引言

　　電子公用儀表與目前使用的傳統機械式和機電式儀表解決方案相比，具有很多優(yōu)勢。無論是氣表、水表、熱表，還是電表，都可以利用電子儀表的如下某些或全部特性：

　　精度更高
　　校準容易
　　防篡改保護
　　自動抄表
　　安全性好
　　先進的計費方式(分時計費和預付費等)
　　電子儀表的設計不一定要采用復雜的實現方式。在本文所介紹的實例中，通過基于單片機(MCU)的脈沖計數器可以大大簡化各類儀表的實現。圖1給出了一種基于MCU的典型計數器的組成框圖。

圖1 帶外部時鐘輸入的MCU 8位或16位定時器

　　精度更高

　　儀表是根據測量精度進行分類的。例如，一個機械式電表的典型精度是2%左右。相比之下，一個普通的電子電表可以達到0.2%的測量精度。如果在儀表設計中使用MCU，那么就能夠通過改變軟件參數調節(jié)測量精度。這樣，只需開發(fā)一個硬件平臺就可以支持多級測量精度，因此可使儀表生產商簡化生產流程，且可為安裝儀表的公用事業(yè)公司帶來良好的規(guī)模經濟。

　　校準容易

　　常規(guī)的機械式儀表包含很多可動的部件。隨著使用時間的延長，這些部件可能需要重新調校，才能使儀表恢復正常狀態(tài)。調校時通常要把儀表拆卸下來并返回廠家進行校準，非常不便。但是通過使用MCU中的非易失性存儲器(EEPROM或Flash)就可以很方便的存儲或更新校準信息，甚至可以設計為采用自動校準的方式。

　　防篡改保護

　　一般來說，公用儀表最大的一個問題就是偷竊現象。在很多情況下，篡改儀表是為了改變測量結果。偷竊問題通常出現在電表上，形式多種多樣。根據電表的類型，某些儀表可能被反接而使電量計數遞減而不是遞增。另外，采用鋼鐵材料作旋轉盤片的老式儀表易受磁體的影響，會因此而減慢旋轉的速度，從而引起錯誤的電量測量結果。可以使用幾個簡單的方法來檢測電子儀表的篡改和偷竊現象。尤其對于電表來說，可以檢測到多種“典型”情況，如：

　　·負載不對稱(回路被接地，導致不對用電進行計量)

　　·電表暫時斷開(或被旁路)

　　·使用永磁體使電流互感器飽和或停止計數器

　　·惡意破壞

　　一旦檢測到篡改現象，我們可以對儀表采取多種防范措施。如果儀表控制供電，它可以將負載的供電斷開。另外，如果儀表具有通信機制，還可以通過點亮指示燈或者電子抄表。

　　電子儀表最大的一個優(yōu)勢就是增加了自動抄表(AMR)功能。這樣一來，就不用派專人去現場登記使用數據，從而可大大節(jié)省開銷。人工抄表是一種勞動密集型的工作，容易出現人為差錯(甚至是賄賂現象)。由于儀表安裝在不同的地方，因此人工抄表無論對于用戶還是對于抄表員來說都是非常不方便的。

　　目前有多種技術可以實現電子儀表的AMR功能，或者改進已有的機械式/機電式儀表。通過下列幾種方式可以實現電子儀表的自動抄表和通信：

　　紅外——通過儀表的面板實現近程紅外LED傳輸;
　　射頻( RF)——近程或遠程通信，如ZigBeeTM協議或蜂窩網絡;
　　通過電話線的數據調制解調方式;
　　電力線載波(PLC)——近程到中程傳輸
　　串口(RS-485)
　　在某些情況下，僅僅通過手持式設備(通過IrDATM協議或者RF方式，最遠通信距離可達幾百英尺)通信就可以實現AMR功能的優(yōu)勢。盡管這種方式仍然需要抄表員到各個儀表安裝現場抄表，但是這種方式能夠確保數據讀取是準確的，并且能夠大大加快抄表過程。此外，ZigBee聯盟正在開發(fā)一種測量方案，能夠使水表、氣表、熱表和電表的制造商之間實現相互合作，通過一種共同的通信媒介發(fā)送使用數據。

　　安全性好

　　隨著測量過程自動化程度的提高，安全數據存儲和通信技術的需求也與日俱增。確保公用事業(yè)部門所收集數據的保密性和完整性是非常重要的。這可以通過MCU自身的內部數據EEPROM或者使用加密算法將數據存儲到儀表外部的方式來實現。另外儀表使用數據的安全通信也值得關注。同樣，可以使用幾種加密算法和握手協議