基于單片機的電池供電設備的微功耗設計策略淺析

　　為更好地降低功耗，在許多單片機的內(nèi)部集成了兩套獨立的時鐘系統(tǒng)，即高速的主時鐘和低速的副時鐘，在不需要高速運行的情況下，可選用低速的副時鐘，維持內(nèi)部基本的定時要求。某些單片機的主時鐘也可通過功能寄存器來重新設定，在滿足功能需要的情況下，按一定比例降低主時鐘頻率，以降低電源功耗?？稍诔绦蜻\行的過程中，通過軟件對特殊功能寄存器賦值在線改變時鐘頻率，或進行主時鐘和副時鐘切換。

　　d. 盡可能工作在休眠模式

　　為降低功耗，通常單片機都提供多種工作模式，當處于空閑時進入休眠模式，當有一個事件提出中斷請求時，可以快速地返回到正常的運行模式，這樣既可以保證系統(tǒng)節(jié)電，又不影響正常的工作。

　　不同的單片機會有不同的工作模式，如51系列的單片機有空閑模式和掉電模式。在不同的工作模式中，單片機內(nèi)核中某些功能模塊將設置為休眠狀態(tài)。如MSP430系列單片機有6種不同的工作模式，除了一種是正常的運行模式(active mode)以外，其余五種均是低功耗模式，在這些模式下可以分別將CPU、內(nèi)部時鐘、內(nèi)部總線、直至內(nèi)部晶振全部關閉，使單片機的耗電降為最小。只有發(fā)生中斷請求或復位時，系統(tǒng)被喚醒進入正常運行模式。

　　外部電路的微功耗設計

　　單片機周邊電路的微功耗設計十分復雜，對產(chǎn)品的整體耗電而言也非常重要。復雜，龐大的周邊電路將會帶來很大的電源消耗，因此，應盡量少選用外部電路，盡可能利用單片機內(nèi)部的資源。

　　作為一個用電池供電的設備而言，其靜態(tài)功耗最好為幾微安～幾十微安，由于這部分電流是在待機狀態(tài)下加在設備上，是常供電電流，在系統(tǒng)不工作的情況下將造成很大的電能浪費。因此在設計中，應該使外部電路最少，并減少外部電路在靜態(tài)需要供電的部分。同時，還需要考慮以下問題：

　　1. 系統(tǒng)中單片機以外的其它器件盡可能選用靜態(tài)功耗低的器件，如盡量選用CMOS芯片，少用雙極性的晶體管門電路，因為雙極性電路需要一個恒定的維持電流，增加了電路的靜態(tài)功耗。

　　2. 按照芯片的要求，將不用的引腳接至地或者高電平，懸空的輸入腳將會增大芯片的靜態(tài)電流。

　　3. 在IO管腳上盡量少用上拉或下拉電阻，這些電阻將消耗一定的靜態(tài)電流。

　　4. 數(shù)據(jù)采集的模擬部分的設計可以采用一種軌對軌(rail-to-rail)的BiCMOS運算放大器，如LMV824用于替代LM324時，電源可低至2.5V，單位帶寬到5MHz，僅250μA/通道。

　　5. 設計外部器件的電源控制電路，使外部器件或設備在不工作時關斷供電，減少無效功耗。低功耗器件的價格一般稍高一些，如果價格允許，通常都可以找到相應的低電壓、低功耗的替代產(chǎn)品。

　　6. 多用電壓驅動電路，少用電流驅動電路。例如，要顯示運行結果、當前狀態(tài)或控制信息，通常有LCD顯示器、LED顯示器兩種選擇。用LCD輸出，一般只有幾個微安的電流；而用LED則會有幾十毫安的電流。

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