RL78/R7F0C004单片机：智能电能表MCU集大成者-单片机综合电路图

近年来随着节能环保的推进，为了实现地方上高效使用能源的智能电网，通过电表来控制各种屋内设备的智能电表正在各地扩大普及。电表正在成为家庭通信的网关，并向着高性能、高功能化前进。

电表从工厂到现场安装，需要内置电池的工作，而只有实时时钟(RTC)工作时的低功耗化就变得尤为重要。另外，为了满足AMR、查表时的红外线通信，预付卡 之间的通信，都需要UART(Universal Asynonous Receiver Transmitter)。

瑞萨电子MCU 产品线中的RL78/R7F0C004单片机，可满足智能电表所需的各种通信方式，并通过内置RTC可实现低功耗。另外，大容量存储器能支持智能电表的高功能化。其他内置的片内振荡器(OCO)、看门狗定时器(WDT) ，LCD驱动控制电路等减少了外置元件数，从而可实现低成本。

本文以RL78/R7F0C004单片机为核心MCU所设计的单相智能电能表，可实现电压和电流检测， 512B串行存储器；数字字符组合液晶显示屏；实现加密解密ESAM模块； RS485和红外通讯电路模块；各种信息输出的输出电路模块；为各工作模块提供工作电源的电源模块； 

基本框图

 

方案优势

• 精确的时间计量 ：满足国标对于时钟全温度范围内精度的要求，由外部的晶体的精度、稳定度 + 补偿措施 /手段 保证，符合

  国网规定（工作温度: -25℃～+60℃），在供电条件下，时钟准确度≤1.0s/d。

• 低功耗：延长工作时间，减小电池容量，可以达到整机功耗为10uA左右；

• 集成度高：提高系统的集成度,降低系统成本，集成IR 编码电路，简化程序设计；

• 集成带温补硬件高精度RTC，省略RTC芯片（8025T）；

• 集成大电流驱动端口，省略外置三极管；

• 内置PLL，外部只需要32.768KHz晶体，省略外置高速晶体；

• 内置数据Flash，减少外置EEPROM的容量；

• 内置2个智能卡端口，符合ISO7816国际标准 ，可以连接两张智能卡 ；

• 内置LCD 4/6/8 COM     52/50/48 SEG；

• 完善的参考设计：可以提供样表供客户测试、评估；

• 其技术指标符合国家电网公司发布的《单相智能电能表技术规范》和南方电网公司发布的《南方电网公司单相电子式电能表技

  术标准》。

R7F0C004特点

• 内置高速（0.04167μs：高速内部振荡器时钟24MHz运行），可选择24MHz(TYP.)、16MHz(TYP.)、12MHz(TYP.)、

• 8MHz(TYP.)、4MHz(TYP.)、或者1MHz(TYP.)。超低速（30.5μs：副系统时钟32.768kHz 运行）的最短指令执行时间。

• ROM：128KB， RAM：8KB

• 内置单电源闪存（有块擦除/编程禁止功能）。

• 支持自编程功能（有引导交换功能/闪存屏蔽窗口功能）。

• 内置片上调试功能。

• 内置上电复位（POR）电路和电压检测电路（LVD）。

• 内置看门狗定时器（能以低速内部振荡器时钟运行）。

• 支持乘除和乘加运算指令。

      - 16位x16位= 32位(无符号数或有正負符号数)

      - 32位x32位= 32位(无符号数)

      -16位x16位+32位= 32位(无符号数或有正負符号数)

• 内置时钟输出/蜂鸣器输出的控制电路。

• 内置十进制校正（BCD）电路。

• I/O端口：65个（N沟道漏极开路：2个）

定时器

• 16位定时器TAU ：8个通道

• 看门狗定时器：1个通道

• 实时时钟：1个通道（校正时钟的输出）

• 12位间隔定时器：1个通道

• 副系统时钟频率测量电路

串行接口

• CSI：1个通道

• UART/UART（支持LIN-bus）：4个通道

• I2C/简易I2C：2个通道

• 智能卡接口 (SMCI) ：2个通道

• 不同电位接口：和1.8V、2.5V、3V工作的器件连接。

• 8/10位分辨率A/D转换器（VDD=EVDD=1.6～5.5V）：4个通道

• 待机功能：HALT、STOP、SNOOZE模式

• 内置比较器

• DMA控制器 ：4个通道

• LCD控制器/驱动器 (能进行内部升压和外部电阻分割的切换)

• 段信号输出: 51 (47) 注

• 公共信号输出: 4 (8) 注     注（）内是使用8 com 时的信号输出个数。

• 电源电压：VDD=1.6～5.5V

• 工作环境温度：TA=–40～+85°C 

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