基于單片機平臺的電池供電設備的微功耗設計

　　低功耗設計策略

　　a. 使內部電路可選擇性地工作

　　一般，設計中不會(huì )用到全部的單片機內部電路，而那些沒(méi)有用到的電路將產(chǎn)生額外的功耗。在需要進(jìn)行微功耗設計的應用中，可以通過(guò)對內部特殊功能寄存器編程，選擇使用不同的功能模塊，對于不使用的功能模塊使其停止工作，減少系統無(wú)效功耗。

　　b. 產(chǎn)品的低電壓設計可以降低產(chǎn)品功耗

　　一般，單片機的工作電壓越高，內部晶體管在放大區的工作時(shí)間也越長(cháng)，單片機的功耗也就越大。由于采用先進(jìn)的芯片生產(chǎn)工藝，使單片機的電壓范圍一般很寬，如可以在1.8V～5V電源電壓范圍內正常工作。為了降低系統功耗，可盡量采用低電壓設計。

　　單片機供電電壓范圍的放寬，可以進(jìn)一步拓寬單片機的應用領(lǐng)域，尤其是便攜式或掌上型設備中，可以放心地使用電池作為電源，而不必關(guān)心放電過(guò)程電壓曲線(xiàn)是否平衡、在低電壓下是否會(huì )影響單片機正常工作，更不必因電池供電而專(zhuān)門(mén)增加穩壓電路，從而可減少大量的功率消耗。

　　c. 在空閑狀態(tài)時(shí)，采用低速時(shí)鐘信號

　　單片機的功耗與其工作頻率成正比，系統運行頻率越高，電源功耗就會(huì )相應增大。圖1所示為Philips公司的80C31單片機Vcc上的電流與主時(shí)鐘頻率的關(guān)系曲線(xiàn)，可以看出隨著(zhù)單片機主時(shí)鐘頻率的增加，其Vcc上的電流也呈線(xiàn)形增加，則其功耗也隨著(zhù)主時(shí)鐘頻率的增加而增加。

　　為更好地降低功耗，在許多單片機的內部集成了兩套獨立的時(shí)鐘系統，即高速的主時(shí)鐘和低速的副時(shí)鐘，在不需要高速運行的情況下，可選用低速的副時(shí)鐘，維持內部基本的定時(shí)要求。某些單片機的主時(shí)鐘也可通過(guò)功能寄存器來(lái)重新設定，在滿(mǎn)足功能需要的情況下，按一定比例降低主時(shí)鐘頻率，以降低電源功耗?？稍诔绦蜻\行的過(guò)程中，通過(guò)軟件對特殊功能寄存器賦值在線(xiàn)改變時(shí)鐘頻率，或進(jìn)行主時(shí)鐘和副時(shí)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(shí)進(jìn)入休眠模式，當有一個(gè)事件提出中斷請求時(shí)，可以快速地返回到正常的運行模式，這樣既可以保證系統節電，又不影響正常的工作。

　　不同的單片機會(huì )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、內部時(shí)鐘、內部總線(xiàn)、直至內部晶振全部關(guān)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(shí)，系統被喚醒進(jìn)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(huì )帶來(lái)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部的資源。