智能电表，是指运用计算机、通讯等技术，以智能芯片为核心，实现电功率计量计时、记费、用电管理、远程抄表、远程断送电、防窃电、预付费等功能的电度表，其特点是体积小、功能丰富、可靠性更强、测量更精确、耗电更少等等。其中，单相智能电表是2级单相费控智能表(远程费控带模块/不带模块，本地费控带模块/不带模块)，主要由计量、主控、显示、存储、RS-485接口通讯、电源、保护器件等单元组成。

　　其中，为保护智能电表免受雷击和其他瞬态电压的侵害，在该方案中采用力特Littelfuse瞬态电压抑制管TVS SMBJ系列，其特点是响应速度快、瞬态功率大、漏电流低、箝位电压易控、小体积等特点。吕骏奇对此表示，保护RS-485接口不被静电或浪涌损坏，可通过SMBJ5.0CA做接口保护，“当静电或者浪涌电压高于5V时，SMBJ5.0CA会降低电压箝位的位置，当电流超过峰值电流IPP时，最终电压将被箝位至9V左右，从而保护了后一级器件免受破坏的可能。”

　　目前实行电价不等是由电网负荷不同所决定的，这就需要时钟芯片在智能电表中计时。因此，在单相智能电表方案中使用EPSON时钟芯片RX-8025T以使其分时分段进行计时。RX-8025T内置的实时时钟模块(32.768KHz晶体RTC)凭借精确的时间和特有的温度补偿功能，满足国家电网对时钟精度的要求。值得一提的是，RX-8025T已经写入国家电表标准，成为行业标杆。

　　“由于具有资源丰富、性能优越、价格优势等原因，目前瑞萨智能电表主控芯片在全球占有30%左右的市场份额。”R7F0C004芯片是瑞萨响应市场对智能化的需求而研发生产的，其集成度更高、容量更大、功耗更低。

　　相关元件供应型号：R7F0C004M2DFB-C#AA0                品牌：RENESAS

【R7F0C003/R7F0C004】

R7F0C003/004微控制器采用了RL78 内核，在同类产品中实现了以最低功耗实现高处理性能，同时集成了一个智能的LCD控制器/驱动器。

R7F0C003/004不仅拥有高精度(±1%)片上振荡器、24 MHz工作频率的CPU，以及其他增强外围设备，还内置了LCD控制器/驱动器最大支持51段信号 x 4公共信号(47段信号 x 8公共信号, 49段信号 x 6公共信号)，有2路智能卡接口用于智能仪表应用。

该产品适合用于家用电器、医疗及保健设备及其他消费类电子。

特点

能更改高速(0.04167μs：高速内部振荡器时钟24MHz运行)到超低速(30.5μs：副系统时钟32.768kHz 运行)的最短指令执行时间。

通用寄存器：(8位寄存器x8个)x4组

ROM：96，128KB， RAM：8KB

内置高速内部振荡器时钟。

•可选择24MHz(TYP.)、16MHz(TYP.)、12MHz(TYP.)、8MHz(TYP.)、4MHz(TYP.)、或者1MHz(TYP.)。

内置单电源闪存(有块擦除/编程禁止功能)。

支持自编程功能(有引导交换功能/闪存屏蔽窗口功能)。

内置片上调试功能。

内置上电复位(POR)电路和电压检测电路(LVD)。

内置看门狗定时器(能以低速内部振荡器时钟运行)。

支持乘除和乘加运算指令。

• 16位x16位= 32位(无符号数或有正負符号数)

• 32位x32位= 32位(无符号数)

• 16位x16位+32位= 32位(无符号数或有正負符号数)

内置时钟输出/蜂鸣器输出的控制电路。

内置十进制校正(BCD)电路。

I/O端口：65个(N沟道漏极开路：2个)

定时器

• 16位定时器TAU ：8个通道

• 看门狗定时器：1个通道

• 实时时钟：1个通道(校正时钟的输出)

• 12位间隔定时器：1个通道

副系统时钟频率测量电路

串行接口

• CSI：1个通道

• UART/UART(支持LIN-bus)：4个通道

• I2C/简易I2C：2个通道

• 智能卡接口 (SMCI) ：2个通道

不同电位接口：和1.8V、2.5V、3V工作的器件连接。

8/10位分辨率A/D转换器(VDD=EVDD=1.6～5.5V)：4个通道

待机功能：HALT、STOP、SNOOZE模式

内置比较器

DMA控制器 ：4个通道

LCD控制器/驱动器 (能进行内部升压和外部电阻分割的切换)

• 段信号输出: 51 (47) 注

• 公共信号输出: 4 (8) 注

注()内是使用8 com 时的信号输出个数。

电源电压：VDD=1.6～5.5V

工作环境温度：TA=–40～+85°C

备注: 装载的功能因产品而不同。

功能概要

注:

当RAM为8KB 时,在使用自编程功能和数据闪存功能时，大约为7KB。

输出个数因主控个数和所用通道的设定而变（参照用户手册 “6.8.3 作为多重PWM 输出功能的运行”）。

（）内是使用8 com 时的信号输出个数。

当执行指令码FFH 时，发生非法指令错误。在通过电路内仿真器或者on-chip 调试仿真器进行仿真时，不会因执行非法指令而产生复位。

封装

　　MCU领域从来都不乏竞争，但最近表现出来的竞争格局似乎与此前不同，不再单纯拼工艺，而是更倾向于从单纯芯片供应商向系统级解决方案供应商转变。对于R7F0C004在单相智能电表主控芯片市场的使用情况，吕骏奇归纳道：“其一是省器件，R7F0C004集成LCD液晶驱动电路，省去了外部LCD驱动电路，同时LCD内置电荷泵可将液晶屏的工作电压升到5V，解决8COM 3.3V效果差问题。”他表示R7F0C004集成硬件RTC时钟，可进行温度补偿，省去了外部时钟电路，内置高精度时钟，实现串口通信而无需外接晶体。目前，这一功能虽还未得到业内的广泛使用，但他相信随着R7F0C004在电表中的应用不断深化，这个功能将会得到业内的普遍认同。另外，R7F0C004集成上下电检测电路，省去外部电源管理电路;内置高速震荡电路，全温时可达1.5%的精度，省去了一个外部晶振;集成大电流驱动端口，省掉外置三极管。

　　“另一个要素是省成本，首先，R7F0C004由于集成多个外围功能模块，节省了单相智能电表整体材料成本;其次，配有硬件IS07816接口、多串口通信等接口，省去了研发成本，外围电路的减少，又降低了生产加工及维修成本;最后该方案可应用于多种电流规格，简化了生产的复杂度和物料管理，从而降低了管理成本。”吕骏奇表示。

　　当然低功耗也是智能电表必不可少的一个要素。R7F0C004的低功耗在于可延长工作时间，减少电池容量，并且整机功耗可达到10uA左右，其静态功耗仅为1uA，待机模式则包括HALT、STOP、SNOOZE。基于R7F0C004单相智能电表方案在不同模式下功耗数据参考如下图2所示。

　　R7F0C004在不同模式下的功耗参考数据

　　具体来说，R7F0C004是瑞萨推出的新一代低功耗、高性能、集成RTC和LCD的16位单片机，具有丰富的资源，主要表现在几个方面：一是采用RL78内核，24MHz/1.25DMIPS，ROM(128KB)和RAM(8KB)空间大从而使程序扩展方便;二是支持LIN-bus的4通道UART，4通道8/10位分辨率A/D转换器，4通道DMA控制器，2通道I²C接口，8通道16位定时器;三是集成高精度、可补偿的硬件RTC，符合国网要求，其最小误差仅为±0.48ppm(±0.041s/d)，最小单位补偿为0.96ppm，日历、闰年自动切换;四是集成LCD驱动器和控制器，可进行内部升压和外部电阻分割切换，同时LCD中内置电荷泵，可增强低功耗模式下的显示效果;五是配有on-chip调试接口，VCC电压范围为1.6~5.5V适用于各种电池，支持实现串口通信而无需软件的4路硬件UART，以及CPU卡/ESAM通信无需软件模拟的硬件7816接口。

     【智能电表】

　　智能电表是智能电网的智能终端，它已经不是传统意义上的电能表，智能电表除了具备传统电能表基本用电量的计量功能以外，为了适应智能电网和新能源的使用它还具有双向多种费率计量功能、用户端控制功能、多种数据传输模式的双向数据通信功能、防窃电功能等智能化的功能，智能电表代表着未来节能型智能电网最终用户智能化终端的发展方向。

　　作为经济刺激计划的一部分，国家电网在2009年7月确定了智能电网的发展规划。2009-2011年为规划试点阶段，重点完成坚强智能电网的整体规划，开展关键性、基础性、共用性技术研究，进行技术和应用试点;2012-2015年为全面建设阶段，加快特高压电网和城乡配电网建设，初步形成智能电网运行控制和互动服务体系;2016-2020年为引领提升阶段，全面建成统一的“坚强智能电网”。

　　2009年8月和2010年2月，国家电网公司先后启动了第一批9项和第二批12项试点工程。这些试点工程的开展为“十二五”期间坚强智能电网的全面建设，打下了良好基础。

　　根据规划，“十二五”期间，国家电网公司电网智能化投资的总额为2861.1亿元，年均投资为572.2亿元，较“十一五”250亿元的年均投资大幅翻番，涉及到发电、输电、变电、配电、用电及调度等六个环节。随着智能电网建设的展开，智能化投资将明显增加，二次设备投资占比将由不足5%提升至12%-15%。

　　中国智能电网进入了全面建设阶段，对智能电表产生了巨大的市场需求。

　　目前国家电网已经连续多年对智能电表进行招投标采购。2012年，国家电网对智能电表的招标量达到7588.69万只，完成了规划量的138%，同比增长12.17%。这种增长主要源于政府从2012年4月开始大规模投资基础设施建设，以及全国7月份全面实施阶梯电价制度。预计智能电表采购活动将保持增长势头，未来三年安装速度将加快。

　　智能电表是智能电网的智能终端，它已经不是传统意义上的电能表，智能电表除了具备传统电能表基本用电量的计量功能以外，为了适应智能电网和新能源的使用它还具有用电信息存储、双向多种费率计量功能、用户端控制功能、多种数据传输模式的双向数据通信功能、防窃电功能等智能化的功能，智能电表代表着未来节能型智能电网最终用户智能化终端的发展方向。随着智能电网的日益发展，世界各国对于智能化用户终端的需求也日益增大，据统计，在未来5年，随着智能电网在世界各国的建设，智能电表在全球安装的数量将高达2亿只。同样，在中国，随着国家坚强智能电网建设的进展，作为用户端的智能电表的需求也会大幅度地增长，保守的预计，市场将会有1.7亿只左右的需求。美国政府为升级本国电网的拨款中，就有一部分专门用于在未来3年致使13%的美国家庭(1800万户家庭)能装上智能电表。在欧洲，意大利及瑞典已经完成先进计量基础设施的部署，将所有普通电表更换为智能电表。法国、西班牙、德国和英国预计在未来10年内完成也将完成智能电表的全面推广和应用。