基于单片机的电池供电设备的微功耗设计策略浅析

　　为更好地降低功耗，在许多单片机的内部集成了两套独立的时钟系统，即高速的主时钟和低速的副时钟，在不需要高速运行的情况下，可选用低速的副时钟，维持内部基本的定时要求。某些单片机的主时钟也可通过功能寄存器来重新设定，在满足功能需要的情况下，按一定比例降低主时钟频率，以降低电源功耗。可在程序运行的过程中，通过软件对特殊功能寄存器赋值在线改变时钟频率，或进行主时钟和副时钟切换。

　　d. 尽可能工作在休眠模式

　　为降低功耗，通常单片机都提供多种工作模式，当处于空闲时进入休眠模式，当有一个事件提出中断请求时，可以快速地返回到正常的运行模式，这样既可以保证系统节电，又不影响正常的工作。

　　不同的单片机会有不同的工作模式，如51系列的单片机有空闲模式和掉电模式。在不同的工作模式中，单片机内核中某些功能模块将设置为休眠状态。如MSP430系列单片机有6种不同的工作模式，除了一种是正常的运行模式(active mode)以外，其余五种均是低功耗模式，在这些模式下可以分别将CPU、内部时钟、内部总线、直至内部晶振全部关闭，使单片机的耗电降为最小。只有发生中断请求或复位时，系统被唤醒进入正常运行模式。

　　外部电路的微功耗设计

　　单片机周边电路的微功耗设计十分复杂，对产品的整体耗电而言也非常重要。复杂，庞大的周边电路将会带来很大的电源消耗，因此，应尽量少选用外部电路，尽可能利用单片机内部的资源。

　　作为一个用电池供电的设备而言，其静态功耗最好为几微安～几十微安，由于这部分电流是在待机状态下加在设备上，是常供电电流，在系统不工作的情况下将造成很大的电能浪费。因此在设计中，应该使外部电路最少，并减少外部电路在静态需要供电的部分。同时，还需要考虑以下问题：

　　1. 系统中单片机以外的其它器件尽可能选用静态功耗低的器件，如尽量选用CMOS芯片，少用双极性的晶体管门电路，因为双极性电路需要一个恒定的维持电流，增加了电路的静态功耗。

　　2. 按照芯片的要求，将不用的引脚接至地或者高电平，悬空的输入脚将会增大芯片的静态电流。

　　3. 在IO管脚上尽量少用上拉或下拉电阻，这些电阻将消耗一定的静态电流。

　　4. 数据采集的模拟部分的设计可以采用一种轨对轨(rail-to-rail)的BiCMOS运算放大器，如LMV824用于替代LM324时，电源可低至2.5V，单位带宽到5MHz，仅250μA/通道。

　　5. 设计外部器件的电源控制电路，使外部器件或设备在不工作时关断供电，减少无效功耗。低功耗器件的价格一般稍高一些，如果价格允许，通常都可以找到相应的低电压、低功耗的替代产品。

　　6. 多用电压驱动电路，少用电流驱动电路。例如，要显示运行结果、当前状态或控制信息，通常有LCD显示器、LED显示器两种选择。用LCD输出，一般只有几个微安的电流；而用LED则会有几十毫安的电流。

参考文献:

[1].ROMdatasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/ROM_1188413.html.
[2].80C31datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/80C31_103446.html.
[3].MSP430datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/MSP430_490166.html.
[4].LMV824datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/LMV824_1060319.html.
[5].LM324datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/LM324_1054816.html.