Philips89LPC900系列单片机的低功耗分析与设计
LPC900 FLASH单片机低功耗详解
以上寄存器的详细描述请参见《LPC900 系列 Flash 单片机应用技术》一书，或相关技术手册： /philips/lpc900/p89lpc932/P89LPC932_user_cn.pdf
广州周立功单片机发展有限公司
Tel: (020)38730976 38730977
由表 3 可得：系统消耗电流随着晶振频率的降低而降低。
3
正常供电模式，不同电压下的功耗测量
测量环境：DP- 932 测试板，内部 RC 振荡(7.373MHz)。 测量工具：Agilent 34401A 数字万用表。 测试芯片：P89LPC932 测试电压范围：2.4V->3.6V 测试程序见示例程序 1。 表 4 不同电压下的系统功耗 电压值 系统电流 最初测量值 2.4V 2.5V 2.6V 2.7V 2.8V 4.332 4.620 4.808 5.020 5.250 稳定值 4.318 4.591 4.780 4.988 5.224 单 位 mA mA mA mA mA
5.332 5.833 6.110 6.384 6.718 6.890 7.360 7.482
图 1 芯片供电电压与系统电流曲线图（7.373MHz） 根据表 3、图 1，可以很清晰地发现：芯片的电流量随供电电压的增长而增长。
4
完全掉电模式下，如何使芯片的系统电流低于 1uA
测量环境：DP- 932 测试板，电压 3V，内部 RC 振荡。 测量工具：Agilent 34401A 数字万用表。 测试芯片：P89LPC932
广州周立功单片机发展有限公司 MOV MOV MOV MOV MOV MOV MOV MOV ACALL MOV MOV MOV RET P2M2,#0x00 P3M1,#0x00 P3M2,#0x00 P0,#0xff P1,#0xff P2,#0xff P3,#0xff WDCON,#0xE0 Delay AUXR1,#0x80 PCONA,#0xff PCON,#0x03
飞利浦单片机选型指南
ＸＴＡＬ１／Ｐ３．１ 2
１６字节可擦除页规格。
ＣＬＫＯＵＴ／ＸＴＡＬ２／Ｐ３．０ 3
● ２个１６位定时／计数器（ＬＰＣ９０１的定时器０可作为ＰＷＭ输出）。 ● 模拟比较器：２个（ＬＰＣ９０２／９０３／９０４），１个（ＬＰＣ９０１）。
ＲＳＴ／Ｐ１．５ 4
● ２路输入的Ａ／Ｄ转换器／１个ＤＡＣ输出，可选择参考源（ＬＰＣ９０４）。
功能部件 ＵＡＲＴ，ＲＴＣ，ＫＢＩ
ＡＤＣ／ＤＡＣ ＣＭＰ ＰＷＭ
１２８Ｂ
８脚
１Ｋ
功能部件 ＵＡＲＴ，ＲＴＣ，ＫＢＩ
ＡＤＣ／ＤＡＣ ＣＭＰ ＰＷＭ
ＳＰＩ、Ｉ２Ｃ
１６脚 １４脚
２５６Ｂ ２Ｋ １Ｋ １２８Ｂ
功能部件 ＵＡＲＴ，ＲＴＣ，ＫＢＩ
ＡＤＣ／ＤＡＣ ＣＭＰ ＰＷＭ
ＳＰＩ、Ｉ２Ｃ ＩＳＰ
８Ｋ ４Ｋ ２５６Ｂ ２０脚 ２Ｋ
在程序运行时改变代码。 ● ６４脚ＬＱＦＰ封装。 ● ＤＰ－９４０１开发套件。
智能卡水表 ／ 气表“单片”解决方案
Ｐ８９ＬＰＣ９１０２／９１０３／９１０７ Ｆｌａｓｈ单片机
０４ ● １２８字节 ＲＡＭ数据存储器。１ｋＢ可字节擦除的Ｆｌａｓｈ程 序存储器，组成２５６字节扇区和１６字节擦除页规格。
13 Ｐ０．２／ＣＩＮ２Ａ／ＫＢＩ２ 12 Ｐ０．４／ＣＩＮ１Ａ／ＫＢＩ４ 11 Ｐ０．５／ＣＭＰＲＥＦ／ＫＢＩ５ 10 ＶＤＤ
9 Ｐ１．０／ＴＸＤ
8 ＣＬＫＯＵＴ／ＸＴＡＬ２／Ｐ３．０
Ｐ２．２／ＭＯＳＩ 1 ＳＰＩＣＬＫ／Ｐ２．５ 2
● Ｆｌａｓｈ保密位可防止程序被读出。 ● 在应用中编程（ＩＡＰ－Ｌｉｔｅ）和字节擦写功能使得程序存储器可用于非易
失性数据的存储。 ● 实时时钟可作为系统定时器。 ● ２个模拟比较器。可选择输入和参考源。 ● ＳＰＩ通信端口、４个键盘中断输入。 ● 选择片内振荡和片内复位时可多达１２个Ｉ／Ｏ口。 ● １４脚ＴＳＳＯＰ和ＤＩＰ封装。
单片机系统的低功耗设计策略
优化算法和软件
采用低功耗算法和 优化软件，降低系 统运行时的功耗。
加强散热设计
采用合理的散热设 计，防止过热导致 的功耗增加。
低功耗设计挑战与展望
面临的挑战
技术限制：低功耗设计需要采用更先进的芯片制造技术和设计方法，可能受到技术 限制。
系统复杂性：低功耗设计需要对系统进行全面的优化，系统复杂性较高。
低功耗设计挑战与展望
• 测试和验证：低功耗设计的测试和验证需 要采用特殊的工具和方法，增加了测试和 验证的难度。
低功耗设计挑战与展望
01
未来展望
02
发展新的低功耗器件和架构：随着技术的不断发展，未来将开发出更 加高效的低功耗器件和架构。
03
完善低功耗设计方法学：未来将进一步完善低功耗设计方法学，提供 更加全面的低功耗设计解决方案。
单片机系统的低功耗设计策 略
汇报人： 2023-12-15
目录
• 单片机系统低功耗设计概述 • 硬件低功耗设计策略 • 软件低功耗设计策略 • 综合低功耗设计策略 • 低功耗设计实践案例分析 • 总结与展望
01
单片机系统低功耗设计概述
低功耗设计的重要性
01
02
03
延长系统工作时间
低功耗设计可以显著降低 单片机系统的功耗，从而 延长系统的连续工作时间 。
低功耗模式切换策略
空闲模式
关闭不使用的模块和接口，降低 系统的功耗；设置系统时钟频率 和电压，以适应系统的需求。
工作模式
根据系统需求，开启相应的模块 和接口，保证系统的正常运行； 合理分配系统资源，避免资源的 浪费。
动态功耗管理策略
动态电压调整
根据系统负载的变化，动态调整系统的电压，以降低 系统的功耗。
LPC900系列单片机掉电检测应用设计
ORG 0000H
AJMP MAIN
ORG 002BH
AJMP PDOWN
MAIN: MOV
MOV
ANL
ORL
MOV
MOV
MOV
MOV
MOV
MOV
MOV
MOV
ANL
MOV
SETB
SETB
MOV
READD: MOV
WAIT1:
MOV
ANL
JZ
MOV
ANL
MOV
MOV
XRL
JNZ
INC
CJNE
CMPOK: SETB
-1-
广州周立功单片机发展有限公司 TEL(020)38730976 38730977 FAX:38730925
的掉电复位将使器件无法工作 LPC900 系列单片机可以正常工作的电压范围是 2.4V—3.6V 而掉电检测的门限电压是 2.7V 也就是说
当发生掉电中断的时候 程序员必须得保证中断服务程序能够在 VDD 从 2.7V 降到 2.4V 这段时间 t 内能够完成 相应操作 但由于硬件系统的不同 这个时间 t 也有着相当大的浮动范围 所以在编写这类中断服务程序的时 候一定要集合具体的硬件环境 做比较具体的测试才行 可参照设计实例
;写入的测试数据 ;保存数据的个数
ERROR RIGHT PWLED
BIT P0.7 BIT P0.6 BIT P2.6
;比较结果错误指示灯 ;比较结果正确指示灯 ;进入掉电中断提示灯
-5-
广州周立功单片机发展有限公司 TEL(020)38730976 38730977 FAX:38730925
;
数据 所以数据校验错误 红灯亮 当拔掉电源后
P89LPC900系列8脚低功耗单片机介绍
P89LPC901/902/903 Flash单片机概述P89LPC901/902/903是一款单片封装的微控制器，适合于许多要求高集成度、低成本的场合。
可以满足多方面的性能要求。
P89LPC901/902/903采用了高性能的处理器结构，指令执行时间只需2到4个时钟周期。
6倍于标准80C51器件。
P89LPC901/902/903集成了许多系统级的功能，这样可大大减少元件的数目和电路板面积并降低系统的成本。
主要特性1KB Flash程序存储器，具有256字节可擦除扇区、16字节可擦除页规格。
单个字节擦除功能使任何字节可用非易失性数据的存储。
128字节RAM数据存储器。
2个16位定时/计数器(P89LPC901的定时器/计数器可作为PWM输出)。
23位的系统定时器，可用作实时时钟。
2个模拟比较器(P89LPC902和P89LPC903，P89LPC901只有一个模拟比较器)。
增强型UART。
具有波特率发生器、间隔检测、帧错误检测、自动地址识别和通用的中断功能(P89LPC903)。
高精度的内部RC振荡器时不需要外接振荡器件。
可选择RC振荡器选项并且其频率可进行很好的调节。
操作电压VDD范围为2.4～3.6V。
I/O口可承受5V(可上拉或驱动到5.5V)。
工业级应用中，它们的引出管脚为1、8和4脚对应的V DD、V SS和复位脚。
选择片内振荡和片内复位时可多达6个I/O口。
8脚SO-8封装。
附加特性当操作频率为12MHz时，除乘法和除法指令外，高速80C51 CPU的指令执行时间为167~333ns。
同一时钟频率下，其速度为标准80C51器件的6倍。
只需要较低的时钟频率即可达到同样的性能，这样无疑降低了功耗和EMI。
在应用中编程(IAP-Lite)和字节擦写功能使得程序存储器可用于非易失性数据的存储。
串行Flash在电路编程(ICP)允许利用商用EPROM编程器实现简单代码的编程。
Flash保密位可防止程序被读出。
P89LPC900_MS
P89LPC900在高精度模数转换场合的应用1 概述PHILIPS的P89LPC900系列FLASH单片机部分型号提供了8位精度的AD转换器，为许多控制系统带来方便，诸如温度控制、运动控制等，在MCU发出控制指令后，常常需要将执行机构的情况反馈给MCU，从而构成一个闭环系统，达到精细控制的目的。
这一检测过程一般由各种传感器完成，在某些对成本有高要求的场合，为了控制成本，也常使用一些简单的分立元件替代数字传感器，通常送到MCU接口的都是一些经过处理的电压信号，内带ADC的芯片能够简化设计，并使成本进一步降低。
一般来说，8位的AD精度已经足以应对，但是在一些对精度要求比较高的场合，可能会需要10位或者更高精度，细心的用户通过仔细研究P89LPC900单片机的特点，发现P89LPC900系列单片机ADC的特点非常适合进行ADC过采样，本文正是结合P89LPC900的特点，介绍该单片机在高精度模数转换场合的应用，以及使用过采样技术需要满足的条件和需注意事项。
使这种低成本高精度的AD 技术得以应用。
2 ADC过采样简单介绍2.1过采样过程使用特殊的信号处理技术可以用来提高测量的精度，在模数转换过程常用一种“过采样和抽取”的方式来得到较高的精度，“过采样和抽取”的理论推导过程相当的复杂，但是应用却非常的简单，这个过程一般分三步：第一步、高速（相对于输入信号）采样模拟信号；第二步、数字低通滤波；第三步、抽取数字序列。
第二步是为了降低每次采样值的波动，并不增加精度，只有过采样和抽取才能相应的提高精度。
采样要满足奈奎斯特定理，这个本文就不再累叙，过采样技术需要大量的采样，每增加一位精度就要过采样4倍。
过采样频率与采样频率的关系如下式f过采样= 4n f采样公式2-1 过采样频率公式为了尽可能真实的重现输入信号，这么多次的采样必须要有保证。
下面以几个图简单的描叙一下过采样如何提高精度。
图2.1 过采样过程图解从图2.1中a可以看出8位精度的测量值可能存在0.5的误差，而进行过采样、抽取之后如图2.1中c，得到的值准确的重现了输入信号。
LPC900_1
LPC900系列单片机轻松上手1 概述LPC900 FLASH单片机，是PHILIPS公司推出的一款高性能、微功耗51内核单片机，主要集成了字节方式的I2C总线、SPI总线、增强型UART接口、比较器、实时时钟、E2PROM、AD/DA转换器、ISP/IAP在线编程和应用中编程等一系列有特色的功能部件。
LPC900系列单片机提供从8脚DIP到28脚的PLCC等丰富的封装形式，可以满足各种对成本、线路板空间有限制而又要求高性能、高可靠性的应用。
且其具有高速率（6倍于普通51单片机），低功耗（完全掉电模式功耗低于1uA），高稳定性，小封装，多功能（内嵌众多流行的功能模块），多选择等特点（该系列有多款不同封装，不同价位，不同功能的型号供用户选择）。
2 系统介绍一个单片机系统的开发应用，自然离不开硬件设计和软件设计。
一般情况下，编译器、仿真器和编程例程（汇编语言）如下：;************************************************* ;文件名：L_Light.ASM;功能：点亮LED ，并控制其闪烁。
软件控制延时 ;*************************************************P2M1 EQU 0A4H ;定义特殊功能寄存器 P2M2 EQU 0A5HLEDCON BIT P2.6 ;定义LED 控制端口ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0100H MAIN:MOV P2M1,#040H ;设置P2口输出方式 MOV P2M2,#040H ;------------------------------------------ ;延时程序 MAIN_L1: MOV R7,#5 MAIN_L2: MOV R6,#0 MAIN_L3: MOVR5,#0DJNZ R5,$ DJNZ R6,MAIN_L3 DJNZ R7,MAIN_L2 ;------------------------------------------ CPL LEDCON;取反LEDCON ，控制LEDCON 闪烁SJMP MAIN_L1END;************************************************* 相应C51程序;************************************************* ;文件名:L_Light.C;功能:点亮LED ，并控制其闪烁。
一种新颖的低功耗、强移动性的密码锁设计
一种新颖的低功耗、强移动性的密码锁设计摘要：本文介绍一种基于单片机控制的电子密码锁设计。
本系统由p89lpc900系列单片机、矩阵键盘和报警系统组成。
系统能完成电子控制开锁、超时报警、超次锁定、管理员解密和修改用户密码的基本功能。
除上述基本的密码锁功能外，还具有节电模式、掉电存储、按键中断唤醒等功能。
该系统结构简洁、成本低、体积小，功能实用。
abstract： this article describes an electronic coded locks based on single-chip microcomputer control. the system consists of p89lpc900 family of microcontrollers， matrix keyboard， and alarm system. the system can complete the electronic control lock， timeout alarm， more than times be locked， administrator decrypt and modify user password. in addition to the basic lock function， but also has a power saving mode， power-down storage， key interrupt wake-up functions. the system is simple structure， low cost， small volume， functional and practical.关键词： p89lpc922；e2prom；密码锁；矩阵键盘；l9110key words： p89lpc922；e2prom；coded lock；matrix keyboard；l9110中图分类号：ts914．2；tp368．1 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2013）05-0183-020 引言随着科技的发展，人们生活节奏的加快，传统的机械锁需携带多把钥匙，因此使用极不方便。
Philips89LPC900系列单片机的低功耗分析与设计
０引言单片机技术已在工程实践与研究中得到广泛应用。
由于用户与市场的需要，设计者在关心单片机系统的高效性与可靠性同时，越来越关心系统的低功耗特性。
一些系统由于工作条件特殊，需要长期在野外或地下工作，必须使用电池供电（像矿井下的数据采集系统、野外工作的传感器系统），系统的低功耗设计显得尤为重要。
低功耗产品的优势在于：（１）低功耗产品可由电池长期供电，无需人工更换电源，方便易用，也便推广。
（２）低功耗产品不仅节约能源，也可延长产品使用寿命，降低维修费用。
１单片机低功耗设计的原理现代的单片机大多基于ＣＭＯＳ工艺制作，要对单片机的功耗进行理论分析，就要对最基本的ＣＭＯＳ电路进行功耗分析。
图１是ＣＭＯＳ电路中最基本的ＣＭＯＳ反相器，它由两个增强型ＭＯＳ管组成，Ｔ１是ＮＭＯＳ型驱动管，Ｔ２是ＦＭＯＳ型负载管，两个栅极连在一起的输出端是非的逻辑关系。
在稳定状态时，两管总处在一个导通，另一个必为截止的状态，这时在门电路中没有从Ｖｄｄ到Ｖｓｓ的通路，电源向反相器提供的电流为截止电流，因此功耗很小，而在切换状态时，反相器向负载电容充电，或负载电容向反相器充电，这时的功耗大大增加。
因此，ＣＭＯＳ电路的功耗可分为静态功耗和动态功耗［１］［２］。
电路在稳定状态时功耗为静态功耗Ｐ静＝ＶｄｄＩ，电路在转换状态时产生动态功耗Ｐ动＝ＶｄｄＩ＋Ｖ２ｄｄｆＣ。
忽略数值较小的静态功耗，系统总的功耗即为：Ｐ∑＝∑ＡｇＶ２ｄｄｆＣ。
其中：ｆ为时钟频率，Ａｇ为门的活跃因数，等于切换次数除于周期，Ｖｄｄ为工作电压。
由上分析看出，影响系统功耗最大的因素是工作电压Ｖｄｄ，其次是时钟频率ｆ与门的活跃因素Ａｇ。
因此在系统设计时，降低系统功耗的措施有：（１）系统设计时，要尽量选择工作电压较低的单片机。
（２）对一些不需要很高工作频率的系统，可以降低单片机的时钟频率，以减少功耗。
（３）尽量减少单片机活动门的数量，去掉不必要的功耗。
（４）设计系统的外围电路时，要尽量选择功耗较低的产品。
LPC900单片机SPI互为主从模式详解
4
BRGR0=0xF0;
// setup BRG for 9600 baud @ 7.373MHz internal RC oscillator
BRGR1=0x02;
BRGCON = 0x03;
// enable BRG
}
//---------------------------------//功能：SPI 接口初始化（初始化为主机）
//----------------------------------
void SPI_Init()
{
P2M1=0x00;
P2M2=0x00;
SPCTL=0x50;
//SSIG=0,SPIEN=1,MSTR=1;
SPSTAT=0xC0;
//清除 SPSTAT 中的标志位
}
//----------------------------------
#include "reg932.h"
#define uchar unsigned char
sbit KEY=P2^0;
sbit SLAVE=P2^1;
void UART_Init();
3
void SPI_Init(); void Delayms(uchar n); //---------------------------------//功能：主函数 //---------------------------------main() {
LPC900 单片机的 SPI 接口主要由 4 个引脚构成：SPICLK、MOSI、MISO 及/SS（可参见图 1）。
图 1 LPC900 系列单片机 SPI 接口引脚分布简图
LPC900 单片机的 SPI 接口使用简单，只需用到 3 个寄存器，见表 1：
射频数传模块中LPC900系列单片机的应用分析
软 件 开 发 及 调 试
◇ 数 传模 块 软件 基本结 构 射 频 传 输 芯 片Ｃ １０ 具 有 ３ 状 态 ：Ｉ Ｅ Ｃ０ ０ 种 Ｄ Ｌ （ 闲） Ｘ （ 收数 据） Ｘ （ 空 ，Ｒ 接 ，Ｔ 发送 数据） 。整 体 上看 ，这 是个具 有３ 状态 的状 态 机模 型 ，状 态 种 之 间的相互 转换 见 图２ 。模 块主 程序 除 了完成 基 本 的芯 片初 始 化工 作 外 ，程 序 的运 行 主要 是 根
据 在 Ｃ １０ 的 Ｄ Ｌ Ｃ ０ ０ Ｃ Ｋ管 脚 产 生 的 中 断 ， 由 中 断 管 理 程 序 进 行 状 态 检 测 及 切 换 ， 并 执 行 相 应 的 中 断操作 ？
造 的 可编 程 、半 双 工 超 高 频 单 片 收发 器 芯 片 ， 电路 工 作 在 ＩＭ频 段 （０ ￣ ０ ｚ。通 过 串 Ｓ ３ ０ １０ ０ＭＨ ） 行 接 口编程 ，其 主要 的 工作 参 数 能 够 根据 不 同 应 用 场 合需 要 灵 活方 便 地 设定 。同 时其 灵 敏 度 可达 一 ０ Ｂ １ ９ｄ ｍ，可 编 程 输 出 功 率 一 ０ １ Ｂ ２ — ０ｄ ｍ， Ｆ Ｋ调 制 数据 率 最 高 可 达７ ． ｋ ａ ｄ Ｓ ６８ Ｂ ｕ ，可在 ２７ ．— ３３Ｖ 电源 工作 。非 常适 合 应 用 于ＩＭ （ 业 、 ． 低 Ｓ 工 图１ 射频数传模块
开 发平 台框 图
射 频 模 块 』发 扳 １
科学 及医 疗）方 面 以及Ｓ Ｄ Ｒ 短距 离通 信 系统 。
—
Ｔｓ ２真 Ｋ９ 仿 器｝ ３
ＩＡ ＬＩ
Ｐ 机 Ｃ
LPC900 系列单片机复位电路的可靠性设计
LPC900系列单片机复位电路的可靠性设计LPC900系列单片机是一款高速、低功耗的小管脚单片机，由于它是低电压的芯片，过去大多数开发工程师几乎习惯于使用5V供电电压的单片机，因此相对来说对采用3V供电电压的单片机复位电路的设计还不熟悉。
由于LPC900系列单片机的电源电压为2.4-3.6V并非常规的5V供电系统，我们常见的单片机几乎都是使用5V的供电方式，其单片机的复位电路门监电压是1.2V，而使用3V供电的单片机的复位门监电压是0.4V，因此我们必须根据LPC900系列单片机的电气特性来进行复位电路的可靠性设计。
1．有后备电池的系统对于有后备电池的系统，平时一般均在低功耗状态下，即没有系统上下电的情况，可以使用内部上电复位，或者外部电源监控芯片复位，或者外部RC复位等。
当用户所设计的系统为5V/3V系统时，为了保证复位的统一，复位监控电源以5V 为基准。
使用内部复位时，必须在复位引脚接一上拉电阻（如5～10K），才能保证芯片上电复位更可靠。
图1 5V/3V系统中，内部复位应用示意图使用外部复位时，请使用电源监控芯片，如PHILIPS半导体公司生产的MAX809L。
图2 5V/3V系统中，外部复位应用示意图在纯3V系统中，使用内部上电复位时，必须在复位引脚接一上拉电阻（如5～10K）。
图3 纯3V系统中，内部复位应用示意图纯3V系统中，使用外部复位时，请使用电源监控芯片，如PHILIPS半导体公司生产的MAX809R等。
图4 纯3V系统中，外部复位应用示意图2. 无后备电池的系统对于无后备电池的系统的复位电路设计，建议使用PHILIPS的外部电源监控芯片MAX809，并且在电源电路的输出端上并接一个2～3K的电阻。
图5 无后备电池系统的电源电路原理(1)另外，电源部分电路还可以设计如图6所示，使用MAX809的/RST输出控制P89LPC932的供电电源，MAX809连接+5V或+3V电源。
图6 无后备电池系统的电源电路原理(2)在系统上电过程中，当电源电压上升到MAX809的门槛电压时，MAX809输出高电平 Q2晶体管导通 Q1晶体管导通，P89LPC932获得电源(应用于有慢上电情况的系统)。
基于单片机P89LPC932A1的微功耗设计
１ 引 言
在嵌入式应用系统 中， 普遍存在功耗浪费现象 。 一个电子系 统要运行就会有功耗 。 基于单片机的嵌入式指纹锁设备中采用 电 池供电， 单片机芯片的工作 电压 、 频率设置 、 工作模式设置都将
影响系统的整体功耗 ， 此外 ， 外围器件的功耗管理或电源管理以 及合理的外围 电路设计也是影响功耗的关键因素。在许多手持 式、 便携式或嵌入式设备中 ， 大多采用 电池供 电。合理地设计这 些单片机系统 ，可 以在不换 电池的情况下 ，能连续工作数年时
ＲＯＭ 、 ＲＡＭ 。
４ ．选择合适的工作时钟频率 。在较低的时钟频率下 ， 单片 机的功耗也较低 。 ５ ．选择合适的Ｉ Ｏ管脚数 ， 单片机驱动的Ｉ Ｏ管脚数越多 ， 其 功耗也就越大。 依据上面所述 的选型原则， 选择合适 的单片机 ， 实现真正意
间。 要满足这些要求必须在设计中解决好单片机系统的微功耗 问
Ｚ ＨＡＮＧ －ｕ ， ｉ－ａ， Ｉ Ｑｕ ｎｂｎ Ｌｉ ｎ ＬＩ ｅｃ ｉＬ ＡＮ ａ －ｉ ｑ Ｔ
（ｈ ｎ ｈ ｎＴ ｃ － ｎ ｖ ｔ ｎＩｔ ｆ ｎ ｌＳ ｅ ｚ ｅ １０ ７Ｃ ｉａ Ｓ ｅ ｚ ｅ ｅ ｈＩ ｏ ａｉ ｎｅ ｉ ａ ｈ ｎ ｈ ｎ５ ８ ５ ，ｈｎ ） ｎ ｏ ｍａ ｏ ，
可根据具体应用情况选择合适的单片机。 在需要进行微功耗设计 的应用中，可以根据 下面的规则来选择 ：
89lpc903iO口配置详解
LPC900单片机可靠性设计之I/O口配置摘要：介绍LPC900单片机的I/O口配置方式，同时给出如何配置I/O口模式来提高LPC900单片机可靠性的规则。
引言LPC900单片机是一个基于80C51内核的高速、低功耗的Flash单片机，具有可编程I/O口输出模式，除了有标准80C51的准双向口模式外，另外还有开漏输出、推挽输出和仅为输入3种模式。
过去使用标准80C51的开发工程师不会去考虑I/O口的模式问题，因为只有准双向口一种模式，没有其它模式可选择的，因而很多人在使用LPC900单片机时忽略或轻视了I/O口模式配置问题，造成了对LPC900单片机的抗干扰能力和可靠性的怀疑。
其实只要正确配置I/O口模式，抗干扰能力和可靠性方面将会显著提高，具体的规则会在下文中叙述。
1LPC900单片机I/O口配置除了3个口（P1.2、P1.3和P1.5）以外，LPC900其它所有的I/O口均可由软件配置成4种输出类型之一，如表1所列。
四种输出类型分别为：准双向口(标准80C51输出模式)，推挽，开漏输出或仅为输入功能。
每个口配置2个控制寄存器控制每个管脚输出类型。
P1.2（SCL/T0）和P1.3（SDA/INT0）只能配置为输入口或开漏口。
P1.5（RST）只能作为输入口，无法进行配置。
表1 口输出方式设定PxM1.y PxM2.y 口输出模式0 0 准双向口0 1 推挽1 0 仅为输入（高阻）1 1 开漏1.1 准双向口输出配置准双向口输出类型可用作输出和输入功能而不需重新配置口线输出状态。
这是因为当口线输出为逻辑高电平时驱动能力很弱，允许外部装置将其拉低。
当管脚输出为低时，它的驱动能力很强，可吸收相当大的电流。
准双向口有三个上拉晶体管，可适应不同的需要。
在3个上拉晶体管中，有一个“极弱上拉”，当口线锁存为逻辑“1”时打开，当引脚悬空时，这个极弱的上拉源产生很弱的上拉电流将引脚上拉为高电平。
第2个上拉晶体管称为“弱”上拉，当口寄存器为1且管脚本身也为1时打开。
单片机指令的低功耗设计与优化技术
单片机指令的低功耗设计与优化技术指令的低功耗设计以及优化技术在如今的单片机应用中显得尤为重要。
随着物联网、嵌入式系统和便携式设备的广泛应用，对于延长电池使用寿命和提高系统性能的要求越来越高。
本文将探讨单片机指令的低功耗设计与优化技术，以及如何在实际应用中应用这些技术。
一、低功耗设计的意义单片机作为嵌入式系统的核心，其功耗直接关系到整个系统的能耗。
在电池供电的设备中，低功耗设计能够延长设备的使用寿命，提高用户体验。
此外，在无线传感器网络、智能家居等领域，低功耗设计还能够减少能源的消耗，降低运营成本。
因此，进行单片机指令的低功耗设计是非常重要的。
二、低功耗设计的基本原则1. 优化指令和数据存储结构：通过优化指令和数据存储结构，可以减少单片机的访存次数，从而降低功耗。
可以使用指令集合成、数据对齐等技术来优化存储结构，减少存储访问的能耗。
2. 降低时钟频率：降低单片机的时钟频率可以减少功耗。
通过选择合适的时钟频率以及优化指令执行的时间，可以在保证系统性能的同时降低功耗。
3. 优化片上外设的使用：单片机的外设在系统中起到重要的作用，但也会消耗大量功耗。
因此，优化外设的使用是降低功耗的一个重要方面。
可以合理配置外设的工作模式，尽量减少不必要的功耗消耗。
4. 采用断电功能：在某些情况下，可以通过给单片机添加断电功能，将其从工作状态切换到待机状态或休眠状态。
当系统处于空闲状态时，通过断电功能可以降低功耗，延长电池寿命。
三、低功耗设计的优化技术1. 优化编译器：编译器在单片机指令的生成中起着关键的作用。
通过优化编译器的设置，可以生成更加紧凑、高效的指令序列，从而降低功耗。
2. 优化指令执行顺序：优化指令执行顺序可以减少指令间的等待时间，提高指令的执行效率。
通过合理的指令调度和指令重排的技术，可以减少能耗。
3. 功耗感知调度算法：在嵌入式实时系统中，采用功耗感知调度算法可以根据系统的功耗需求和实时性要求，来合理安排和调度任务的执行顺序，从而达到降低功耗的目的。
单片机系统的低功耗设计策略
《单片机系统的低功耗设计策略》2023-10-27contents •引言•单片机系统概述•低功耗设计策略•单片机系统低功耗设计实践•结论与展望目录01引言背景随着单片机技术的不断发展，单片机系统在各个领域得到了广泛应用。
然而，由于能源资源的日益紧张，如何降低单片机系统的功耗成为了一个亟待解决的问题。
意义低功耗设计策略的研究对于提高单片机系统的续航能力、减少能源浪费以及推动节能技术的发展具有重要意义。
研究背景与意义现状目前，针对单片机系统的低功耗设计策略研究主要集中在硬件设计、软件优化和系统级优化等方面。
其中，硬件设计主要关注器件选型、电路设计和电源管理等方面；软件优化主要针对代码优化和算法改进；系统级优化则涉及系统架构设计和调度策略等方面。
要点一要点二发展趋势未来，单片机系统的低功耗设计策略将更加注重智能化、集成化和绿色化。
智能化方面，通过引入人工智能和机器学习等技术，实现功耗的智能管理和优化；集成化方面，将多种功能集成到单个芯片上，减少外部组件的使用，降低系统功耗；绿色化方面，致力于开发和应用更加环保和可持续的技术，推动绿色能源的应用和发展。
研究现状与发展趋势02单片机系统概述单片机系统是一种将CPU、存储器、输入输出接口等集成在一个芯片内的微控制器，具有体积小、功耗低、可靠性高等特点。
定义单片机系统具有高度集成、低功耗、高可靠性、易扩展等特点，同时具有丰富的外设接口和编程接口，方便用户进行开发和应用。
特点单片机系统的定义与特点单片机系统的应用领域单片机系统可以作为智能家居的控制核心，实现家居设备的智能化控制和管理。
智能家居工业控制医疗设备智能交通单片机系统在工业控制领域中得到广泛应用，如过程控制、运动控制、数据采集等。
单片机系统可以用于医疗设备的开发，如医疗诊断设备、治疗设备等。
单片机系统可以用于智能交通系统的开发，如交通信号控制、车辆监测等。
低功耗设计随着物联网、智能家居等应用的普及，单片机系统的低功耗设计越来越受到重视，通过优化系统设计和选用低功耗器件来降低系统功耗。
单片机中的低功耗设计与优化
单片机中的低功耗设计与优化在单片机中，低功耗设计和优化是一项重要的任务。
随着物联网和便携式设备的快速发展，对电池寿命和功耗的要求也越来越高。
因此，针对单片机的低功耗设计和优化成为了一个热门的话题。
本文将讨论单片机中的低功耗设计与优化的一些常用技术和方法。
一、功耗分析在进行低功耗设计与优化之前，首先需要对单片机的功耗进行分析。
功耗分析能够帮助我们了解单片机在各个工作模式下的功耗水平，有针对性地进行优化。
通过使用功耗分析仪，我们可以测量并分析单片机在不同工作状态下的功耗消耗情况，从而确定哪些部分消耗电力较大，以及可能存在的功耗优化空间。
二、时钟频率优化对于单片机的低功耗设计与优化来说，时钟频率的优化是一个重要的环节。
降低时钟频率可以降低功耗，并延长电池的使用寿命。
在设计中，我们可以通过以下几种方法来优化时钟频率：1. 功率管理单元（PMU）：一些单片机具有专门的功率管理单元，可以根据处理器的负载情况动态调整时钟频率。
通过合理配置功率管理单元，可以在不同负载下实现动态调整，以提高功耗效率。
2. 功耗模式切换：单片机通常具有多种功耗模式，如运行模式、睡眠模式和待机模式等。
在不同的工作状态下，可以根据需求切换到相应的功耗模式，从而实现优化功耗的目的。
3. 时钟树优化：单片机的时钟系统中通常会存在一些分频器，通过合理配置分频器，可以降低时钟频率，从而实现功耗优化。
时钟树优化需要综合考虑系统的时钟精度和功耗要求，以实现最佳的功耗效果。
三、外设控制策略在单片机的设计中，外设控制也是一个功耗优化的关键环节。
合理地控制外设的使用可以降低功耗并提高系统的效率。
以下是一些外设控制策略的示例：1. 中断控制：合理使用中断可以在满足实时性要求的前提下降低功耗。
通过将处理器置于睡眠状态，并在外部事件发生时唤醒处理器，可以实现低功耗的同时保持系统的响应能力。
2. 功耗模式切换：一些外设具有不同的功耗模式，如高速模式和低功耗模式等。
单片机多级通信系统中的功耗优化和能源管理
单片机多级通信系统中的功耗优化和能源管理随着技术的不断进步和应用的不断扩展，单片机多级通信系统在各个领域中得到了广泛应用。
然而，由于系统中需要同时处理的数据量较大，以及通信模块的功耗较高，功耗优化和能源管理成为了当前单片机多级通信系统面临的重要问题之一。
为了实现功耗优化和能源管理，在单片机多级通信系统中，可以采取以下策略和措施：1. 电源管理策略首先，可以通过采用适当的电源管理策略来降低系统的功耗。
例如，当系统处于空闲状态时，可以选择将某些模块或设备进入低功耗模式，以减少功耗。
同时，可以根据系统实际需求，合理选择供电电压和供电模式，以达到功耗优化的目的。
2. 通信模块功耗优化通信模块通常是单片机多级通信系统中的主要功耗来源之一。
为了优化功耗，在选择通信模块时，应该尽量选择低功耗的模块，并合理调整通信模块的工作参数，如传输速率和信号强度。
此外，可以通过合理的休眠策略来降低通信模块的功耗，在不影响通信稳定性的前提下，减少通信模块的活跃时间。
3. 数据处理策略单片机多级通信系统中，数据处理是一个重要的环节，也是功耗的关键点之一。
为了降低功耗，可以采用较低的工作频率或功耗管理模式进行数据处理。
同时，合理设计算法和数据结构，优化数据处理的效率，减少不必要的计算和存储开销。
此外，可以通过数据预处理和压缩等手段，降低数据处理过程中的功耗。
4. 优化硬件设计在单片机多级通信系统中，优化硬件设计是降低功耗的关键措施之一。
通过合理设计电路结构、电源管理电路和信号处理电路等，可以降低功耗。
例如，在电源管理电路中，采用降压技术和功率管理集成电路，可以有效减少不必要的功耗。
同时，在信号处理电路中，使用低功耗的电子元器件和优化电路结构，也能够有效降低功耗。
5. 功耗监测和优化策略为了实现持续的功耗优化和能源管理，需要进行功耗监测和优化策略的制定。
通过引入功耗监测芯片或传感器，实时监测系统的功耗情况，并将监测结果反馈给系统控制器，根据实际情况调整功耗优化策略。
5V环境下的环境下的环境下的环境下的LPC900系列单片机
5V环境下的LPC900系列单片机介绍PHILIPS LPC900系列单片机以先进的CMOS工艺制造通过片内集成的丰富特性实现了非常高的性价比和其它的高集成度IC一样LPC900所采用的技术使其电源电压限制在5V以下LPC900的标称工作电压范围为2.4~3.6V虽然电源电压较低但I/O口仍可承受5V电压也就是说虽然I/O口不能主动驱动高于电源电压的输出但可被外部上拉到5V当LPC900在5V环境下使用时必须注意以下几点z 从5V电压源得到3.3V电压z 与5V逻辑电平的输入输出接口z 驱动要求更大电流和更高电压的外部负载电源的注意事项LPC900的工作电压在2.4V到3.6V之间如果使用内部掉电检测电路其触发电压范围为2.4V 2.7V这样标称电压必须高于2.7V可以在具有适当容差的3.0V和3.3V系统中使用在5V系统中可以直接从未稳压的电源或从5V电源得到3V电压LPC932在3V供电时消耗的最大电流为25mA I/O口的最大拉电流和灌电流分别为-3.2mA和+20mA 电源必须能够额外提供所有这些电流较小的系统可使用典型压降为1.8V的LED从5V电压源产生3V电压见图1图1较大的系统则需要一个LDO(低压差稳压器)例如PHILIPS的TDA3663LED方案的优点是它不吸收任何额外的电流这一点对于掉电模式下的单片机来说尤为重要使用稳压器时要实现这一点则必须选择带使能输入的型号例如TDA3673由于LPC900的输出可承受5V电压使用5V直接驱动负载可以减小3V电源所消耗的电流I/O口特性LPC900的优异特性在于它不需要任何外部元件就可以运行除电源和地之外的所有管脚都可作为I/O 口也就是说28脚LPC932最大I/O口数为26I/O口可通过SFR单独配置共有以下几类z 23个通用I/O口这些口都为双向口除可用于构造晶体振荡器的X1,X2外所有口都可承受5V电压z 1个复位输入当使用内部复位功能时它可作为一个通用输入口它无法承受5V电压z 2个I2C串行时钟和数据I/O口它们可承受5V电压并可选择作为输入口或开漏输出口双向的I/O口类似于标准80C51 I/O口向端口写入0打开一个非常强的下拉晶体管它最大可配置为双向双向吸收20mA电流向端口写入1关闭下拉晶体管并暂时打开一个强上拉晶体管这样可迅速对外部负载电容充电并实现快速的输出切换两个弱上拉晶体管维持高电平输出最大可吸收20uA电流在这种配置下端口还可作为输入口当拉低输入口时驱动电路必须吸收由两个上拉管所提供的电流一旦输入电平低于1.5V其中一个上拉管关闭那么只需要吸收剩余的上拉晶体管的电流这时的静态电流小于50uA而传统器件在1.5V时的电流可能高达250uA通过这种方式可实现一个迟滞电路它取决于驱动电路的阻抗推挽模式下向端口写入0打开强下拉晶体管这和双向模式类似对于高电平输出只要输出为在推挽推挽1则一直打开强上拉晶体管不使用弱上拉在这种配置下输出可吸收高达3.2mA的电流开漏模式下只有强下拉晶体管可用没有任何上拉器件在开漏开漏I2C总线要求特殊的开漏驱动器一个未供电的单片机决不能干扰I2C总线上其它器件的通信在无电源的情况下VDD为0V而任何一个连接到VDD的具有上拉或ESD保护结构的器件都会将I2C总线电平钳位在大约1V这样使I2C总线无法变为高电平由于P1.2和P1.3作为I2C总线的SCL和SDA因此它们不带上述器件输入口这通过使输出口进入三态不打开任何上拉或下拉器件高阻输入漏所有端口都可配置为输入输入电流小于10uA带有施密特触发电路以抑制输入噪声在此配置下除3个输入口外所有口都可承受5V电压见表1表1I/O口允许5V电压输入准双向推挽开漏P0.0 - P0.7P1.0, P1.1, P1.4, P1.6, P1.7P2.0 - P2.7P1.2, P1.3P3.0 - P3.1P1.5与5V逻辑的输入接口5V逻辑系列具有不同的电平参考点被某些CMOS系列所采用的TTL电平是非对称的而纯CMOS 逻辑具有对称的电平当驱动具有TTL逻辑的CMOS器件时必须特别小心图2LPC900的I/O在配置为输入口时可以由5V逻辑的输出直接驱动施密特触发器输入的最坏情况下的切换电平定义如下V IH: 2.520V @ V dd = 3.6V被5V CMOS逻辑器件驱动时在低电平时抗干扰性最差此时CMOS输出可能高达0.5V抗干扰度可从Vdd=2.4V时的25mV提高到Vdd=3.0或3.3V典型应用时的0.7V CMOS逻辑的高电平输出接近5V因此不处于临界状态5V和3.3V TTL逻辑的低电平输出小于0.4V这样最坏情况下的抗干扰度为125mV更加处于临界状态的是它的大于2.4V的输出高电平由于LPC900事实上没有噪声容限见图2因此必须采取一些措施来改善这一点当没有从TTL输出吸取电流时高电平电压远远大于2.4V LPC900的高阻输入口将正常工作为了确保这一点必须增加一个上拉到5V或单片机Vdd的上拉电阻对于3.3V的TTL逻辑连接到3.3V 的上拉电阻也会改善噪声容限虽然TTL的噪声容限看起来小于CMOS但需要注意的是TTL的输出阻抗远远小于CMOS的输出阻抗这使其不容易受到电容耦合噪声的干扰另外也可考虑使用LPC900的内部上拉要实现这一点必须将端口配置为双向I/O口并向其写入1但必须考虑到下面这些障碍z 上拉器件流过的电流通常大于漏电流z 该电流增加了单片机的电源电流必须注意流入管脚的总电流不能使电源电压高于规定值即电源必须有足够的能力吸收电流特别在掉电模式下与5V逻辑的输出接口当驱动低电平时LPC900在电压不高于0.3V时最大的灌电流为20mA对于TTL和CMOS都有极好的噪声容限分别为TTL>500mV CMOS>1.2V由于LPC900能够驱动接近电源电压的高电平因此输出可以直接驱动TTL输入在高电平时有非常高的阻抗噪声容限仍然大于0.2V输出必须配置为双向口模式内部弱上拉管将电平上拉到Vdd在3V电压下如果不接外部元件是无法达到5V CMOS逻辑的输入高电平的这时可使用电平转换器或者连接到5V的外部上拉电阻并将LPC900的输出配置为开漏模式上拉电阻的值取决于LPC900的负载特性电容电流和速度和驱动能力大多数情况下应当连接一个kΩ级的电阻图3驱动其它负载LPC900有很强的输出驱动能力灌电流和拉电流分别达到了20mA和3.2mA这一能力与其可独立配置的输出模式双向推挽和开漏相结合即可获得非常高的灵活性来驱动任何负载推挽模式不能用于驱动电压高于Vdd的负载否则会导致有额外的电流流入端口通过将输出驱动到Vdd可使用双向模式下的内部上拉器件支持外部上拉电阻但是如前面提到的会导致额外的电流流入输出端口处理高于Vdd的电压最好的方案是使用开漏模式通过外部电阻可将电平上拉到最大5.5V而只有漏电流流入LPC900的输出端口与大多数CMOS器件一样LPC900的驱动能力是不对称的其灌电流能力远远高于拉电流能力较高电流的负载最好连接到GND或Vss将负载直接连接到5V电源也可减小整流的3V电源的负载LED应当通过一个限流电阻连接到5V对于大于20mA的电流可将同一个口的几个输出并联使用需要注意的是这几个输出必须同时驱动为高或低并且保证所有电流的总和不超过80mA 如果需要驱动一个连接到地的高电流负载则需要使用外部元件可以使用P沟道的FET也可使用PNP型三极管见图4电阻R1用来保证在单片机输出开漏关闭时T1也关闭R2用于限制三极管的驱动电流它的值取决于三极管的参数和负载电流当使用P沟道FET时不需要R2图4模拟输入LPC900的模拟比较器有几种不同的配置其输入电压范围规定为Vss~Vdd-0.3V如果要监视高于此范围的电压需要通过一个分压器来降压由于输入的高阻抗最大漏电流小于10uA因此在许多情况下可使用电阻分压器。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
0引言
单片机技术已在工程实践与研究中得到广泛应
用。 由于 用户 与市 场的 需要 , 设 计者 在关 心单片 机系
统的 高效 性与 可靠 性同 时, 越来 越关心 系统 的低 功耗
特性 。一 些系 统由 于工作 条件 特殊 , 需 要长 期在野 外或
地下 工 作, 必 须 使用 电池 供电 (像 矿井 下的 数 据采 集系
( 解放军炮兵学院五系四十四队 安徽 合肥 230031 )
【摘 要】 以基本的CMOS电路为基础, 分析了单片 机的功耗组成, 总结 了低功耗系统设计 的一般规律。分 析了 Philips89LPC900系列单片机的功耗特性。以Philips89LPC935为例, 设计了一个低功耗数据采集系统。 【关键词】 单片机; 低功耗设计; 数据采集 【中图分类号】 TP311 【文献标识码】 A 【文章编号】 1003- 773X( 2007) 04- 0130- 02
MOS 管组 成, T1是 NMOS 型 驱 动 管 , T2 是 FMOS 型 负 载 管 ,
两个栅极连在一起的输 出端 是非 的逻 辑关 系。在 稳定 状态 图 1 CMOS 反相器图
时, 两 管总 处 在一 个 导通 , 另 一 个必 为 截 止 的状 态 , 这
时在 门 电路 中 没有 从 Vdd 到 Vss 的通 路 , 电 源 向 反相 器提 供的 电流 为截 止电 流, 因 此功 耗很 小, 而 在切 换状
态时 , 反相 器向 负载 电容 充电 , 或 负载电 容向 反相 器充
电, 这 时的 功耗 大大 增加 。因 此, CMOS 电 路的功 耗可
分为 静态 功耗 和动 态功 耗[1][2]。电 路在 稳定 状态时 功耗
为静 态 功耗 P 静=Vdd I, 电路 在 转换 状 态 时产 生 动 态功
2
第 4 期(总第 97 期) No.4 (SUM No.97 )
机 械管 理开发 MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT
2007 年 8 月 Au g . 20 07
Philips89LPC900系 列 单 片 机 的 低 功 耗 分 析 与 设 计
郑云飞 叶丽娜 刘晓丹 张伟伟
量, 去掉 不必 要的 功 耗。 ( 4) 设 计系 统的 外围 电 路时 ,
要尽 量选 择功 耗较 低的 产品 。( 5) 电路 设计 上, 不用 的
输 入、输出 端 不能 悬 空; 否则 , 会使 CMOS 电 路 频 繁 处
于切 换状 态, 增大动 态功 耗。
2 Philips89LPC900 系 列单 片机 的功 耗特 性
此系 列单 片机 是一 款性 能优 良、 应用 广泛 的单 片
机, 它有 较好 的低功 耗特 性、齐全 的功 能模 块。 其中相
关单 片机 低功 耗设 计的 硬件 模块 因素 主要 有: 电 压、时
钟、看门 狗模 块。在 软件 的设 计上 , 此 系列 单片机 为用
户提 供了 多种 低功 耗模 式供 选择 。例 如 Philips89LPC
V, dd
其次是 时钟 频率
f
与 门的 活跃 因素
Ag。 因 此
在 系 统设 计 时 , 降 低系 统 功 耗 的 措 施 有 : ( 1) 系 统 设
计时 , 要 尽量 选择工 作电 压较 低的 单片 机。( 2) 对一 些
不需 要很 高工 作频 率的 系统 , 可 以降 低单 片机的 时 钟
频率 , 以 减 少功 耗。 ( 3) 尽 量减 少 单片 机活 动门 的 数
统、野 外工 作 的传 感 器系 统 ) , 系 统 的 低 功耗 设 计 显得
尤为 重要 。低功 耗产 品的 优势 在于 : ( 1) 低 功耗产 品可
由电 池 长期 供 电, 无 需人 工 更换 电 源 , 方 便 易用 , 也便
推广 。( 2) 低 功耗产 品不 仅节 约能 源, 也可 延长产 品使
935 支持 三 种 节电 模 式 : 空闲 模 式 、掉 电模 式 、完 全 掉
电模 式。 ( 1) 空 闲模 式 : 器件 内 核停 止工 作, 外设 可 以
运行 , 也 可 由电 源 控制 寄 存器 PCONA 实现 掉 电, 任 何
能使 得中 断 电源 或复 位都 将 终止 这一 模 式。 ( 2) 掉 电
用寿 命, 降 低维 修费 用。
1 单 片机 低功 耗设 计的 原理
现代 的单 片 机大 多基 于 CMOS 工艺 制作 , 要 对单
片机 的 功耗 进 行理 论 分析 , 就要 对 最 基 本的 CMOS 电
路进行功耗分 析。图 1 是
CMOS 电 路中 最基 本的 CMOS
反相器, 它 由两个增强 型
模式 : 振 荡器 停振 以将 功耗 降到 最低 。只 有系 统定 时
器 、比 较器 、掉 电 检测 和 看门 狗 ( WDT) 仍 能 运 行 。( 3)
完 全掉 电 模式 : CPU 和 振荡 器 都停 止 工 作。 只 有 系统
定时 器和 看门 狗仍 能运 行。 用户 可充 分利 用单片 机提
供的 资源 进行 设计 , 使系 统既 能有 效的 实现 功能 , 又能
尽量 降低 系统 的功 耗。
3 基于 Philips89LPC935 单片 机的 数据 采集 系统 设计
图 2 是一 个 基 于 Philips89LPC935 的 数 据 采 集 系
统, 使用 时要 长期放 在户 外对 信号 进行 采集 , 对系 统功
耗
P 动= Vdd
I+V dd
f C。 忽略 数值 较 小的 静态 功耗 , 系
2
统总 的功 耗即 为: P∑ =∑ AgVdd f C。其 中: f 为时钟频
率,
A g
为门的 活跃因数,
等于切换次数 除于周期,
V dd
为
工作电压。
由上 分析 看出 , 影 响系 统功 耗最 大的 因素 是工 作
电压
耗有 较高 的要 求。 传感 器将 采集 到的 信号 转换 成电信
号 输入 到 单片 机 , 单 片机 通 过 A/D 模块 将 其转 换 成 数
作者简介: 郑云飞, 男, 1983 年生, 解放军炮兵学院硕士研究生。
·130·
第 4 期(总第 97 期)
机械管 理开 发