三相四线费控智能电能表的制作方法

本实用新型涉及电能表的技术领域，尤其是涉及一种三相四线费控智能电能表。

背景技术：

目前，应用于有功电度量计量的电能表计量准确、模块化小体积、可以轻松安装在各类终端配电箱或者楼房的墙壁上，用电度数一般通过机械式显示，无需外部工作电源，降低意外停电丢失数据的风险，工作温度范围宽，电能表包括单相电能表和三相电能表。

三相电能表是用于测量三相交流电路中电源输出（或负载消耗）的电能的电能表。它的工作原理与单相电能表完全相同，只是在结构上采用多组驱动部件和固定在转轴上的多个铝盘的方式，以实现对三相电能的测量。对于安装在楼房内的三相电能表，这种电能表在使用时，用户的电费一般是预先缴纳的，然后在使用的过程中根据用电量的多少进行自动扣费，等可扣除余额为零时，电能表切断供电网对用户的供电。等断电时用户才察觉到预缴纳的电费余额已经为零，此时用户处的供电已经被切断，在此过程中，用户家的一些电器和照明设备均无法正常使用，给用户的生活带来一定的不便，需要对此进行改进。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种降低因用户余额清零而断电的概率的三相四线费控智能电能表。

本实用新型的上述实用新型目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种三相四线费控智能电能表，包括微控制器u1，微控制器u1用于接收、处理和发送信号，所述微控制器u1电连接有用于计算用户用电量的计量模块，微控制器u1电连接有用于显示用电量的显示模块，微控制器u1电连接有报警模块，微控制器u1设有电量阈值信号并在可用电量信号小于电量阈值信号时控制报警模块发出警报信息。

通过采用上述技术方案，计量模块用于计算用户的用电量，并将获取到的数据传输至微控制器u1，微控制器u1将获取到的数据转化为能与电量阈值信号比较的信号，在微控制器u1监测到用户的可用电量低于阈值时，控制警报模块以发出警报信息，以提供用户及时充值电费，减少因电量不足而发生断电的情况。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述微控制器u1电连接有用于给其他模块供电的电源控制模块。

通过采用上述技术方案，通过在电能表内内置电源控制模块以对电能表的各个模块进行供电，以使得各个模块可以实现正常的运转，以对用户的用电量具有较佳的监测效果。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述报警模块包括npn型的第八三极管q8，第八三极管q8连接电阻r47后与微控制器u1连接，第八三极管q8连接有麦克风spk，麦克风spk串联有电阻r81。

通过采用上述技术方案，通过设置麦克风以在用户的用电量超过预设用电量阈值时，微控制器u1控制麦克风spk发出声音，进而提醒用户及时充值电费。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：报警模块还包括亮红光的二极管ld6，二极管ld6的阴极串联电阻r163后分两路，一路与微控制器u1的，另一路串联电容c111后接地。

通过采用上述技术方案，通过设置二极管ld6以在微控制器u1的控制下亮起红色的灯光，以使得用户在远处便可以看到提示信号，以实现对用户较佳的提醒效果。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：计量模块包括型号为rn8302b的第二芯片u2、第一电流采样模块、第二电流采样模块以及第三电流采样模块，所述第二芯片u2与微控制器u1电连接，第一电流采样模块、第二电流采样模块以及第三电流采样模块分别与第二芯片u2电连接。

通过采用上述技术方案，通过设置三路电流采样单元以对用户的用电量进行采集，第二芯片u2对采集到的信号转化为数字信号，计算出电能、电流、电压等数据，第二芯片u2通过spi接口将计算得出的电能、电压以及电流等数据传输至微控制器u1，以给微控制器u1提供比较数据，以使得警示模块发出准确的警报信号。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：计量模块还包括第一电压采样模块、第二电压采样模块以及第三电压采样模块，第一电压采样模块、第二电压采样模块以及第三电压采样模块分别与第二芯片u2电连接。

通过采用上述技术方案，通过增加三条对电压信号进行采样的采样单元，配合电流信号的采样，以丰富用于比较的数据，进一步提高数据测量的准确定。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述微控制器u1电连接有显示模块，显示模块用于显示用户的用电量。

通过采用上述技术方案，通过显示模块对获取到的用户用电量进行显示，以便用户可以直观的观察到电量的使用情况，以便用户及时进行电费的充值。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述微控制器u1上连接有esam模块，所述esam模块用于对微控制器u1传输的数据进行加密处理。

通过采用上述技术方案，esam具有对数据加解密的功能，通过设置esam模块以对传输的数据进行加密，以使得传输的数据不易被盗取，提高了数据传输的安全性。

综上所述，本实用新型的有益技术效果为：

1.计量模块用于计算用户的用电量，并将获取到的数据传输至微控制器u1，微控制器u1将获取到的数据转化为能与电量阈值信号比较的信号，在微控制器u1监测到用户的可用电量低于阈值时，控制警报模块以发出警报信息，以提供用户及时充值电费，减少因电量不足而发生断电的情况；

2.通过设置麦克风以在用户的用电量超过预设用电量阈值时，微控制器u1控制麦克风spk发出声音，进而提醒用户及时充值电费；

3.通过设置三路电流采样单元以对用户的用电量进行采集，第二芯片u2对采集到的信号转化为数字信号，计算出电能、电流、电压等数据，第二芯片u2通过spi接口将计算得出的电能、电压以及电流等数据传输至微控制器u1，以给微控制器u1提供比较数据，以使得警示模块发出准确的警报信号。

附图说明

图1是本实施例微控制器u1的示意图；

图2是本实施中芯片u1a的示意图；

图3是本实施中计量模块的电路图；

图4是本实施中esam模块、报警模块、显示模块的电路图；

图5是本实施中电源控制模块的电路图；

图6是本实施中flash模块的电路图；

图7是本实施中存储模块、多功能测试模块、外置继电器控制模块、报警继电器模块的电路图；

图8是本实施中485通讯模块、调制式红外发送、接收模块的电路图；

图9是本实施中信号处理模块的电路图；

图10是本实施中8025时钟电路、接口模块的电路图；

图11是本实施中传感器模块的电路图；

图12是本实施中按键模块的电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

参照图1和图2和图3，为本实用新型公开的一种三相四线费控智能电能表，包括型号为rn8312的微控制器u1和型号为rn8302的三相计量芯片u1a，微控制器u1与三相计量芯片u1a配套使用，微控制器u1电连接有计量模块，计量模块包括型号为rn8302b的第二芯片u2，第二芯片u2的v1p8引脚电连接第三电容c3后接地，第二芯片u2的v1p8引脚电连接第一有极性电容dc1后接地。

三相计量芯片u1a包括vcc_op端口。

第二芯片u2的refv引脚电连接第四电容c4后接地，第二芯片u2的refv引脚电连接第二有极性电容dc2后接地。

第二芯片u2的m_xo引脚串联第一电容c1后接地，第二芯片u2的m_xi引脚串联第二电容c2后接地，第二芯片u2的m_xo引脚和m_xi引脚上并联设置有第三电阻r3、第二晶振x2。

第二芯片u2的sdi_c1引脚串联第一百三十七电阻r137后与微控制器u1的sdi_c引脚电连接，第一百三十七电阻r137串联第一百五十四电阻r154后与电源电压dvcc电连接，第一百三十七电阻r137串联第六电容c6后接地。

微控制器u1的scs_c引脚串联第一百三十一电阻r131后依次与第二芯片u2的scs_c1引脚、第一电阻r1、电源电压dvcc连接，第一百三十一电阻r131串联第一百一十九电阻r119后接地，第一百三十一电阻r131串联第五电容c5后接地。

微控制器u1的sdo_c引脚串联第一百三十八电阻r138后依次与第二芯片u2的sdo_c1引脚、第五电阻r5、电源电压dvcc连接，第一百三十八电阻r138串联第一百二十电阻r120后接地，第一百三十八电阻r138串联第六十六电容c66后接地。

微控制器u1的sclk引脚串联第一百三十九电阻r139后依次与第二芯片u2的sclk1引脚、第三十七电阻37、电源电压dvcc电连接，第二芯片u2的sclk1引脚连接第五十五电容c55后接地，第五十五电容c55的两端并联第一百二十一电阻r121。

第二芯片u2具有外围电路，具体如3所示。

计量模块还包括第一电流采样模块、第二电流采样模块以及第三电流采样模块，第一电流采样模块、第二电流采样模块以及第三电流采样模块分别与第二芯片u2电连接，第一电流采样模块、第二电流采样模块以及第三电流采样模块分别对三相电的电流信号进行采样，并输送至第二芯片u2处进行处理。

第一电流采样模块包括串联设置的第七电阻r7和第八电阻r8、相互串联的第九电容c9和第十电容c10，串联后的第七电阻r7和第八电阻r8与串联后的第九电容c9和第十电容c10并联设置，第二芯片u2的va引脚与第七电阻r7和第九电容c9的连接节点电连接，第二芯片u2的van引脚电连接于第八电阻r8和第十电容c10的连接节点，第七电阻r7和第八电阻r8的连接节点接地，第九电容c9和第十电容c10的连接节点接地。

第二电流采样模块包括串联设置的第九电阻r9和第十电阻r10、串联设置的第十一电容c11和第十二电容c12，串联后的第九电阻r9和第十电阻r10与串联后的第十一电容c11和第十二电容c12并联设置，第二芯片u2的vb引脚与第九电阻r9和第十一电容c11的连接节点电连接，第二芯片u2的vbn引脚电连接于第十电阻r10和第十二电容c12的连接节点，第九电阻r9和第十电阻r10的连接节点接地，第十一电容c11和第十二电容c12的连接节点接地。

第三电流采样模块包括串联设置的第十一电阻r11和第十二电阻r12、相互串联的第十三电容c13和第十四电容c14，串联后的第十一电阻r11和第十二电阻r12与串联后的第十三电容c13和第十四电容c14并联设置，第二芯片u2的vc引脚与第十一电阻r11和第十三电容c13的连接节点电连接，第二芯片u2的vcn引脚电连接于第十二电阻r12和第十四电容c14的连接节点，第十一电阻r11和第十二电阻r12的连接节点接地，第十三电容c13和第十四电容c14的连接节点接地。

计量模块还包括第一电压采样模块、第二电压采样模块以及第三电压采样模块，第一电压采样模块、第二电压采样模块以及第三电压采样模块分别与第二芯片u2的电连接，第一电压采样模块、第二电压采样模块以及第三电压采样模块分别对三相电中每一路的电压信号进行采样并传输至第二芯片u2处，由在第二芯片u2上得出三相电的有功功率、无功功率、用电量等数据。

第一电压采样模块包括变压器cta，变压器cta的正极串联第十三电阻r13后与第二芯片u2的i1p引脚连接，变压器cta的负极串联第十六电阻r16后与第二芯片u2的i1n引脚连接，变压器cta的正极和负极之间依次串联有第十四电阻r14、第十五电阻r15，第十四电阻r14和第十五电阻r15的连接节点接地，变压器cta的正极和负极之间依次串联有第十五电容c15、第十六电容c16，第十五电容c15和第十六电容c16的连接节点接地。

第二电压采样模块包括变压器ctb，变压器ctb的正极串联第十七电阻r17后与第二芯片u2的i2p引脚连接，变压器ctb的负极串联第二十电阻r20后与第二芯片u2的i2n引脚连接，变压器ctb的正极和负极之间依次串联有第十八电阻r18、第十九电阻r19，第十八电阻r18和第十九电阻r19的连接节点接地，变压器ctb的正极和负极之间依次串联有第十七电容c17、第十八电容c18，第十七电容c17和第十八电容c18的连接节点接地。

第三电压采样模块包括变压器ctc，变压器ctc的正极串联第二十一电阻r21与第二芯片u2的i3p引脚连接，变压器ctc的负极串联第二十四电阻r24后与第二芯片u2的i3n引脚连接，变压器ctc的正极和负极之间依次串联有第二十二电阻r22、第二十三电阻r23，第二十二电阻r22和第二十三电阻r23的连接节点接地，变压器ctc的正极和负极之间依次串联有第十九电容c19、第二十电容c20，第十九电容c19和第二十电容c20的连接节点接地。

参照图4，微控制器u1上电连接有报警模块，微控制器u1设于电量阈值信号，报警模块用于在电能表的电量信号低于电量阈值信号时发出警报，以达到提示人们缴纳电费的作用。

报警模块包括npn型的第八三极管q8，第八三极管q8的基极串联第四十七电阻r47后与微控制器u1的spk引脚电连接，第八三极管q8的集电极与型号为microphone2的麦克风spk负极连接，麦克风spk的正极串联第八十一电阻r81后与接口端vcc_op连接，第八三极管q8的发射极接地。

报警模块还包括亮红光的第六二极管ld6，第六二极管ld6阳极与接口端vcc_op连接，第六极管ld6的阴极串联第一百六十三电阻r163后分两路，一路与微控制器u1的mr_check引脚连接，另一路串联一百一十一电容c111后接地。

参见图4，微控制器u1电连接有esam模块，用于对微控制器u1需要向外传输的数据进行加密。esam模块包括型号为esam2829的第五芯片u5以及芯片u5_1，第五芯片u5的第八引脚与芯片u5_1的第八引脚电连接，芯片u5_1的第七引脚与微控制器u1的samrst引脚连接，第五芯片u5的第六引脚与芯片u5_1的第六引脚电连接，第五芯片u5的第六引脚串联第一百三十电阻r130后与微控制器u1的samclk引脚连接，第五芯片u5的第三引脚与芯片u5_1的第三引脚电连接，第五芯片u5的第三引脚串联第三百电阻r300后与微控制器u1的samio引脚连接，第五芯片u5的第七引脚与微控制器u1的samrst引脚连接，第五芯片u5的第一引脚串联第二十五电容c25后连接pnp型的第十六三极管q16，第二十五电容c25与第十六三极管q16的集电极连接，第五芯片u5的第一引脚接地；第五芯片u5的第八引脚与第十六三极管q16的集电极连接，芯片u5的第三引脚串联第三十四电阻r34后也与第十六三极管q16的集电极连接，第十六三极管q16的发射极与vcc_op端口连接，第十六三极管q16的基极串联第一百四十三电阻r143后与vcc_op端口连接，第十六三极管q16的基极与微控制器u1的samvcc引脚连接。

微控制器u1电连接有显示模块，显示模块包括型号为nhtn12095ftdux的芯片lcd1、第一红色灯模块、第二红色灯模块、黄色灯模块以及背光灯模块。第一红色灯模块包括第一发光二极管ld1以及并联连接在第一发光二极管ld1两端的第二十四电容c24，第一发光二极管ld1的阳极与vcc_op端口连接，第一发光二极管ld1的阴极串联第九十二电阻r92后分两路，一路与第八十七电容c87连接后接地，另外一路与cf1_mcu端口连接。

第二红色灯模块包括第二发光二极管ld2以及并联连接在第二发光二极管ld2两端的四十七电容c47，发光二极管ld2的阳极与vcc_op端口连接，发光二极管ld1的阴极串联第九十三电阻r93后分两路，一路与第八十八电容c88连接后接地，另外一路与三相计量芯片u1a的cf2_mcu端口连接。

黄色灯模块包括相互串联的第十发光二极管ld4和第九十五电阻r95，第九十五电阻r95与微控制器u1的jump引脚电连接，第九十五电阻r95串联第八十九电容c89后接地。

背光灯模块包括npn型的第五三极管q5，第五极管q5的集电极反向串联有第一发光二极管led1，第一发光二极管led1的阴极串联第三十电阻r30后与vcc_op端口连接，第五三极管q5的发射极接地，第五三极管q5的基极串联第二十九电阻r29后分两路，一路与第九十电容c90串联后接地，另一路与微控制器u1的yjbg引脚电连接，第五三极管q5的基极和发射极之间串联有第四十八电阻r48，第四十八电阻r48接地。

参见图5，微控制器u1电连接有电源控制模块，用以对输入到电源控制模块处的电压进行转化，以给其他模块供电。电源控制模块包括型号为as78l05的第十五芯片u15，第十五芯片u15的第一引脚与三相计量芯片u1a的12v端口连接，第十五芯片u15的第一引脚串联第九十六有极性电容c96后接地，第十五芯片u15的第一引脚串联第八十二电容c82后接地，第十五芯片u15的第二引脚连接有型号为bat54a的第三肖特基二极管d3，第三肖特基二极管d3的第一引脚和第二引脚接地。第十五芯片u15的第三引脚与电源电压vdd连接，第十五芯片u15的第三引脚串联第八十四有极性电容c84后接地，第十五芯片u15的第三引脚串联第八十三电容c83后接地。

第十五芯片u15的第三引脚与型号为bat54a的第二肖特基二极管d2第三引脚连接后与vcc_op端口连接，第十五芯片u15的第三引脚与第二肖特基二极管d2的第三引脚之间设有第九测设端口test9，第九测设端口test9串联第三十五电容c35后接地。第十五芯片u15的第三引脚与型号为bat54a的第四肖特基二极管d4的第三引脚连接，第四肖特基二极管d4的第一引脚和第二引脚连接后与电源电压vcc连接，第四肖特基二极管d4的第一引脚和第二引脚连接后连接有第十三极性电容dc13，第十三极性电容dc13一端接地，第十三极性电容dc13并联设置有第九十五电容c95。

第四肖特基二极管d4的第一引脚和第二引脚连接后与型号为bat54a的第一肖特基二极管d1连接，第一肖特基二极管d1的第一引脚与第二引脚连接后与第四肖特基二极管d4连接，第一肖特基二极管d1的第一引脚与第二引脚连接后与6v_5v端口连接，第一肖特基二极管d1的第三引脚串联第五十九电容c59后接地，第一肖特基二极管d1的第三引脚连接有型号为tlv70450dbvr的第四芯片u4，第四芯片u4的第二引脚电连接第六十电容c60后接地，第四芯片u4的第二引脚串联第一大电容k1，第一大电容k1的一端设有第二测试端口test2，第四芯片u4的第二引脚与第一大电容k1之间设有第三测试端口test3，第一大电容k1串联有第一电池组bat1，第一电池组bat1接地。

第四芯片u4的第二引脚连接有第三十一肖特基二极管d31，第四芯片u4的第二引脚与第三十一肖特基二极管d31的第三引脚连接，第三十一肖特基二极管d31的型号为bat54a，第三十一肖特基二极管d31的第一引脚和第二引脚均与三相计量芯片u1a的6v电源端口连接，第三十一肖特基二极管d31的第一引脚设有6v电源端口，第三十一肖特基二极管d31的第二引脚串联第四电阻r4后与三相计量芯片u1a的ad_6v端口连接，第四电阻r4的一端设有ad_6v端口，第四电阻r4连接有并联设置的第二十七电阻r27、第六十三电容c63，第二十七电阻r27、第六十三电容c63接地。

电源控制模块还包括型号为ss8550的pnp型的第十九三极管q19，第十九三极管q19的发射极设有第四测试端口test4，第十九三极管q19的发射极与三相计量芯片u1a的ad端口连接，第十九三极管q19的集电极设有第七测试端口test7，第十九三极管q19的集电极设有vcc_ir端口，第十九三极管q19的集电极与vcc_ir端口连接，第十九三极管q19的发射极和基极之间串联有第一百二十三电阻r123，第一百二十三电阻r123与vd端口连接，第十九三极管q19的基极串联第一百二十四电阻r124后分别与微控制器u1和三相计量芯片u1a的ctrl_wake引脚连接，第一百二十四电阻r124的一端设有ctrl_wake端口。

电源控制模块还包括型号为bat54a的第十一肖特基二极管d11，第十一肖特基二极管d11的第一引脚串联第一百四十四电阻r144与电源电压vcc连接，第一百四十四电阻r144与电源电压vcc之间设有第十三测试端口test13。第十一肖特基二极管d11的第二引脚与三相计量芯片u1a的ad_3.6v端口连接，第十一肖特基二极管d11的第二引脚设有ad_3.6v端口，第十一肖特基二极管d11的第二引脚串联第一百零八电容c108后接地。第十一肖特基二极管d11的第三引脚串联第二电池组bat2后连接第八大电容k8并接地，第十一肖特基二极管d11的第三引脚与三相计量芯片u1a的3.6v电源端口连接，第十一肖特基二极管d11的第三引脚设有3.6v端口，第二电池组bat2与第八大电容k8之间设有第六测试端口test6，第十一肖特基二极管d11的第三引脚串联设有第一百二十六电阻r126，第一百二十六电阻r126接地，第一百二十六电阻r126接地端设有第八测试端口test8。

电源控制模块还包括两组型号均为bat54a的第九肖特基二极管d9和第八肖特基二极管d8，第九肖特基二极管d9的第一引脚和第二引脚对应与第八肖特基二极管d8的第一引脚和第二引脚连接，第九肖特基二极管d9的第三引脚与电源电压vdd连接，第九肖特基二极管d9的第一引脚与第八肖特基二极管d8的第一引脚的连接节点与vd端口连接，第九肖特基二极管d9的第二引脚与第八肖特基二极管d8的第二引脚的连接节点处连接有第十一极性电容dc11，第十一极性电容dc11接地，第十一极性电容dc11与vd端口连接，第八肖特基二极管d8的第三引脚与6v_5v端口连接。

电源控制模块还包括依次并联设置的第十有极性电容c10、第九有极性电容c9、第九十一电容c91、第九十二电容92、第九十三电容c93，第十有极性电容c10、第九有极性电容c9、第九十一电容c91、第九十二电容92、第九十三电容c93的一端分别与vcc_op端口连接，第十有极性电容c10、第九有极性电容c9、第九十一电容c91、第九十二电容92、第九十三电容c93的另一端分别接地，第十有极性电容c10与vcc_op端口之间设有第一测试端口test1。

参照图6，微控制器u1上电连接有flash模块，将获取到的数据转化成动态模式并传输至微控制器u1。flash模块包括第一百五十六电阻r156，微控制器u1的sdo_c依次串联第一百五十六电阻r156、第一百五十七电阻r157后与电源电压dvcc电连接，第一百五十六电阻r156串联第九十七电容c97后接地，第九十七电容c97的两端并联设置有第一百五十八电阻r158；微控制器u1的sclk引脚依次串联电阻第一百五十九、第一百六十电阻后与电源电压dvcc连接，第一百五十九电阻r159串联第九十八电容c98后接地，第九十八电容c98的两端并联设置有第一百六十二电阻r162。

flash模块还包括型号为mx25l3208emm2i-1的第十九芯片u19，第十九芯片u19的第六引脚电连接于第一百五十六电阻r156和第九十七电容c97的连接节点，以将信号从第十九芯片u19传输至该连接节点处，第十九芯片u19的第五引脚电连接于第一百五十九r159和第九十八电容c98的连接节点，以将第十九芯片u19上的信号传输至该连接节点。第十九芯片u19的第一引脚串联第一百四十一电阻r141后与微控制器u1的flsh-cs引脚连接，第十九芯片u19的第一引脚串联第一百四十二电阻r142后接地，第十九芯片u19的第一引脚串联第五十一电容c51后接地，第十九芯片u19的第一引脚串联第二电阻r2后接电源电压dvcc，第十九芯片u19的第二引脚串联第一百一十八电阻r118后与微控制器u1的sdi_c引脚连接，第十九芯片u19的第七引脚串联第四十九电阻49后与电源电压dvcc连接，第十九芯片u19的第七引脚串联第八十一电容c81后接地。

参照图7，微控制器u1上电连接有存储模块，存储模块包括型号为mb85rc64v的第三芯片u3以及型号为at24c1024的第十六芯片u16，第三芯片u3的第五引脚分别与微控制器u1和三相计量芯片u1a的sda-mem引脚连接微控制器u1和三相计量芯片u1a的sda-mem引脚串联第一百二十七电阻r127后与微控制器u1的vswo引脚连接，第三芯片u3的第六引脚分别连接微控制器u1和三相计量芯片u1a的scl-mem引脚后依次连接第一百二十八电阻r128、微控制器u1的vswo引脚，第三芯片u3的第八引脚连接微控制器u1的vswo引脚，第一百二十八电阻r128串联第二十三电容c23后接地，第一百二十七电阻r127串联第二十三电容c23后接地。

第十六芯片u16的第五引脚分别与微控制器u1和三相计量芯片u1a的sda-mem引脚连接，第十六芯片u16的第六引脚分别与微控制器u1和三相计量芯片u1a的scl-mem引脚连接，第十六芯片u16的第八引脚、第一引脚与微控制器u1的vswo引脚连接，第十六芯片u16的第一引脚串联第一百零九电容c109后接地。

参照图7，微控制器u1电连接有多功能测试模块，多功能测试模块包括15pin的连接端口j9、两个型号均为ss8050的npn型的第十三极管q10和第十一三极管q11，第十三极管q10的基极串联第九十七电阻r97后分别与微控制器u1和三相计量芯片u1a的cf2引脚电连接，第九十七电阻r97的一端设有cf2端口；第十三极管q10的发射极接地，第十三极管q10的集电极分别与微控制器u1和三相计量芯片u1a的cf2_mcu引脚连接，第十三极管q10的集电极设有cf2_mcu端口。

第十一三极管q11的基极串联第九十六电阻r96后分别与微控制器u1和三相计量芯片u1a的cf1引脚电连接，第九十六电阻r96的一端设有cf2端口；第十一三极管q11的发射极接地，第十一三极管q11的集电极与三相计量芯片u1a的cf1_mcu引脚连接，第十一三极管q11的集电极设有cf1_mcu端口。

多功能测试模块包括三个型号均为ltv-816s-ta1-d3-tx的第五光耦ic5、第六光耦ic6以及第七光耦ic7。第五光耦ic5的阳极串联第一百三十二电阻r132后与vcc_op端口连接，第五光耦ic5的阴极与三相计量芯片u1a的cf1_mcu端口连接，第五光耦ic5的集电极与连接端口j9的p+_i引脚电连接，第五光耦ic5的发射极与连接端口j9的com引脚电连接。第五光耦ic5用于从三相计量芯片u1a的cf1_mcu端口处获电能表在运行时走过的有功电能并输出相应的脉冲至微控制器u1处。

第六光耦ic6的阳极串联第一百三十三电阻r133后与vcc_op端口连接，第六光耦ic6的阴极与三相计量芯片u1a的cf2_mcu端口连接，第六光耦ic6的集电极与连接端口j9的q+_i引脚电连接，第六光耦ic6的发射极与连接端口j9的com引脚电连接。第五光耦ic6用于从三相计量芯片u1a的cf2_mcu端口处获电能表在运行时走过的无功电能并输出相应的脉冲至微控制器u1处。

第七光耦ic7的阳极串联第一百三十四电阻r134后与vcc_op端口连接，第七光耦ic7的阴极串联第一百七十一电阻r171后clkout_8025端口连接，以从8025时钟电路处获取时钟信号，计算电能表每秒脉冲输出，以对微控制器u1发送指令，并获取冻结指令，以在零点时冻结电能表。第七光耦ic7的阴极串联第一百七十二电阻r172后分别与微控制器u1和三相计量芯片u1a的clkout引脚连接，第一百七十二电阻r172一端设有clkout端口，第七光耦ic7的集电极与连接端口j9的s_clk+引脚电连接，第七光耦ic7的发射极与连接端口j9的s_clk-引脚电连接。第七光耦ic7为秒脉冲输出。

连接端口j9的第十一引脚到十五引脚依次设为bj-k端口、bj-g端口、jdq-b端口、jdq-g端口、jdq-k端口。

参照图7，微控制器u1电连接有外置继电器控制模块，外置继电器控制模块实现欠费自动分闸、付费后自动合闸。还可以对线路的短路、过载起到保护作用。外置继电器控制模块包括型号为ss8050的第三三极管q3，第三三极管q3的基极连接有第五十六电阻r56，第五十六电阻r56的一端设有k2端口，第五十六电阻r56后与k2端口连接，第三三极管q3的基极串联第六十二电阻r62后接地，第三三极管q3的基极串联第四十二电容c42后接地，第三三极管q3的发射极接地，第三三极管q3的集电极依次连接有第三十一电阻r31、继电器relay1，继电器relay1接三相计量芯片u1a的12v端口，继电器relay1并联连接有第七二极管d7，继电器relay1包括单刀双掷开关，单刀双掷开关设有三个接口端，分别为第二接口端、第三接口端和第四接口端，第二接口端串联型号为mz11-08e600-121rm的第一热敏电阻ptc1，第一热敏电阻ptc1的一端与jdq-g端口连接，第一热敏电阻ptc1的两端并联设置有第五大电容k5，第三接口端与jdq-k端口连接，第四接口端与jdq-b接口端连接。继电器控制模块还包括第三按钮s3，第三按钮s3的一端接地，另一端串联第两百零一电阻r201后分别与微控制器u1和三相计量芯片u1a的p30端口连接。

微控制器u1电连接有报警继电器模块，报警继电器模块包括型号为ss8050的npn型第十三三极管q13，第十三三极管q13的基极串联第七十四电阻r74，第七十四电阻r74的一端设有k1端口，第七十四电阻r74分别与微控制器u1和三相计量芯片u1a的k1端口连接，第十三三极管q13的基极串联第九十四电阻r94后接地，第十三三极管q13的基极串联第四十五电容c45后接地，第十三三极管q13的发射极接地，第十三三极管q13的集电极依次连接有第三十二电阻r32、继电器relay2，继电器relay2接三相计量芯片u1a的12v端口，继电器relay2并联连接有第十二极管d10，继电器relay2包括单刀双掷开关，单刀双掷开关包括两个固定端和一个摆动端，单刀双掷开关的摆动端与bj-k端口连接，单刀双掷开关其中一个固定端与三相计量芯片u1a的bj-g端口连接。

参照图8，微控制器u1电连接有485通讯模块，485通讯模块包括型号为rs485neesa的第六芯片u6以及型号为ltv-816s-ta1-d3-tx第三光耦op3、第五光耦op5、第六光耦op6。第三光耦op3的集电极串联第六十电阻r60后与vcc_op端口连接，第三光耦op3的集电极分别与微控制器u1和三相计量芯片u1a的rxd1引脚连接，第三光耦op3的集电极设有rxd1端口，第三光耦op3的发射极接地，第三光耦op3的阳极串联第六十一电阻r61后与电源电压vcc2连接，第三光耦op3的阴极与第六芯片u6的第一引脚电连接。

第五光耦op5的阳极与vcc_op端口连接，第五光耦op5的阴极串联第六十六电阻r66后分别与微控制器u1和三相计量芯片u1a的re1引脚电连接，六十六电阻r66的一端设有re1端口，第五光耦op5的集电极与电源电压vcc2连接，第五光耦op5的发射极串联第六十五电阻r65后与接地端gnd2连接，第六芯片u6的第二引脚和第三引脚连接后与第五光耦op5的发射极连接。

第六光耦op6的阳极与vcc_op端口连接，第六光耦op6的阴极串联第六十九电阻r69后分别与微控制器u1和三相计量芯片u1a的txd1引脚电连接，第六十九电阻r69的一端设有txd1端口，第六光耦op6的集电极与第六芯片u6的第四引脚连接，第六光耦op6的集电极串联第六十八电阻r68后与电源电压vcc2连接，第六光耦op6的发射极与接地端gnd2连接。

第六芯片u6的第七引脚与多功能测试口模块的l11接口端连接，第六芯片u6的第六引脚串联第一熔断器rt1后与多功能测试口模块的l12接口端连接，第六芯片u6的第六引脚串联第八十电阻r80后与电源电压vcc2连接，第六芯片u6的第七引脚和第六引脚之间电连接有第一瞬态抑制二极管tvs1。

485通讯模块还包括型号为rs485neesa的第七芯片u7以及型号为ltv-816s-ta1-d3-tx第七光耦op7、第十三光耦op13、第十四光耦op14，第七光耦op7的集电极串联第八十八电阻r88后与vcc_op端口连接，第七光耦op7的集电极分别与微控制器u1和三相计量芯片u1a的rxd2引脚连接，第七光耦op7的集电极设有rxd2端口，第七光耦op7的发射极接地，第七光耦op7的阳极串联第八十九电阻r89后与电源电压vcc2连接，第八十九电阻r89连接并联设置的第两百电容c200和第两百零一电容c201后与接地端gnd2连接，第七光耦op7的阴极与第七芯片u7的第一引脚电连接。

第十三光耦op13的阳极与vcc_op端口连接，第十三光耦op13的阴极串联第一百电阻r100后分别与微控制器u1和三相计量芯片u1a的re2引脚电连接，第一百电阻r100的一端设有re2端口，第十三光耦op13的集电极与电源电压vcc2连接，第十三光耦op13的发射极串联第九十九电阻r99后与接地端gnd2连接，第七芯片u7的第二引脚和第三引脚连接后与第十三光耦op13的发射极连接，

第十四光耦op14的阳极与vcc_op端口连接，第十四光耦op14的阴极串联第一百零三电阻r103后分别与微控制器u1和三相计量芯片u1a的txd2引脚电连接，第一百零三电阻r103的一端设有txd2端口，第十四光耦op14的集电极与第七芯片u7的第四引脚连接，第十四光耦op14的集电极串联第一百零二电阻r102后与电源电压vcc2连接，第十四光耦op14的发射极与接地端gnd2连接。

第七芯片u7的第七引脚与多功能测试口模块的l21接口端连接，第七芯片u7的第六引脚串联第二熔断器rt12后与多功能测试口模块的l22接口端连接，第七芯片u7的第六引脚串联第一百五十电阻r150后与电源电压vcc2连接。第七芯片u7的第七引脚和第六引脚之间电连接有第三瞬态抑制二极管tvs3。

第七芯片u7和第六芯片均具有外围电路，如图8所示。

参照图8，微控制器u1电连接有调制式红外发送和接收模块，调制式红外发送和接收模块方便用户在现场通过手持式红外收发设备来读取电能表读数，调制式红外发送和接收模块包括红外发送单元和红外接口模块，红外发送模块包括npn型的第九三极管q9，第九三极管q9的发射极接地，第九三极管q9的基极与发射极连接有第八十七电阻r87，第九三极管q9的基极串联第八十六电阻r86后分别与微控制器u1和三相计量芯片u1a的txd-ir引脚电连接，第八十六电阻r86的一端设有txd-ir端口；第九三极管q9的集电极反串联有第五发光二极管ld5，第五发光二极管ld5的阳极串联第八十五电阻r85后连接有型号为lbat54clt1g的贴片二极管d14，贴片二极管d14的其中一个阳极串联第一百二十二电阻r122后与vcc_ir端口连接，贴片二极管d14的另一个阳极与vcc_op端口连接。

参见图9，微控制器u1电连接信号处理模块，信号处理模块用于对gprs信号和载波信号进行处理。信号处理模块包括第四光耦op4和第十光耦op10，第四光耦op4的阳极串联第五十二电阻r52后与vcc_op端口连接，第四光耦op4的阴极分别与微控制器u1和三相计量芯片u1a的swdio/evenou引脚电连接，第四光耦op4的阴极设有swdio/evenou端口，第四光耦op4的集电极连接vcc3_5v端口，第四光耦op4的发射极与第七十一电阻r71连接，第七十一电阻r71与第三接地端gnd3电连接；第四光耦op4的发射极连接有pnp型的第十五三极管q15，第四光耦op4的发射极与第十五三极管q15基极连接，第十五三极管q15的发射极串联第三十九电阻r39后与eve-gprs端口连接。

第十光耦op10的阳极串联第七十五电阻r75后与vcc3_5v端口连接，第十光耦op10的阴极与npn型的第十八三极管q18连接，第十光耦op10的阴极与第十八三极管q18的集电极电连接，第十八三极管q18的发射极与第三接地端gnd3连接，第十八三极管q18的基极串联第九十八电阻r98后分两路，一路与sta-z端口连接，一路串联第七十二电阻r72后与vcc3_5v端口连接。第十光耦op10的集电极与vcc_op端口连接，第十光耦op10的发射极分别与微控制器u1和三相计量芯片u1a的sta引脚连接，第十光耦op10的发射极设有sta端口，第十光耦op10的发射极串联第九十一电阻r91后接地。

信号处理模块包括型号为ltv-816s-ta1-d3-tx的第八光耦op8，第八光耦op8的集电极分别与微控制器u1和三相计量芯片u1a的rxd3引脚电连接，第八光耦op8的集电极设有rxd3端口，第八光耦op8的集电极串联第六十三电阻后与vcc_op端口连接，第八光耦op8的发射极接地，第八光耦op8的阳极串联第六十四电阻r64后与vcc3_5v端口连接，第八光耦op8的阴极与rxd-gprs端口连接。

信号处理模块还包括型号为ltv-816s-ta1-d3-tx的第九光耦op9、第十一光耦op11、第十二光耦op12。第九光耦op9的阳极串联第七十三电阻r73后与vcc_op端口连接，第九光耦op9的阴极分别与微控制器u1和三相计量芯片u1a的txd3引脚电连接，第九光耦op9的阴极设有txd3端口，第九光耦op9的集电极与txd-gprs端口连接，第九光耦op9的发射极与第三接地端gnd3连接。

第十一光耦op11的阳极串联第一百四十电阻r140后与vcc_op端口连接，第十一光耦op11的阴极与微控制器u1的swdclk/set引脚电连接，第十一光耦op11的阴极设有swdclk/set端口，第十一光耦op11的集电极与set-z端口连接，第十一光耦op11的发射极与第三接地端gnd3连接。

第十二光耦op12的阳极串联第一百四十五电阻r145后与vcc_op端口连接，第十二光耦op12的阴极分别与微控制器u1和三相计量芯片u1a的rst引脚电连接，第十二光耦op12的阴极设有rst端口，第十二光耦op12的集电极与rst-z端口连接，第十二光耦op12的发射极与第三接地端gnd3连接。

信号处理模块还包括第四接线端口j4，第四接线端口j4设有十二引脚，第四接线端口j4的第一引脚与第二引脚连接后接地并设有接地端gnd，第四接线端口j4的第三引脚和第四引脚连接后分别与第二芯片u2和三相计量芯片u1a的va引脚连接，第四接线端口j4的第三引脚和第四引脚连接后设有va接口端，第四接线端口j4的第五引脚和第六引脚连接后的分别与第二芯片u2和三相计量芯片u1a的vb引脚连接，第四接线端口j4的第五引脚和第六引脚连接后设有vb接口端，第四接线端口j4第七引脚和第八引脚连接后分别与第二芯片u2和三相计量芯片u1a的vc引脚连接，第四接线端口j4第七引脚和第八引脚连接后设有vc接口端，第四接线端口j4的第九引脚和第十引脚连接后接地，第四接线端口j4的第十一引脚和第十二引脚连接后与三相计量芯片u1a的12v端口，第四接线端口j4的第十一引脚和第十二引脚连接后设有12v接口端。

参见图10，微控制器u1电连接有8025时钟电路，8025时钟电路用来对电能表进行计数，以获得计数信号。8025时钟电路包括型号为rx8025t的第十七芯片u17，第十七芯片u17的第二引脚分别与微控制器u1和三相计量芯片u1a的scl-mem引脚电连接，第十七芯片u17的第三引脚依次串联第一百一十电阻r110、第六十八电容c68后分别与微控制器u1和三相计量芯片u1a的xi引脚电连接，第一百一十电阻r110一端设有xi端口，第十七芯片u17的第六引脚与微控制器u1的vswo引脚电连接，第十七芯片u17具有外围电路，如图10所示。第十七芯片u17的第十引脚与clkout_8025引脚电连接。第十七芯片u17的第十三引脚分别与微控制器u1和三相计量芯片u1a的sda-mem引脚电连接。8025时钟电路包括第一百零八电阻r108和第一百零九电阻r109，第一百零八电阻r108的一端设有scl-mem端口，另一端设有vswo端口，第一百零九电阻r109的一端设有sda-mem端口，第一百零九电阻r109的另一端分别与微控制器u1和三相计量芯片u1a的sda-mem端口连接，第一百零九电阻r109与第一百零八电阻r108电连接。

参照图10，微控制器u1电连接有接口模块，接口模块是与存储模块连接，以将存储模块的信号传输至信号处理模块进行处理，接口模块包括con12的第六连接端口j6，第六连接端口j6的第一引脚和第二引脚连接后与第三电源电压vcc3连接，第六连接端口j6的第三引脚和第四引脚连接后与第三接地端gnd3连接，第六连接端口j6的第五引脚与vcc3_5v端口连接，第六连接端口j6的第六引脚串联第三十八电阻r38后与rxd-gprs端口连接，第六连接端口j6的第六引脚串联第四十电阻r40后与set-z端口连接，第六连接端口j6的第七引脚串联第三十三电阻r33后与rxd-gprs端口连接，第六连接端口j6的第七引脚串联第四十六电阻r46后与txd-gprs端口连接，第六连接端口j6的第八引脚串联第四十二电阻后与set-z端口电连接，第六连接端口j6的第八引脚串联第五十四电阻r54后与txd-gprs端口连接，第六连接端口j6的第九引脚与sta-z端口连接，第六连接端口j6的第十引脚与rst-z引脚连接，第六连接端口j6的第十一引脚与第五十五电阻r55串联后与eve-gprs端口连接，第六连接端口j6的第十二引脚与第六十七电阻r67串联后与eve-gprs端口连接。未知名模块1具有外围电路，如图10所示。

参照11，微控制器u1电连接有传感器模块，传感器模块通过测量供电网的电压和电流以获知电能表是否存在错相和逆向序。传感器模块具有外围电路，如图12所示，传感器模块包括型号均为s-5716acdl0-m3t1u的第九芯片u9、第十芯片u10、第十一芯片u11、第十二芯片u12、第二十一芯片u21以及第二十二芯片u22，第九芯片u9的第二引脚串联第二十六电阻r26后分别与微控制器u1和三相计量芯片u1a的mr_check引脚连接，第二十六电阻r26的一端设有mr_check端口，第二十六电阻r26串联第二十五电阻r25后与vcc_op端口连接，第九芯片u9的第一引脚与vcc_op端口连接，第九芯片u9的第三引脚接地。

第十芯片u10的第二引脚依次串联第三十五电阻r35、第一百五十二电阻r152后与第二十一芯片u21的第二引脚电连接，第十芯片u10的第一引脚与vcc_op端口连接，第十芯片u10的第三引脚接地，第三十五电阻r35和第一百五十二电阻r152的连接节点与第二十六电阻r26和第二十五电阻r25的连接节点连接，第十芯片u10的第一引脚与vcc_op端口连接。

第十一芯片u11的第二引脚依次串联第五十三电阻r53、第一百五十三电阻r153后与第二十二芯片u22的第二引脚电连接，第五十三电阻r53和第一百五十三电阻r153的连接节点与第三十五电阻r35和第一百五十二电阻r152的连接节点连接，第十一芯片u11的第一引脚与vcc_op端口连接，第十一芯片u11的第三引脚接地。

第十二芯片u12的第二引脚串联第五十九电阻r59后与第五十三电阻r53和第一百五十三电阻r153的连接节点连接，第十二芯片u12的第一引脚与vcc_op端口连接，第十二芯片u12的第三引脚接地。

第二十一芯片u21的第一引脚串联第五十八电容c58后接地，第二十一芯片u21的第一引脚与vcc_op端口连接，第二十一芯片u21的第三引脚接地。

第二十二芯片u22的第一引脚电连接于第二十一芯片u21的第一引脚与第五十八电容c58的连接节点，第二十二芯片u22的第一引脚连接有第一百一十电容c110，第一百一十电容c110接地，第二十二芯片u22的第三引脚接地。

参照12，微控制器u1电连接有按键模块，按键模块包括端盖单元和上盖单元，端盖单元用以记录端盖被打开的次数，上盖单元用于记录上盖被打开的次数。端盖单元包括型号为s5875nl-f的第二按钮s2，第二按钮s2设有六个引脚，第二按钮s2的第一引脚与第四引脚连接，第二按钮s2的第一引脚串联第五十八电阻r58后分别与微控制器u1和三相计量芯片u1a的kbtmbox引脚电连接，第二按钮s2的第一引脚依次串联第五十八电阻r58、第一百零四电容c104后接地，第二按钮s2的第一引脚串联第五十一电阻r51后分两路，一路与微控制器u1的vswo引脚电连接，另一路串联第一百零七电容c107后接地，第二按钮s2的第一引脚串联第五十六电容c56后接地，第二按钮s2的第二引脚、第五引脚接地。端盖单元包括kbtmbox端口。

上盖单元包括型号为s5875nl-f的第三按钮s3，第三按钮s3设有六个引脚，第三按钮s3的第一引脚与第四引脚连接，第三按钮s3的第一引脚串联第七十六电阻r76后分别与微控制器u1和三相计量芯片u1a的kcover引脚电连接，第三按钮s3的第一引脚依次串联第七十六电阻r76、第一百零三电容c103后接地，第三按钮s3的第一引脚串联第三十六电阻r36后与微控制器u1的vswo引脚电连接，第三按钮s3的第一引脚串联第五十七电容c57后接地，第三按钮s3的第二引脚、第五引脚接地。上盖单元包括kcover端口。

按键模块还包括第一按键s1以及第四按键s4，第一按键s1的两端并联设置有第六十二电容c62，第一按键s1的一端接地，第一按键s1的另一端串联第五十七电阻r57后与微控制器u1的vswo引脚连接，第一按键s1连接第五十七电阻r57的一端串联第七十七电阻r77后分两路，一路分别与微控制器u1和三相计量芯片u1a的ktura引脚电连接，另一路串联第一百零二电容c102后接地。第四按键s4的两端并联设置有第六十五电容c65，第四按键s4的一端接地，第四按键s4的另一端串联第七十八电阻r78后与微控制器u1的vswo引脚连接，第四按键s4连接第七十八电阻r78的一端串联第七十九电阻r79后分两路，一路分别与微控制器u1和三相计量芯片u1a的kturb引脚电连接，另一路串联第一百零五电容c105后接地，按键模块设有ktura端口、kturb端口、p30端口。通过按动第一按钮s1以使得电能表显示的画面向上滚动，通过按动第四按钮s4以使得电能表显示的画面向下滚动。

本实施例的实施原理为：

通过设置三路电流采样单元和三路电压采样单元以对用户的用电量进行采集，第二芯片u2对采集到的信号转化为数字信号，计算出电能、电流、电压等数据，第二芯片u2通过spi接口将计算得出的电能、电压以及电流等数据传输至微控制器u1，微控制器u1将获取到的数据转化为能与电量阈值信号比较的信号，在微控制器u1监测到用户的可用电量低于阈值时，控制警报模块以发出警报信息，以提供用户及时充值电费，减少因电量不足而发生断电的情况。

本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。