基于CS5463的预付费IC卡电能表设计.pdf

广西轻工业 2011 年10 月 第10 期（总第155 期） GUANGXI JOURNAL OF LIGHT INDUSTRY 机械与电气 基于CS5463的预付费IC卡电能表设计 李耀东 （广东电网公司电网规划研究中心，广东广州510080） 【摘 要】 介绍了一种预付费IC卡电能表，主要硬件结构包括MCU 为STC11F60XE，单相电能计量芯 存储器AT24C02存储相应数据。通过将CS5463所计量电能存至存储器，并与用户可用电量比较，若是电量不足以支付，则声光 报警提醒用户，通过IC卡接口完成IC卡电表的预付费功能。 【关键词】 CS5463；AT24C02；电能计量；预付费电表 TM933 A 1003- 2673(2011)10－47 －02 【中图分类号】 【文献标识码】 【文章编号】 1 引言 机器周期（1T 模式）的单片机，相对于传统的8051 ，STC 的指令 电是我们日常生活中不可缺少的一部分，电度表作为电能 系统执行速度比较快，平均是传统8051 指令速度的8- 12 倍。 计量的工具，其应用几乎遍布每家每户。相比于传统的感应式 STC11F60XE 单片机内部集成了60K 字节的Flash 程序 电能表测量精度差，抄表方式落后等缺点，采用电子式预付费 存储；内部RAM 具有256 字节，同时具有 1024 的外部扩展 电能表能提高精度降低损耗提高可靠性。IC 卡预付费电能表 RAM，通过对寄存器AUXR 的设置可以使用外部扩展RAM 主要包括电能计量系统和预付费系统。本文主要从硬件组成及 或者禁止使用。同时具有1K 字节的EEPROM，在电能表设计 软件设计两个方面来阐述预付费智能卡电能表的设计。 中使用其第一扇区来存放电能表编号用于识别相应的智能卡 达到专卡专用的功能。为了防止程序跑飞，使用了内部的看门 2 IC卡电能表的系统组成 狗功能，能保证不死机，超时自动复位。 此预付费IC 卡电能表能完成如下功能：存有电能的IC 卡 3.2 电能计量电路 插入时，能将购电量读入表中，并将智能卡中购电量清零同时 电能测量采用美国Cirrus Logic 公司生产的CS5463 多功 将累积使用电量返回智能卡中；实现专卡专用，即每一个电能 能高精度的集成电能计量芯片，芯片带有与微控制器交换数据 表有独立的编号并只有相应编号的IC 卡才能读取；电能表正 的双向串行接口，并包含一个片上温度传感器，有助于增强测 常工作时，能通过按键查询显示剩余电量，已使用电量等；当用 量精度。 户可用电量低于某一值（可有用户设定）时，声光报警提醒用户 电能测量电路及与MCU 接口如图2 所示。电流采样信号 购电；用户可用电量为零时自动断电，只有重新购电后才能继 通过电流采样通道连接到CS5643 的通道1，即IIN+ 和IIN- 续使用电。 端；电压采样信号通过电压采样通道连接到CS5643 的通道2 ， IC 卡电能表的系统组成主要如图 1 所示。系统组成及其 即VIN+ 和VIN- 端。CS5643 通过采样电路的输入瞬时电压 作用：微处理器芯片STC11F60XE 主要完成对各个模块的协 和瞬时电流，并由此利用计量芯片的计算引擎计算出相应的电 调及初始化；电源电路则是给MCU 和电能计量电路及智能卡 压有效值、无功功率等值，测量结果以24 个有符号或无符号形 供电；电能计量模块采用芯片CS5463 ；数据存储模块采用 式并按类型存入到相应的寄存器中。 AT24C02 ；LED 显示电路主要显示计量电量及相关按键查询 CS5643 串口通过4 条控制线与MCU 连接，包括：串行时 的显示操作；键盘输入模块主要完成查询剩余电量，累计所有 钟（SCLK）、串行数据输入（SDI）、串行数据输出（SDO）和片选 电量等；IC 卡接口电路主要用于用户购买电量，起电子钱包的 （CS）。MCU 通过双向串行接口的方式将CS5643 中相应寄存 作；声光报警模块在用户剩余电量不足时提醒用户进行购电。 器的值（即电能测量值）读取出来并存储到AT24C02 中，同时 送