先進的計費方式

　　電子儀表已經可以根據使用時段(Time of Use，TOU)分時計費了。TOU分別設定高峰期(使用率較高)和非高峰期(使用率較低)時段。TOU收費有多種好處。首先，如果用戶在非高峰期使用，則可以享受較低的價格。其次，由于高峰期的用戶要支付較高的使用價格，TOU計費方式很自然地就在較大程度上降低了高峰期的使用。鋪設新的公用基礎設施的投資是相當高的。TOU計費有助于分流高峰期的使用需求，在用戶需求不斷增長的情況下保持一種穩定的容量。要想實現TOU計費，儀表內部需要設置實時時鐘和日歷(Real TimeClock and Calendar，RTCC)，全天跟蹤用戶的使用情況。電子儀表通過軟件或者使用外部設備很容易實現RTCC功能。

　　最新出現的計費方式是預付費。這一功能主要是在電表中實現的。用戶可以使用磁卡提前購買一定的電量，然后將磁卡插入電表中，使電表在一定的時間段內向指定的負載供電。預付費方式降低了公用事業公司計費和抄表的成本，也有助于幫助用戶計劃每月的開支。

　　所有上述的收費方式都是建立在公用儀表基本功能基礎之上的。這樣看來儀表的研發時間似乎要增加了，因為研發包括兩個部分：基本的儀表功能，以及防篡改、AMR、安全性和計費方式等新增功能。接下來，本文要介紹如何把基本的儀表功能設計簡化為一個簡單的脈沖計數器，而將主要工作放在用戶接口的設計上。大部分MCU都能夠通過內部定時器對I/O引腳的外部時鐘輸入進行計數。某些MCU的定時器能夠在低功耗模式下進行計數，而當定時器溢出時喚醒器件。這種功能非常靈活，因為氣表、水表和熱表可能沒有本地電源，而是采用電池進行供電。

　　氣表和水表

　　氣表和水表是設計起來最簡單的儀表。這兩種表都采用機械裝置來測量氣流或水流，它們的輸出通常是一個旋轉軸(氣表中)或者一個旋轉磁鐵(水表中)。圖2給出了氣表的結構框圖。氣表的輸出軸上有一個帶槽的圓盤和一個能夠輸出脈沖流的反光器。每個脈沖表示一定量的氣流。水表內部通常采用旋轉磁鐵和霍耳效應傳感器，每當磁鐵通過的時候，這種傳感器就能夠產生輸出脈沖。氣表和水表的脈沖流都可以連接到MCU內部計數器的時鐘輸入端。氣表和水表設計中的一大挑戰就是它們附近一般都沒有交流電源。這意味著必須用電池或太陽能供電。太陽能電池十分昂貴，會額外增加安裝儀表的機械成本。本文的設計方案采用一個低功耗MCU，它能夠對脈沖進行計數，周期性地將數據保存到非易失性存儲器中，每月上傳一次計費信息。圖2中給出的實例是采用了Microchip公司的PIC16F9xx系列MCU。這一系列的MCU擁有4～8KB的Flash程序存儲器、最多336字節的RAM、256字節的數據EEPROM，內置8MHz的晶振、10位A/D，具有I2C、SPI、USART接口，能夠驅動顯示168個像素。這些功能再加上低功耗特性(休眠模式下典型電流O.5uA，1MHz下典型電流為190uA)使得這種MCU十分適用于采用電池供電的氣表和水表。