有 20引脚、低电压、高性能的 CMOS8 位单片机，指令系统与 MCS51单片机兼容，程序可三级加密，安全性高，考虑到尽量减少对单片机 2051引脚的占用，对显示电路、断电数据保持电路以及 !"IC卡接口，均采用串行数据传送，从而大大降低硬件电路的制作成本.

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 显示电路和断电数据保持

显示电路包含锁存器、译码器和驱动器，接口信号较多，需占用大量单片机的硬件资源，而且辅助电路也比较复杂，功能单一，不适合本系统，本系统选用了 MOTOROLA 的新型显示器。该芯片是一种高集

成的 LED 显示驱动器件，它采用了动态扫描方式，直接驱动 5 位 /7段 LED带小数点位’或带符号的 4 1/2( 位十进制数 0-9),16 进制 ,A-F 以及由 LDE组合而成的其它字符或符号。该器件的辅助电路简单，只需外接一个电阻 R，即可达到驱动 LED 显示的目的。数据传送采用同步串行方式，只占用单片机 3个引脚。同样用这 3个引脚再连接 24LCO2串行 EEPROM完成断电数据保持工作。即自动断电保存所有可以修改的数据，如剩余电量、密码、卡号等。显示电路和断电数据保持的数据传送.