随着我国经济的飞速发展，能源消耗日益增加。根据《BP世界能源统计年鉴2014》显示，中国是世界最大的能源消费国家，2013年占全球消费量的22.4%，以及全球净增长的49%，资源浪费、不合理利用资源现象突出，由此而导致的环境污染问题也愈发受到社会的关注。电能是我国主要的能源之一，是人民生活和国民经济的重要保障。因此，节约电能、高效使用电能对社会经济和环境问题有着积极的影响。在上述背景下，智能电表作为用户端和电网的桥梁，不仅在计量有功电能方面要具备高准确度，使交易双方买卖公平，而且支持复费率和分时段功能，引导用户改变用电陋习，从而达到节约电能、高效用电的目的。本课题实现了以专用计量芯片RN8209和控制器STM32为核心的单相智能电表，不但提高了有功电能计量精度，而且相比较传统的电能表，它提供了RS485双向通信接口，可实现远程集抄、分时段费率、配电网状态监控及数据存储等特色功能，应用较广泛。本文主要内容如下：1.提出了智能电表整体设计方案。从功能需求方面对智能电表进行了整体结构分析，以此为基础设计了智能电表的硬件系统框图；详细分析了电表系统的运行机理及所要实现的具体功能；对智能电表主要硬件模块进行了芯片选型及详细的原理分析。2.制定了单相智能电表硬件设计方案。详细分析了信号采样原理和相关电参数计算原理，研究了电能计量芯片RN8209内部结构和工作机理；设计了采样信号衰减滤波电路，实现了将负载线路大电压、大电流变换成计量芯片可接受的电压信号功能；根据智能电表的功能需求,确定了主控制器的具体型号，并完成了主要功能模块电路设计，分别为电源模块、存储模块、时钟模块、显示模块、双向通信模块和JTAG接口电路的设计；最后分析了智能电表硬件抗干扰措施。3.制定了单相智能电表软件设计方案。以KEIL软件为实验开发平台，利用C语言编写了智能电表控制系统程序，主要包括：主程序、计量模块子程序、SPI通讯子程序、存储模块子程序及RS485通讯模块子程序等，程序采用模块化编写方式，可读性好，可移植性强；最后分析了系统软件抗干扰措施。4.单相智能电表调试和实验分析。在实验室搭建的测试平台基础上，详细介绍了各个功能模块的硬件电路测试及软件调试过程；以实验室现有电气设备为负载，对智能电表进行了有功电能计量、数据显示及存储、双向通信等性能测试。实验结果表明，设计的单相智能电表可以准确、可靠地测量家庭用电量，计量精度可达到0.5级；基于双向通信功能，可实现远程集抄、在线监控、数据存储预期目标。