随着社会的不断发展，社会服务意识的不断提高，公共事业收费实现网络化、智能化已经成为一种必然趋势。IC卡预付费电能表作为这一时代的产物，从技术上满足了电力工业对电能的计量，控制与管理提出的越来越高的要求。IC卡预付费电能表作为一种新颖的电能计量收费工具正越来越受到电力部门的欢迎。目前国内的IC卡电能表主要采用逻辑加密卡和CPU卡，在三相预付费电能表的设计中，CPU卡以其高安全性，高可靠性，日益受到电力公司的青睐。本文首先综述了IC卡预付费电能表的发展现状，发展前景，IC卡技术及其应用；然后介绍了本三相CPU卡预付费电能表所满足的技术条件。紧接着对本三相CPU卡表的硬件总体设计方案进行了介绍；并根据功能进行了各硬件单元电路的设计，包括电源单元，计量单元，MCU控制单元，显示单元，通信单元，IC卡单元；然后详细介绍了硬件系统的抗干扰措施。本文重点介绍了一种基于CPU卡和ESAM安全模块的三相预付费电能表方案的设计和实现。介绍了COS及分析了系统的数据安全性，并针对CPU卡电能表的特点，设计了系统的安全体系，定义了卡片的种类及应用流程，设计了卡片结构。最后介绍了电能表的软件实现方法，阐述了软件的总体实现流程和软件的设计思想，详细介绍了CPU卡预付费模块的处理流程。系统在设计时充分考虑了通用性，通过模式字的控制可完成某些功能的增加和屏蔽，从而可以在不改代码的情况下满足不同客户的要求。在预付费电能表的应用过程中，用户卡由用户持有，电力公司对用户卡的使用是不可控的，因此CPU卡作为信息传递的载体，其数据安全性就显得格外重要。CPU卡不仅是电费的载体，同时还可以传递参数，实现各种管理电能表的功能，简化电能表的应用流程。实际应用结果证明，此基于CPU卡的三相预付费电能表运行稳定，抗干扰能力强，读写CPU卡数据实时可靠，应用流程灵活、安全、合理。