电能表的硬件电路设计由电源电路设计、计量电路设计、通讯电路设计、 MCU 及其它部分电路设计四大部分组成。个中核心部分是计量电路的设计，它是电能表计 量准确性的关键部分， 是电能表计量功能的表示， 但是其他部分也是缺一不可的， 特殊是单 片机掌握器， 它是电能表系统的灵魂， 实现系统中各个部件折衷掌握，人机交互，多费率控 制等等主要的功能。
硬件组成
由上图所示， 电源电路为了提高系统的抗滋扰性、可靠性， 分为三个独立的电源， 使计量电路， RS485通讯和MCU的电源相互隔离，达到互不影响的目的，但是它们利用同一个 变压器，以是应把稳变压器的选择。
在计量电路部分，ADE7755芯片是一个数模稠浊的电路， 因此设计较为困难， 要到达良好的计量效果， 要采纳一定的抗滋扰方法(比如数字地和 仿照地应在PCB板上单点连接)，特殊是在对电流、电压采样的电路直接接在外部线路上， 滋扰比较严重。 I2C总线在全体系统中霸占主要的地位， 它关系到LCD显示、电量数据存储、 韶光和日期的读取等等，它是MCU与外部设备的接口，是MCU获取信息的窗口，并且根据 外部信息作出相应的判断和动作(比如冻结韶光到， MCU作出冻结电量事宜发生)。在通讯电路中， 电能表有两个通讯信道(红外信道、 RS485 通讯信道)，在通讯发生时MCU要判断 是那个信道进行通讯， 并且吸收通讯帧， 判断是否精确，并实行通讯命令。
二、软件系统设计事理
是全体电能表系统的灵魂， 它是系统的神经中枢， 它是全体系统的掌握、指挥中央。电能表软件系统的算法设计在全体电能表系统设计中霸占主要的一个环节， 掌握算法的利害对全体系统精确、可靠的运行有决定性的影响， 因此在进行电能 表软件系统的算法设计时， 要仔细、反复地进行设计、论证，考虑各个方面地成分使掌握算法精确、可靠。
软件系统构造框图
三、电路设计部分
3.1电源设计部分
电源电路供应系统运行的能量，以是在进行电源电路设计时 担保事理精确的条件下考虑电源容量并担保一定的工程余量，同时打算各个元件的电流、电压值，选择得当的元件参数。
电压、电流采样供电电源电路
RS485通信电源电路
3.2功能管理电路设计
a 部分电路事理解释
通过电网输入 220V 的互换电源， 通过变压器 TR1 降压， 在 5 、6 端产生 12V 的互换电 源，通过 AB1 全波整流集成块及 C1 、TR2 、C2 、E1 滤波(C1 、TR2 、C2 构成差分滤波网 络)，产生一个带有一定脉动分量的直流电。在通过并联稳压集成电路 LM317，同时调度 R1 、R2 的比值，得到所需电压值(3.9V)。
b 部分电路事理解释
在电源上电的时候， 如果上电缓慢时， 单片机出 现复位缺点， 程序不能精确运行。为理解决这个问题， 采取快速上电的方法， 利用 MAX809 电源监控芯片，当上电电源达到电压门槛时， T1 三极管导通，开通电源通道，达到 MCU 快速上电的目的， VCC 的电压为 V3.9 减 0.7V 得到 3.3V 电压值。
c 部分电路事理解释
由于有后备电池的缘故原由， 要办理实时时钟芯片电源的问题， 采纳的原则是： 电网正常供 电时， 从电网接管电能， 但是不能进行对电池充电， 电网停电时， 电池只对时时钟芯片供电。 采取二极管或逻辑的办法，对 V3.9 和电池电压进行选择。
当电网正常供电时， V3.9 的电压为 3.9V，大于电池电压， 由于 VD1 器件的浸染， VDD 选择 V3.9 电源供电。当电网停电时，由于 VD1 器件的浸染， VDD 选择电池电源供电，同 时电池通过 R7 限流对时钟芯片供电。
单片机及周围供电电路
3.3电压采样电路设计
电压通道电路实际上是一个分压电路， 通过电阻分压， 确保 ADE7755 电压通道中旗子暗记电压在其事情的范围内。由于电能表事情的实际环境和元件参数的偏差， 在 电压衰减网络中，设计一个电阻调度网络， 可在一定范围内调度旗子暗记电压的大小，校验 ADE7755 电能输出脉冲的频率，调度电能表的精度，因此电压衰减网络又称校验网络。
电压采样电路
3.4电流采样电路设计
电流利道电路中，是一个 PGA 可编程的差动运算放大电路，外围电路设计紧张是抗混 滤波器的设计， R27C19 和 R28C21 组成两个一阶低通滤波器，滤除电流利道的高频分量。 C20 是通过 JL1 跳线来选择是否浸染于系统，它是补偿电流旗子暗记本身不平衡造成 ADE7755 计量电能涌现比较大的偏差，人为造成不平衡，使得系统达到平衡的目的
电流采样电路
3.5计量芯片电路设计
DVDD 和 AVDD 通过 C22、R23、R29 组成的滤波电路连接在一起， 同时 AGND 和 DGND 通过电感连接在一起， 滤除滋扰。选择内部基准电源， 在基准电源输出端加上一个滤波电容 C24 ，加强内部基准不受外界滋扰。
计量单元电路
3.6通信单元设计电路
电能表有两个通讯通道， 一个是 RS485 通讯信道， 另一个是。 RS485 通讯信 道是用来和其他电能表组成 RS485 通讯网络，实现远程网络抄表；红外通讯信道是利用红 外线为媒介，利用掌上抄表器进行抄表的，两个信道都是通过 MCU 的 UART 进行通讯的， 判断通讯信道是一个问题。 DDSF 系列电能表通讯电路由红外通讯电路、 RS485 通讯电路、 通讯信道切换电路组成， 红外通讯电路完成红外通讯信道通讯的功能， RS485 通讯电路完成 RS485 通讯的功能，通讯切换电路判断当前通讯信道的功能。
近红外通信电路
RS485通信电路
通信切换电路
LCD显示、时钟等电路设计
四、软件主程序逻辑设计
软件系统主程序在电能表全体程序当中是最主要的部分，它是电能表 的实行部分。它包括全体程序初始化部分、显示刷新处理部分、日期韶光及与其干系操作处 理部分、通讯帧命令处理部分、电量运算及储存部分、电量结算处理部分以及其他事宜处理部分。全体程序是通过查询办法实行的，通过查询电表事宜发生的条件情形，判断电能表事宜是否发生，来实行相应的操作，这种实行办法只要担保 CPU 的实行速率足够快，是能够担保事宜相应的时效性的。 在电量处理模块算法中，它包含电量小数事宜和电量整数事宜，当对应类型（总峰平 谷反）电量脉冲累计到 0.01kWh，电量小数事宜发生，电量小数加 1 及保存电量小数数据， 当电量小数发生进位时，电量整数事宜发生同时应进行电量整数部分及干系事宜处理。
主程序运行逻辑
只要用电，就会有电量计量的需求，用电缴费是每个用电居民的基本责任，但电费计量的设备须要准确运行，电能表便是承担这个功能的紧张设备，精确理解计量设备显得很有必要。以上遍及一个基本电能表的设计事理，便于直不雅观理解。
