【正文】 戶(hù),他們的電費(fèi)收繳尤其困難。同時(shí),它也能很好地解決零散居民用戶(hù)、臨時(shí)用電用戶(hù)、經(jīng)常欠費(fèi)用戶(hù)的收費(fèi)問(wèn)題。但有些用戶(hù)為達(dá)到少交貼費(fèi)的目的,故意少報(bào)用電容量,從而造成了貼費(fèi)的流失。用戶(hù)超容量用電或供電方式選擇不符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際,會(huì)使線(xiàn)路負(fù)載過(guò)重,造成線(xiàn)路過(guò)熱且加大了線(xiàn)路損耗,嚴(yán)重的會(huì)影響電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。3）具有一定的防竊電能力。另外,全電子式預(yù)付費(fèi)電能表由于電流采用錳銅片分流,電流回路的電阻小,當(dāng)用戶(hù)在表外短接電流回路時(shí),基本上不起作用。因此,預(yù)付費(fèi)電能表因其表計(jì)本身的結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)原理及預(yù)付費(fèi)售電系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì),而使預(yù)付費(fèi)電能表具有一定的防竊電能力。電是一種商品,商品交換的一個(gè)基本原則就是實(shí)行等價(jià)交換,也就是當(dāng)你使用、占有商品時(shí),就必須支付一定的貨幣。當(dāng)前,居高不下的線(xiàn)損、罕見(jiàn)的高額欠費(fèi)仍深深困擾著電力部門(mén),甚至妨礙了電力系統(tǒng)的正常運(yùn)作。5）有利于用電管理部門(mén)提高現(xiàn)代化管理水平。預(yù)付費(fèi)電能表的使用必須配合計(jì)算機(jī)管理才能進(jìn)行,因此,它有利于提高用電管理部門(mén)應(yīng)用計(jì)算機(jī)管理的水平,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。射頻識(shí)別系統(tǒng)一般由三個(gè)部分組成,即天線(xiàn)、射頻卡(應(yīng)答器,Tag)和讀寫(xiě)器(讀頭,Reader)。射頻識(shí)別技術(shù)是一種直接繼承了雷達(dá)的原理,而發(fā)展起來(lái)的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。斯托克曼(Harry Stockman)發(fā)表的“利用反射功率的通信”奠定了射頻識(shí)別的理論基礎(chǔ),成為射頻識(shí)別理論領(lǐng)域的不朽之作。1951一1960年早期RFID技術(shù)的探索階段,主要處于實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)研究。1971一1980年RFID技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)處于一個(gè)大發(fā)展時(shí)期,各種RFID技術(shù)測(cè)試得到加速,并出現(xiàn)了一些最早的RFID應(yīng)用。1991一2000年RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題日趨得到重視,RFID產(chǎn)品得到了廣泛應(yīng)用,RFID產(chǎn)品逐漸成為人們生活中的一部分。射頻識(shí)別產(chǎn)品種類(lèi)更加豐富,射頻卡成本不斷降低,規(guī)模應(yīng)用行業(yè)不斷擴(kuò)大,射頻識(shí)別技術(shù)的理論得到了豐富和完善。射頻識(shí)別技術(shù)的基本工作原理最基本的射頻識(shí)別系統(tǒng)由三部分組成:a、射頻卡(Tag,即應(yīng)答器):由禍合元件及芯片組成,射頻卡含有內(nèi)置天線(xiàn),用于和讀寫(xiě)器天線(xiàn)間進(jìn)行通信。c、天線(xiàn):在射頻卡和讀寫(xiě)器間傳遞射頻信號(hào)。系統(tǒng)的基本工作流程是:讀寫(xiě)器通過(guò)發(fā)射天線(xiàn)發(fā)送一定頻率的射頻信號(hào),當(dāng)射頻卡進(jìn)入發(fā)射天線(xiàn)工作區(qū)域時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流,射頻卡獲得能量被激活；射頻卡將自身編碼等信息通過(guò)卡內(nèi)置發(fā)送天線(xiàn)發(fā)送出去。主系統(tǒng)根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷該卡的合法性,針對(duì)不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制,發(fā)出指令信號(hào)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。所有讀寫(xiě)器均可簡(jiǎn)化為高頻接口和控制單元兩個(gè)基本模塊。對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行調(diào)制,用于將數(shù)據(jù)傳送給射頻卡:接收并解調(diào)來(lái)自射頻卡的高頻信號(hào)。讀寫(xiě)器的控制單元的功能包括:與應(yīng)用系統(tǒng)軟件進(jìn)行通信,并執(zhí)行應(yīng)用系統(tǒng)軟件發(fā)來(lái)的命令。信號(hào)的編解碼。射頻識(shí)別系統(tǒng)的讀寫(xiě)距離是一個(gè)很關(guān)鍵的參數(shù)。影響射頻卡讀寫(xiě)距離的因素包括天線(xiàn)工作頻率、讀寫(xiě)器的RF輸出功率、讀寫(xiě)器的接收靈敏度、射頻卡的功耗、天線(xiàn)及諧振電路的Q值、天線(xiàn)方向、讀寫(xiě)器和射頻卡的禍合度,以及射頻卡本身獲得的能量及發(fā)送信息的能量等?？▋?nèi)的天線(xiàn)是幾組繞線(xiàn)線(xiàn)圈,適合封裝到卡片中,卡片的專(zhuān)用集成電路由一個(gè)高速的RF接口、一個(gè)控制單元和一個(gè)EPROM組成射頻卡的讀寫(xiě)原理是:讀寫(xiě)器向射頻卡發(fā)射一組固定頻率的電磁波,在電磁波的激勵(lì)下,LC諧振電路產(chǎn)生共振(卡內(nèi)有LC串聯(lián)諧振電路),從而使電容內(nèi)有了電荷:在這個(gè)電容的另一端,接有一個(gè)單向?qū)ǖ碾娮颖?將電容內(nèi)的電荷送到另一個(gè)電容內(nèi)存儲(chǔ),當(dāng)所積累的電荷達(dá)到2V時(shí),此電容可作為電源為其他電路提供工作電壓,將卡內(nèi)的數(shù)據(jù)發(fā)射出去或接收讀寫(xiě)器的數(shù)據(jù)。由于具有安全性、智能性、較大存儲(chǔ)容量、更好的應(yīng)用環(huán)境適應(yīng)性，讀寫(xiě)設(shè)備簡(jiǎn)單，操作速度快等優(yōu)點(diǎn)，其技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展十分迅速，當(dāng)前在國(guó)內(nèi)已大量普及。我國(guó)現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)始在很多城市的公共交通、考勤、身份證、校園一卡通等行業(yè)大量使用非接觸式IC 卡，特別是其中的近距離識(shí)別卡得到廣泛應(yīng)用，相應(yīng)的讀卡器也隨之得到了較普遍的應(yīng)用。這些射頻芯片外圍電路簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)方便，但由于該類(lèi)芯片價(jià)格較貴，因此限制了一些對(duì)成本要求比較苛刻的場(chǎng)合使用而未得到較好的推廣。非接觸式IC 卡技術(shù)近年在國(guó)內(nèi)的發(fā)展十分迅速，它可識(shí)別和跟蹤幾乎所有的物理對(duì)象，該技術(shù)已廣泛應(yīng)用在各個(gè)行業(yè)，逐漸改變和影響我們的生活。電子標(biāo)簽可以嵌入到身份證、護(hù)照、工作證等各種證件中，用作人員身份識(shí)別，也可用在動(dòng)物身上，便于種群保護(hù)等科學(xué)研究。如中國(guó)正在使用的第二代身份證就是基于ISO/IEC14443B 非接觸式IC 卡，該證件已在國(guó)內(nèi)各大城市逐步發(fā)行，相應(yīng)的讀卡器也被指定廠(chǎng)家生產(chǎn)并在公安、銀行等部門(mén)得到使用。公共交通應(yīng)用。主要應(yīng)用于公交車(chē)上的電子車(chē)票?，F(xiàn)在，基本上國(guó)內(nèi)很多省會(huì)城市如北京、上海、成都等都已使用，通常采用符合ISO/IEC14443A 的非接觸式IC 卡，而讀卡器的射頻電路部分大多采用Philips 公司生產(chǎn)的MCM200 射頻模塊或RC500 射頻芯片?！癆/D 采樣+DSP+MCU”方案，經(jīng) A/D 對(duì)數(shù)據(jù)行進(jìn)采樣處理，再由 DSP 對(duì)采樣得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，然后 MCU 則專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)電能數(shù)據(jù)的后續(xù)管理。事實(shí)上專(zhuān)用計(jì)量芯片也就等同于 A/D 采樣+DSP的集成，所以可以說(shuō)第二種方案實(shí)際上是在第一種方案的基礎(chǔ)上升華得到的。隨著芯片 IC 技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，計(jì)量芯片的功能日趨完善，該芯片具有完善的模擬采樣效驗(yàn)功能以及強(qiáng)大的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，使得電能專(zhuān)用計(jì)量芯片的性能得到極大地提高。例如 ADI 公司推出的 AD775X 系列、Cirrus Logic公司生產(chǎn)的 CS5460 系列等。近幾年來(lái)幾乎50%以上的全電子式電能表生產(chǎn)廠(chǎng)商一般都是采用的解決方案都是使用這種“專(zhuān)用計(jì)量芯片+MCU”雙核結(jié)構(gòu)多功能電能表。但數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃约昂伺c核之間匹配及等多個(gè)方面的問(wèn)題是雙核模式不可避免的一些弊端，而且因?yàn)椴捎猛ㄓ玫腗CU，系統(tǒng)整體的芯片數(shù)量比較多，電能表的成本下降的空間很小，這些給電子式電能表大范圍的應(yīng)用造成了比較大的阻礙。關(guān)于產(chǎn)品性能和可靠性，在整個(gè)系統(tǒng)中應(yīng)用周邊電路高度集成和多個(gè)核心組件后，使得產(chǎn)品體積的縮小、外圍元件的減少與能耗的降低，除此之外更要的一點(diǎn)還有單個(gè)硅片上的元器件的高度一致性。電能計(jì)量芯片的設(shè)計(jì)領(lǐng)域隨著時(shí)間的推移，集成度比以往更高的芯片也被許多大半導(dǎo)體公司也相繼推出，ADI 公司的 AD71x 系列和 TDK 公司推出的 71M651x系列都是典型的系列。之所以傳統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案沒(méi)有被它大批量的取而代之，是因?yàn)橛捎诠に嚿系哪承┰蛄⒆阌趩涡酒琒OC 的電能表的實(shí)現(xiàn)方案還有各種各樣的缺陷。,整個(gè)系統(tǒng)由七大部分組成:射頻卡讀寫(xiě)模塊、電能計(jì)量模塊、存儲(chǔ)器模塊、通訊模塊、顯示模塊、電源模塊以及繼電器和聲光報(bào)警等系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)思想,以MCU為核心,將其他模塊有機(jī)的整合在一起,形成一個(gè)統(tǒng)一的系統(tǒng)。AT89C52存儲(chǔ)模塊24LC256電能計(jì)量模塊ADE775524LC256繼電器報(bào)警LED射頻讀寫(xiě)模塊MF RC50024LC256通訊模塊RS232通訊模塊RS232揚(yáng)聲器四位LED電源模塊管理微機(jī) 控制芯片的選擇51 系列的單片機(jī)，即最常用的AT89C52，優(yōu)點(diǎn)是內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，缺點(diǎn)在于：無(wú)PWM 輸出功能，采用定時(shí)器配合軟件使用。所以選擇為AT89C52。同時(shí)，AT89C52 可降至0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。掉電方式保存RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。VCC 管腳為電源電壓；GND 為地；P01 口~P07 口是一組8 位漏極開(kāi)路型雙向I/O 口，也即地址/數(shù)據(jù)總線(xiàn)復(fù)用口。在訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線(xiàn)分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8 位）和數(shù)據(jù)總線(xiàn)復(fù)用，在訪(fǎng)問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。P10 口~P17 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P1 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯門(mén)電路。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。 的第二功能引腳號(hào) 功能特性 T2（定時(shí)/計(jì)數(shù)器2 外部計(jì)數(shù)脈沖輸入），時(shí)鐘輸出 T2EX（定時(shí)/計(jì)數(shù)2 捕獲/重裝載觸發(fā)和方向控制）P20 口~P27 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯門(mén)電路。在訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2 口送出高8 位地址數(shù)據(jù)。 口~ 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口。對(duì)P3 口寫(xiě)入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。P3 口除了作為一般的I/O 口線(xiàn)外，更重要的用途是它的第二功能，本設(shè)計(jì)中并沒(méi)有用到P3 口的功能只用到了它的第2 所示。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。一般情況下，ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6 輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。因此， 在公交、門(mén)禁、校園、企事業(yè)等人事管理、娛樂(lè)場(chǎng)所等方面有廣泛的應(yīng)用前景。MF RC500 非接觸式通信中高集成讀卡IC 系列中的一員。MF RC500 支持ISO14443A 所有的層。非接觸IC 卡讀寫(xiě)器以射頻識(shí)別技術(shù)為核心，讀寫(xiě)器內(nèi)主要使用了1 片Mifare 卡專(zhuān)用的讀寫(xiě)處理芯片——MF RC500 微模塊。內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為射頻區(qū)和接口區(qū):射頻區(qū)內(nèi)含調(diào)制解調(diào)器和電源供電電路，直接與天線(xiàn)連接:接口區(qū)有與單片機(jī)相連的端口，還具有與射頻區(qū)相連的收/發(fā)器、16 字節(jié)的數(shù)據(jù)緩沖器、存放64 對(duì)傳輸密鑰的ROM、存放3 套密鑰的只寫(xiě)存儲(chǔ)器以及進(jìn)行三次證實(shí)和數(shù)據(jù)加密的密碼機(jī)、防碰撞處理的防碰撞模塊和控制單元。讀寫(xiě)器工作時(shí)，不斷地向外發(fā)出一組固定頻率的電磁波()，當(dāng)有卡靠近時(shí)，卡片內(nèi)有一個(gè)串聯(lián)諧振電路，其頻率與讀寫(xiě)器的發(fā)射頻率相同，這樣在電磁波的激勵(lì)下，諧振電路產(chǎn)生共振，從而使電容充電有了電荷。當(dāng)電容器充電達(dá)到2V 時(shí)，此電容就作為電源向卡片上的其他電路提供工作電流，將卡數(shù)據(jù)發(fā)射出去或接收讀寫(xiě)器發(fā)出的數(shù)據(jù)并保存。接觸式IC 卡由于卡座與卡上芯片接觸點(diǎn)易磨損，而且不耐臟、不防水、易腐蝕，等缺點(diǎn)正逐漸被非接觸式IC 卡所替代。提高IC 卡讀寫(xiě)機(jī)具的性?xún)r(jià)比是使其更具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。MF RC500 非接觸式IC 卡的讀寫(xiě)。MF RC500 支持ISO14443A ( 電子標(biāo)簽標(biāo)準(zhǔn))所有的層。接收器部分提供一個(gè)可靠而有效的解調(diào)和解碼電路，用于ISO14443A 兼容的應(yīng)答器信號(hào)。此外，它還支持快速CRYPTO1 加密算法用于驗(yàn)證MIFARE 系列產(chǎn)品。MF RC500內(nèi)部包括并行微控制器接口、雙向。MF RC500的外部接口包括數(shù)據(jù)總線(xiàn)、地址總線(xiàn)、控制總線(xiàn)(包含讀寫(xiě)信號(hào)和中斷等)和電源等。它包含一個(gè)易用的雙向FIFO緩沖區(qū)和一個(gè)可配置的中斷輸出,為連接各種MCU提供了很大的靈活性。數(shù)據(jù)處理部分執(zhí)行數(shù)據(jù)的并行—串行轉(zhuǎn)換。狀態(tài)和控制部分允許對(duì)器件進(jìn)行配置以適應(yīng)環(huán)境的影響,并將性能調(diào)節(jié)到最佳狀態(tài)。模擬電路包含一個(gè)具有阻抗非常低的橋驅(qū)動(dòng)器輸出的發(fā)送部分。 RC500 管腳(1) 振蕩器名稱(chēng) 類(lèi)型 功能OSCIN 輸入 晶振輸入端OSCOUT 輸出 晶振輸出MF RC500的1腳OSCIN和32腳OSCOUT分別為晶振輸入端和晶振輸出端。(2)輔助管腳: MF RC500的第27腳AUX為輔助管腳可選擇內(nèi)部信號(hào)驅(qū)動(dòng)該管腳。(3)復(fù)位管腳: RSTPD為復(fù)位管腳，該管腳禁止了內(nèi)部電流源和時(shí)鐘并使MF C500從微控制器總線(xiàn)接口脫開(kāi)。(4)串行信號(hào)開(kāi)關(guān):串行信號(hào)開(kāi)關(guān)用于橋接芯片數(shù)字電路和模擬電路兩部分,兩部分電路的輸入/ 輸出和外部應(yīng)用所需的輸入/ 輸出可以靈活組合。 串行信號(hào)開(kāi)關(guān)名稱(chēng) 類(lèi)型 功能MFIN 帶施密特觸發(fā)器的輸入 MIFARE接口輸入MFOUT 輸出 MIFARE接口輸出(5)并行接口下面列出的16個(gè)管腳用于控制并行接口：。 ADE7755功能概述ADE7755是一種高準(zhǔn)確度電能測(cè)量電路集成電路，主要用于單相電表系統(tǒng)，其技術(shù)指標(biāo)超過(guò)了IEC1036規(guī)定的準(zhǔn)確度要求。功能特點(diǎn):1) 精度高，在500：%；2) FF2輸出頻率表示平均有功功率；3) 高頻輸出CF用于校準(zhǔn)，并提供 即時(shí)有功功率；4) 邏輯輸出引腳REVP能只是負(fù)功率或錯(cuò)誤鏈接；5) 可直接驅(qū)動(dòng)機(jī)電式計(jì)數(shù)器和兩相步進(jìn)電機(jī)；6) 在片電源監(jiān)控電路；7) 防潛動(dòng)；8) 177。9) 單5V電源，低功耗；10) 采用SSOP24封裝。該引腳提供數(shù)字電路的電源，正常工作電 源電壓應(yīng)保持在5V177。F 陶瓷電容進(jìn)行去耦l AC/DC，高通濾波器HPF 選擇引腳。在電能計(jì)量的應(yīng)用中，應(yīng)使 HPF 選通。 該引腳提供 模擬電路的電源， 正常工作電源電壓應(yīng)保持在5V177。F 電容并聯(lián) 100nF 陶瓷電容進(jìn)行去耦。完全差動(dòng)輸入方式，正常工作最大信號(hào)電平為177。通道1有一個(gè)PGA。1V。6V的過(guò)電壓，而不造成永久性損壞。當(dāng)為低電平時(shí)，ADC和數(shù)字電路保護(hù)復(fù)位狀態(tài)，在RESET 的下降沿，清除內(nèi)部寄存器。片內(nèi)基準(zhǔn)電壓的正常值為 177。 外部基準(zhǔn)源可以直接連接到該引腳上。F 鉭電容和