随着国家智能电网建设的不断推进,尤其是在国家电网提出建设“泛在电力物联网”后,窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)无线通信成为了智能电表的重要研究方向,对智能电表的深入研究与设计具有重大的现实意义以及广阔的市场空间。本文中的单相智能电能表采用了“专用计量芯片+MCU+NB-IoT”的组合方式,以STM32作为主控芯片、以ATM90E26作为电能计量芯片,以BC-95作为NB-IoT无线通信芯片,具有高精度、低功耗的特点,且有效改善了数据传输控制的可靠性,基于蜂窝移动网络,符合建设“泛在电力物联网”的发展趋势。针对当前市场上部分智能电表还不具备在线升级功能,本文在软件部分设计了远程升级子程序,工作人员在主站就可以完成对智能电表的远程升级。与同类产品相比,本设计方案中的电路安全可靠,电能表的总体性能稳定,具有非常广阔的市场前景以及应用价值。首先,介绍了本文的研究背景及意义,并且分析了国内外智能电表的发展现状及趋势。其次,对单相智能电能表的工作原理以及整体方案设计进行了研究。然后,对智能电表硬件设计进行介绍,给出了硬件设计的总体结构框图,并对主要功能模块电路原理图的设计思路及作用等进行了详细分析。基于硬件电路设计,随后介绍了软件设计的总体架构及开发环境,并且以流程示意图的形式对软件的主程序及部分子程序设计进行了分析。最后,按照国家能源局发布的单相智能电能表技术规范中的试验要求,通过试验测试平台,对本文中的单相智能电能表进行了NB-IoT通信验证、远程升级验证、功耗测试及部分准确度试验。试验结果表明,本文中的单相智能电表符合设计规范要求。