电表设计用于220V/50Hz电网，基本电流10A，最大电流40A。主要由计量模块、系统控制模块、数据显示及存贮模块、通讯模块、RTC实时时钟和电源模块组成。
图2：电表设计系统框图。
电压和电流分别由电阻分压器和电流互感器和锰铜分流器取样，取样信号送入计量芯片STPM01，由STPM01对信号进行采样并转换为数字信号，再经过相位校正，计算出电能、电流、电压等数据，STPM01自动选择电流较大的通道计算电能。这些数据通过SPI接口传送给LPC9401。
LPC9401读取计量芯片数据后，完成电能的累计、存储和显示，并输出电能脉冲，实时检测电表工作状态，记录所发生的窃电事件，给出窃电指示信号。通过红外通讯模块实现对电表数据抄读和设置，电源模块为整个系统提供工作电源，电源掉电后，单片机关闭液晶显示，进入完全掉电模式，将功耗降到最低，仅由后备电池维持单片机内部RTC运行。
P89LPC9401资源十分丰富，具有多种总线接口。其SPI接口用于连接STPM01，I2C接口用于LCD显示和EEPROM数据存贮，UART接口用于红外通信，外部中断1用于掉电检测。为降低成本，采用内部RTC为事件记录提供时标，CPU时钟源也采用内部的RC振荡器，通过DIVM寄存器2分频将CPU时钟调整为3.686MHz，以降低系统功耗。采用内部和外部双看门狗的设计，提供系统可靠性。内部看门狗使用独立振荡器，将STPM01设置为外部看门狗，其看门狗复位信号连接到LPC9401的键盘中断口。
STPM01与P89LPC9401接口设计
STPM01的SPI接口是一个两线口，其数据输入输出是同一个管脚，与标准三线SPI口不同。我们采用了图3所示方法连接两芯片。
作为SPI总线主机，LPC9401输出时钟信号，STPM01依照SCLNLC的时钟信号进行通信。为提高抗干扰性能，在连线中串联一个10~100Ω电阻，该电阻与芯片管脚输入电容构成低通滤波器，滤除连线上的干扰。LPC9401读取STPM01数据时，使用片上的SPI模块。而向STPM01写数据时，不使用SPI总线控制模块，而采用软件模拟SPI时序输出数据。这样设计是考虑到电表运行时，LPC9401很少向STPM01写数据，而读数据非常频繁。这种设计充分利用了芯片的资源，提高了程序运行效率。
取样电路设计
电压取样采用电阻分压，考虑到贴片电阻的耐压有限，选用4只200kΩ电阻做分压器。STPM01电压通道最大输入差分电压为±0.3V，对于50Hz交流电，对应有效值为0.21VRMS，输入信号不能大于此最大值，否则会出现削峰。考虑到余量，对于220V额定电压，我们取0.16VRMS，则