一种带CPU卡座的电能表的制作方法

本发明属于电子电表技术领域，具体涉及一种带cpu卡座的电能表。

背景技术：

传统电能表大都只有数据存储、显示功能的设置，电力局抄表只能手工抄写。部分使用者为了使用需求会采用一些手段进行窃电，影响了电表使用的安全系数，电表存在被窃电风险，影响电网的供电，造成社会能源的浪费。

cpu卡是一种智能卡，卡内的集成电路中带有微处理器cpu、存储单元(包括随机存储器ram、程序存储器rom(flash)、用户数据存储器eeprom)以及芯片操作系统cos。装有cos的cpu卡相当于一台微型计算机，不仅具有数据存储功能，同时具有命令处理和数据安全保护等功能。

因此，有必要提供一种安全系数更高、信息保密度高、使用更加方便安全的电能表。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决目前电能表存在窃电风险、安全系数不高的问题，提供一种带cpu卡座电能表。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

电能表包括壳体，所述壳体内设有数据处理器、cpu卡卡座模块和安全模块、时钟芯片电路，所述数据处理器与cpu卡卡座模块、安全模块、时钟芯片电路连接，所述数据处理器采用fm331x主数据处理器，所述cpu卡卡座模块包括cpu卡卡座电路，cpu卡卡座电路包括card1接线端口，工作电压vdd与电阻r101一端、card1接线端口第1脚依次连接。

进一步，所述card1接线端口的第2、3、4、5脚分别接电阻r102一端、电阻r103一端、电阻r104一端、电阻r105一端，电阻r102另一端、电阻r103另一端、电阻r104另一端、电阻r105另一端分别与数据处理器的43脚、70脚、41脚、69脚连接，电阻r105另一端与电容c64连接后接地；card1接线端口的第6脚接地。

进一步，插卡口card第1脚接热敏电阻rt5一端，热敏电阻rt5另一端分别与card1接线端口、瞬变二极管tvs1连接，瞬变二极管tvs1接地；插卡口card第2脚与热敏电阻rt4一端连接，热敏电阻rt4另一端与稳压二极管zd4的负极、card1接线端口3脚连接，稳压二极管zd4正极接地；插卡口card第3脚与热敏电阻rt3一端连接，热敏电阻rt3另一端与稳压二极管zd3的负极、card1接线端口4脚连接，稳压二极管zd3正极接地；插卡口card第6脚与热敏电阻rt6一端连接，热敏电阻rt6另一端与稳压二极管zd1的负极、card1接线端口2脚连接，稳压二极管zd1正极接地；插卡口card第9脚与热敏电阻rt2一端连接，热敏电阻rt2另一端与稳压二极管zd2的负极、card1接线端口的5脚连接，稳压二极管zd2正极接地。

进一步，cpu卡卡座模块的工作电压vdd由电源模块提供，所述电源模块包括变压器、整流电路和稳压芯片ic3，变压器的输出端与整流电路连接，整流电路输出供电电源vdcc，供电电源vdcc经稳压芯片ic3稳压后输出cpu卡座的工作电压vdd。

更进一步，所述整流电路包括整流桥堆bd1和电解电容ec1，第三线圈的6脚、7脚分别与整流桥堆bd1的输入端3脚、4脚连接，整流桥堆bd1的输出端正极与电解电容ec1的正极连接，整流桥堆bd1的输出端负极与电解电容ec1的负极连接，整流桥堆bd1的输出端正极与电解电容ec1的正极之间的节点输出供电电源vdcc。

更进一步，所述电源模块还包括电源保护电路，所述电源保护电路包括压敏电阻rr1、热敏电阻rt1，火线l线与零线n线之间串接一压敏电阻rr1,压敏电阻rr1的两端分别接变压器的初级线圈的5脚、1脚，压敏电阻rr1与初级线圈的1脚之间还接有热敏电阻rt1。

更进一步，电源保护电路还包括设置在变压器的初级线圈的5脚、1脚之间还设有一与压敏电阻rr1并联的压敏电阻ra，热敏电阻rt1选用mz1106e151～215rm/10d391三脚。采用电源保护电路有电路防雷保护电路，具有防零线接地或零线未接等保护功能，抗干扰性更强。

进一步，所述安全模块包括安全模块esam芯片u3，esam芯片u3的第1脚接地，esam芯片u3的第3脚接mcu芯片的42脚，esam芯片u3的第6脚与电阻r40一端、电容c29一端连接，电阻r40另一端连接mcu芯片第41脚，电容c29另一端接地，esam芯片u3的第7脚接mcu芯片第47脚，esam芯片u3的第8脚与电容c15一端、电容c30一端、电阻r25一端分别连接，电阻r25另一端接mcu芯片第1脚，电容c15另一端、电容c30另一端接地。

进一步，所述时钟芯片电路包括是时钟芯片u7，所述时钟芯片u7的2脚、13脚、6脚分别接数据处理器的19脚、20脚、66脚，所述时钟芯片u7的6脚与电容c7连接后接地，时钟芯片u7的第10脚与电阻r13连接。时钟芯片u7采用rn8025t，mcu即数据处理器的时钟为内部时钟，rn8025t的时钟为外部时钟，原理一样。外部时钟芯片具有温度补偿作用，相对要准确。当内部时钟与外部时钟比较相差大些时，mcu以外部时钟为准进行校对修正。两者结合才是最好的，因为mcu的内部时钟容易受外界环境温度、电磁干扰的非常特殊情况下产生较大变化，如变慢或变快，甚至时钟错乱。

进一步，所述电能表还设有备用时钟芯片u2，所述时钟芯片u2的1脚、8脚、3脚分别接数据处理器的19脚、20脚、66脚。备用时钟芯片u2的设置是为了避免时钟芯片u7因成本高或者断货或者等特殊原因引起的停用、不工作时使用。

本发明与现有技术相比，有益效果是：本电能表具有防窃电功能，使用安全系数更高，更加节约社会能源；采用cpu卡座模块，具有信息处理能力强，信息存储安全等特性；具有防雷保护功能，抗干扰性更强，减少电流波动引起的电能表元器件损耗的风险。

附图说明

图1是cpu卡座电路的接口电路；

图2是cpu卡座电路的cpu卡连接电路；

图3是数据处理器电路图；

图4是电源电路；

图5是安全模块电路；

图6是是时钟芯片电路；

图7是备用时钟芯片电路。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。

如图1-3所示，电能表包括壳体，所述壳体内设有数据处理器、cpu卡卡座模块和安全模块，所述数据处理器与cpu卡卡座模块、安全模块连接，所述安全模块包括安全模块esam芯片u3，所述cpu卡卡座模块包括cpu卡卡座电路，cpu卡卡座电路包括接口card1，cpu卡卡座电路包括card1接线端口，工作电压vdd与电阻r101一端、card1接线端口第1脚依次连接。card1接线端口的第2、3、4、5脚分别接电阻r102一端、电阻r103一端、电阻r104一端、电阻r105一端，电阻r102另一端、电阻r103另一端、电阻r104另一端、电阻r105另一端分别与数据处理器的43脚、70脚、41脚、69脚连接，电阻r105另一端与电容c64连接后接地；card1接线端口的第6脚接地。插卡口card第1脚接热敏电阻rt5一端，热敏电阻rt5另一端分别与cup卡电源caedvcc、瞬变二极管tvs1连接，瞬变二极管tvs1接地；插卡口card第2脚与热敏电阻rt4一端连接，热敏电阻rt4另一端与稳压二极管zd4的负极、cardrst端口连接，稳压二极管zd4正极接地；插卡口card第3脚与热敏电阻rt3一端连接，热敏电阻rt3另一端与稳压二极管zd3的负极、cardclk端口连接，稳压二极管zd3正极接地；插卡口card第6脚与热敏电阻rt6一端连接，热敏电阻rt6另一端与稳压二极管zd1的负极、cardio端口连接，稳压二极管zd1正极接地；插卡口card第9脚与热敏电阻rt2一端连接，热敏电阻rt2另一端与稳压二极管zd2的负极、cardkey端口连接，稳压二极管zd2正极接地。

热敏电阻rt2、热敏电阻rt3、热敏电阻rt4、热敏电阻rt5、热敏电阻rt6采用正温度系数热敏电阻ptc，稳压二极管zd1、稳压二极管zd2、稳压二极管zd3、稳压二极管zd4采用5.5v大小，瞬变二极管tvs1采用p6smb6.0ca。电阻r102-r105只有卡表才贴。

如图4所示，cpu卡卡座模块的工作电压vdd由电源模块提供，所述电源模块包括变压器、整流电路和稳压芯片ic3，变压器的输出端与整流电路连接，整流电路输出供电电源vdcc，供电电源vdcc经稳压芯片ic3稳压后输出cpu卡座的工作电压vdd。其中，整流电路包括整流桥堆bd1和电解电容ec1，第三线圈的6脚、7脚分别与整流桥堆bd1的输入端3脚、4脚连接，整流桥堆bd1的输出端正极与电解电容ec1的正极连接，整流桥堆bd1的输出端负极与电解电容ec1的负极连接，整流桥堆bd1的输出端正极与电解电容ec1的正极之间的节点输出供电电源vdcc。

电源模块还包括电源保护电路，所述电源保护电路包括压敏电阻rr1、热敏电阻rt1，火线l线与零线n线之间串接一压敏电阻rr1,压敏电阻rr1的两端分别接变压器的初级线圈的5脚、1脚，压敏电阻rr1与初级线圈的1脚之间还接有热敏电阻rt1。电源保护电路还包括设置在变压器的初级线圈的5脚、1脚之间还设有一与压敏电阻rr1并联的压敏电阻ra，热敏电阻rt1选用mz1106e151～215rm/10d391三脚。

变压器初级线圈输入为标准的220vac，而次级线圈输出到整流桥堆bd1为8v/220ma，压敏电阻rr1选用s20k420压敏电阻，电容ec1选用1000uf/35v/wl12.5*25，整流桥堆bd1选用mb10smbs。

安全模块包括安全模块esam芯片u3，esam芯片u3的第1脚接地，esam芯片u3的第3脚接mcu芯片的42脚，esam芯片u3的第6脚与电阻r40一端、电容c29一端连接，电阻r40另一端连接mcu芯片第41脚，电容c29另一端接地，esam芯片u3的第7脚接mcu芯片第47脚，esam芯片u3的第8脚与电容c15一端、电容c30一端、电阻r25一端分别连接，电阻r25另一端接mcu芯片第1脚，电容c15另一端、电容c30另一端接地。电容c15与电容c30起着滤波作用。esamclk与mcu的41脚和esam的7脚连接。

esam芯片u3选用esamsop8型号，电阻r40选用51r5％0603，电阻r25选用10r5％0603，电容c29选用20pf5％0603，电容c15选用10uf，电容c30选用100nf10％0603。

钟芯片电路包括是时钟芯片u7，所述时钟芯片u7的2脚、13脚、6脚分别接数据处理器的19脚、20脚、66脚，所述时钟芯片u7的6脚与电容c7连接后接地。时钟芯片u7选用8025tsop-14，电容c7选用100nf10％0603，电阻r13选用1k5％0603。

电能表还设有备用时钟芯片u2，所述时钟芯片u2的1脚、8脚、3脚分别接数据处理器的19脚、20脚、66脚。

以上为本发明的优选实施方式，并不限定本发明的保护范围，对于本领域技术人员根据本发明的设计思路做出的变形及改进，都应当视为本发明的保护范围之内。