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目前，从结构上，国内智能仪表可分为两种类型：机电一体式和全电子式。机电一体式电表，是在原机械电表的基础上加设了部分电子元件，既可以实现原先的计量任务又完成了部分控制功能，成本非常低，且相比较而言易于安装，通常它是在设计不破坏原有的物理结构的现有的机械式电能表，不变更国家电能计量标准的基础上加装电子校正装置，这样电子与机械计数同步进行，大大提高了工作效率，其测量精度通常略高于传统的机械计量式电表[3]。全电子式电表则是以新型电子元器件为核心的集成电路构成的，从而取代了老式的机械原件，比之机电一体式电表，更具有体积小，可靠性高，计量精确，功耗小，制造工艺上更是有了大大的提高。
随着科技的创新和发展，新能源供电装置（风电、光电）陆续进入普通家庭[4]。这些小型发电设备不但能解决家庭的部分用电量问题，并且还能把盈余的电量输送到电网中。显然单相电表将被淘汰，具有双向计费功能的自动化仪表应运而生。智能电表是智能电网的产物，它较之老旧的计费终端有着天壤之别，智能电表不但拥有电能计量功能，为了适应智能电网和小型发电装置的应用，它还拥有双向计量功能、私人端控制功能、无线双向通信功能、防窃电等。智能电网的发展十分迅速，与之配套的智能仪表类设备的需求量也是相当巨大，相关数据显示，未来3年内，随着智能电网的建设力度不断加大，智能仪表在全世界的需求量多达2.5亿只。随着新能源的崛起和智能电网的迅速发展，双向智能电表的研发也将越发受到全世界的重视。
1.3 本文研究内容
整个智能电表系统涉及面较广，本论文只基于嵌入式开发技术、电能测量技术等，设计了基于STM32智能电表的双向计量控制系统。采用Comtex M3 ARM内核的STM32F103ZET6芯片及专用的单相双向电能计量芯片CS5463等，从而实现在单相双向应用环境中能够准确的监测电压、电流、频率、功率因数、功率、电能消耗等数据参数，从而达到设计目标。采用高性价比的STM32F103系列ARM芯片及专业的计量芯片CS5463当做电表核心元件，使电表的硬件结构简化，稳定性大大提高，计量精度提高，同时降低了功耗，所谓意义重大。
本论文的内容主要分为3大部分：硬件设计、软件设计和仿真测试。结构简洁，条理清晰。
①硬件设计：相关芯片的介绍和主电路的设计；
②软件设计：程序设计及其编写环境的介绍；
③仿真测试：对系统主控及显示部分进行仿真测试。
2. 系统的整体方案设计
2.1 双向计费系统简介
传统的家用电表是电网端到用户端的电能计量，而双向智能电表是电网与用户、用户与电网间的双向电能计量。当新能源装置的电量无法满足用电量需求时，电网端进行供电；反之，新能源供电装置电量充足且有盈余电量，则电能由用户端反馈到电网端，实现用户对电网的供电。双向计费系统则提供对供电与反供电的电能计量和相关数据的显示任务。
2.2 系统结构
本文设计的双向计费型智能电表分为4大部分：电流/电压采集、电能计量、显示模块、数据存储。
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