恩智浦半导体产品在电表领域中的应用

电子式电表概述

电子式电表是通过电子计量设备，为个人家庭、工业和商用住宅提供用电结算的仪表，原有传统结算仪表使用机电计量设备。除电表外，此项技术也可以用于水表和煤气表，并实现三表合一。

电子式电表或自动抄表系统（AMR）可通过无线连接（如ISM RF链路、蜂窝网络等）或有线连接（如电话线或电力线）读取用户的用电量数据。通过高级电表架构（AMI，Advanced Metering Infrastructure），自动抄表系统（AMR）可扩展出更多复杂的应用，如分析和管理系统，与客户端的通信等。

目前在电表中使用的主要网络互联技术包括移动无线电、固定无线电、拨入电话、播出电话、电力线载波通信、宽带以及Internet等。

从图1中可以看出，一个电子式电表的最小系统至少包括了前端模拟部分、电量存储芯片、微控制器、显示设备、实时时钟以及通信接口设备。前端模拟部分是用来进行电量计量，其结果存储在由Flash或EEPROM组成的存储器中。在这个最小系统的基础上，用户可以根据需要增加必要的接口，如网络互联接口UART、USB，以及无线连接的Bluetooth、UWB、ZigBee以及非接触式的智能卡等。此外，还具有逻辑管理和低功耗电源部件。

个人家庭中多用单相220电表，电流量较小。小区或家庭中更复杂的电能信息收集则使用单相多功能电表，可实现集中抄表功能。三相电表多用于工业或商业环境，针对380V的三相电压。针对不同的应用需求，NXP公司开发了相应的控制芯片，如LPC931/936和LPC9401/9408用于单相电表中，基于8位微控制器，成本较低。基于低成本ARM7的LPC210x兼有ARM7架构高速度和51微控制器的成本优势，具有丰富的接口，适用于单相多功能电表。而LPC23xx/24xx则适用于三相电表中构造复杂的电表系统。

LPC900系列微控制器采用了80C51内核，主频6倍于标准的51器件，采用3V低功耗工艺，集成可用作EEPROM的1kB~8kB的Flash，页编程/擦除时间为2ms。最大数据EEPROM达到512字节，具有128~768字节的SRAM。同时外设资源丰富，具有实时时钟、看门狗、增强型UART、SPI、I 2 C以及比较/捕获单元，具有10位ADC/DAC，配置了LCD驱动器接口等。它的工作电压为2.4~3.6V。LPC900系列的主要特性是片上集成多种资源，有效降低系统成本，其Flash存储器可扩展，产品以系列划分，便于软件移植。

LPC2000系列ARM7微控制器则具有极高的性价比，采用了ARM7TDMI-S内核，具有三级流水线和冯