基于单片机平台的电池供电设备的微功耗设计

　　低功耗设计策略

　　a. 使内部电路可选择性地工作

　　一般，设计中不会用到全部的单片机内部电路，而那些没有用到的电路将产生额外的功耗。在需要进行微功耗设计的应用中，可以通过对内部特殊功能寄存器编程，选择使用不同的功能模块，对于不使用的功能模块使其停止工作，减少系统无效功耗。

　　b. 产品的低电压设计可以降低产品功耗

　　一般，单片机的工作电压越高，内部晶体管在放大区的工作时间也越长，单片机的功耗也就越大。由于采用先进的芯片生产工艺，使单片机的电压范围一般很宽，如可以在1.8V～5V电源电压范围内正常工作。为了降低系统功耗，可尽量采用低电压设计。

　　单片机供电电压范围的放宽，可以进一步拓宽单片机的应用领域，尤其是便携式或掌上型设备中，可以放心地使用电池作为电源，而不必关心放电过程电压曲线是否平衡、在低电压下是否会影响单片机正常工作，更不必因电池供电而专门增加稳压电路，从而可减少大量的功率消耗。

　　c. 在空闲状态时，采用低速时钟信号

　　单片机的功耗与其工作频率成正比，系统运行频率越高，电源功耗就会相应增大。图1所示为Philips公司的80C31单片机Vcc上的电流与主时钟频率的关系曲线，可以看出随着单片机主时钟频率的增加，其Vcc上的电流也呈线形增加，则其功耗也随着主时钟频率的增加而增加。

　　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。