近些年来，为了实现对家庭内能源的智能化控制，家庭能源管理系统已经成为研究的热点问题。国内外的部分大型公司已经提出了它们的相关设计产品，并在部分地方进行试点。然而，在我国小区智能化进程中，由于受到大部分城区能源网络比较老化的限制，全面推广小区智能化遇到了诸如能源网络改造工程大、时间久、成本高等问题。本文是针对我国旧式小区能源网络而提出的一款家庭能源管理系统（HEMS），在不需要对现有的能源网络进行大幅度改造的前提下，实现住宅内能源使用的远程管控。本文主要完成了以下几个方面的工作：第一，对本系统进行了系统设计分析，确立了系统的相关功能需求以及系统设计的可行性方案；第二，根据系统设计分析，制定了系统设计的原理框图，并对系统的各模块电路设计提出了相关要求；第三，按照原理框图实现系统的各个模块电路，并使用Cadence软件完成整个系统电路的设计；第四，运用Cadence软件完成对系统的PCB设计；第五，运用Cadence软件完成对系统中高速电路（DDR3电路）的信号完整性仿真；最后，在系统PCB生产以后，完成了对系统的功能测试。本文采用高性能的开关电源为系统的供电，使整个系统的电源满足低噪声、高瞬态响应的要求。系统的电量检测模块采用专用的电能测量芯片，确保了测量的准确性，同时采用多块芯片组合使用，扩展了系统的测量能力。接着利用光耦隔离器件良好的光电隔离性能以及三极管的开关特性，实现了系统与外部传感器的隔离，解决了系统受外界干扰的问题。针对现阶段智能产品对系统存储性能的要求，系统采用DDR3、Flash和SD Card相结合的方式，既保证了系统的运行速度，又保证了系统的存储量。与此同时，系统预留了大量的通信接口，提升了系统的扩展能力。DDR3模块电路的设计是整个系统成败与否的关键问题之一。本文针对DDR3信号传输中可能存在的问题，利用高速电路设计的相关知识，结合Cadence高速电路设计工具，对系统的核心处理器与DDR3的信号传输进行仿真，通过与芯片手册的相关数据进行对比，最终确定了满足芯片噪声容限的相关参数，例如驱动器输出阻抗、信号线的特征阻抗、以及各类信号线的最小间距、线长等。解决了该模块电路的信号完整性问题。经过测试表明：系统的电源部分，除了1.5V的其他电源纹波的峰峰值都不超过100mv，而1.5V电源作为DDR3的供电电源，在实际中测得的值为120mv，小于DDR3芯片手册中要求的150mv，所以系统的电源部分设计满足要求；系统的DDR3电路在实际测试中各信号没有明显的过冲现象，各信号的AC/DC特性满足芯片手册的要求；系统的UART接口电路的信号时序也满足相应芯片手册要求。系统的温度测试表明，系统在-20oC—+50oC的温度范围内均能正常工作，符合系统在实际生活中应用的标准。