2.2 电能计量
　　单相电能计量采用美国ADI公司的AD7755低功耗芯片实现^[2-3]。AD7755内部除了ADC和滤波、相乘电路外都采用了数字电路，有效地消除了尖脉冲等干扰信号。对单相交流电源回路中的电压、电流信号采样，计算出功率并积分将其转换为电能脉冲输出，输出端CF的脉冲经光电隔离器4N25后接入AT89S52的INT0中断引脚，CPU进行电能计量。利用S0和S1状态组合调整CF输出脉冲常数。电能与脉冲的关系为：W＝M/C，式中W为电能(单位为千瓦时)，M为脉冲累计个数，C为电表脉冲常数，选取Ｃ=3 200，每千瓦时为3 200个脉冲。
2.3 液晶显示
　　  采用HOLTEK公司HT1621的LCD显示驱动芯片，实现12位LCD数字显示。HT1621是具有128段(32×4)、内置存储器的LCD驱动器，片内包括控制与计时电路、显示RAM、LCD驱动及偏置、监视定时器等，具有体积小、功耗低的优点，非常适合应用于电能表中。HT1621与AT89S52之间采用串行接口，只需3根线。AT89S52的P14、P15、P16引脚分别接到HT1621的CS片选、WR写允许、DATA串行数据3个引脚上，以控制刷新显示RAM缓冲区。另外，应用中，在V_DD、VLCD之间接1个20 kΩ可调电阻，用来调节LCD显示对比度，通过调节电阻，使得V_DD=5 V、VLCD=4 V对比度较好。
2.4 串行存储器
    串行存储器采用XICOR公司的X25045低功耗芯片，它具有看门狗定时器WTD、电源电压监控和具有512 B的串行E2PROM存储器3种功能。E2PROM的512 B分别用于存储电能表的单位码、电表编码、累计电量、停电时的用户信息等，可以暂存用户信息达到128户，存储次数可改写10万次，数据可保存100年。WTD设置为600 ms喂狗定时间隔，软件编程写入X25045中。在程序运行期间，WTD在定时间隔内收到触发信号，以确保程序正常运行。如果一端WTD在定时间隔内没有收到触发信号，X25045即通过RESET引脚输出1个高电平信号，触发电能表复位来防止程序跑飞。X25045与AT89S52接口电路如图2所示。
2.5 继电器控制与漏电检测
    利用AT89S52的P27引脚来实现继电器控制，如图2所示。P27经过4N25光电隔离器直接控制继电器，完成供电与断电控制。漏电检测采用交流电源的火线与零线穿过电流线圈取样，经过二极管全波整流和电容滤波后接入电压比较器，比较器输出接光电隔离器的1脚，检测隔离器的4脚判断其是否漏电。一旦检测到漏电后，再次检测，2次确认漏电立即断电。掉电保护电路，用AT89S52的INT1中断引脚检测掉电信号，当突然发生断电时，INT1跳变为低电平，INT1中断进入掉电保护程序。在系统中，AD7755的脉冲输出端、继电器控制端、检测漏电信号输入端都使用了4N25光电隔离器。通过光的耦合作用传递电信号，提高系统抗干扰的能力。
3 软件程序设计
3.1 软件程序资源分配
    智能卡多用户单相电能表软件程序包括：初始化及主程序、X25045读写程序、智能卡读写处理程序、中断处理程序、定时器处理程序、HT1621显示控制程序、电能计量与掉电处理程序、系统自检与软件抗干扰处理程序模块。系统的中断资源分配为：INT0中断用于AD7755脉冲检测，INT1中断用于掉电检测，定时器T0用于定时100 ms，T1用于定时1 s，T2未使用。
3.2 程序模块的设计
　　电能表每次上电时都要进行初始化，初始化程序包括对AT89S52单片机定时器、中断等工作方式的设定，写入串行存储芯片X25045的控制字以及串行液晶驱动芯片HT1621的控制字。在子程序模块中，INT0中断处理程序完成电能计量、电量暂存储于AT89S52的RAM存储器中，然后累计电量每到1度时即写入到X25045相应的地址中。电能表中电量分为用户剩余电量和多用户累计用电量，AT89S52根据用户剩余电量余额大小进行控制，当余额不足时，电能表LED指示灯闪烁，提醒用户需要购电。X25045读写程序完成串行数据的写入与读出。HT1621显示控制程序实现12位液晶显示器轮流显示用户编码和单位码、剩余电量、累计用电量信息，轮流显示间隔为5 s。
　　智能卡处理程序完成智能卡的密码校验、读写和卡的类型判断并进行相应操作。智能卡的类型共分5种：清零卡用于电能表的出厂初始设置；设置卡用来设置电能表的单位码和负荷门限；换表卡用来换出表内全部信息再送入新更换的信息到电能表中；抄表卡用来抄回表内用户信息和累计用电量，然后利用读卡器传送给上位计算机售电管理系统；用户卡用户首先通过计算机售电管理系统进行开户交费充值，计算机售电管理系统根据电费和水费的总计价，把充值金额换算成电能数值写于用户卡中，然后用来向电能表送电与取电。前4种卡是用电管理部门使用，用户仅持有用户卡。当前用户正在用电时，其他用户插入用户卡电能表指示有人正在用电，此时插入的用户卡只取走本人的表内信息，不影响他人正常使用。当前无人用电时，插入用户卡则把卡中信息写入电能表中，并指示送入购电量数值，拔出智能卡后立即供电；再次插入用户卡则把电能表中本人信息写入卡中，并指示取走本人剩余电量，立即断电。若当前用户正在用电突然停电时，则电表进入掉电处理程序，把当前用户剩余电量和累计用电量存入X25045中。若当前用户正在用电却检测到漏电时，电能表存储当前信息后并立即断电。若用电超负荷时则断电。
　　系统自检与软件抗干扰处理程序用来完成数据校验与系统自诊断。电能表的工作过程主程序流程图如图3所示。

4 测试结果
    该电能表在淄博贝林电子有限公司进行了误差测试和运行试验，用1.0级标准电子式电能表校验台作为标准表，多用户单相电能表为被测表，电能表额定负荷为12 kW。贝林电子有限公司针对不同负荷的情况下进行测试，限于篇幅仅列出负荷为1 kW、5 kW、12 kW时的实测数据，如表1所示。测试结果表明，该智能卡电能表误差小于1%，属于1.0级标准。