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PIC單片機在電話遠程控制器中的低功耗設計

時間:2023-05-01 09:13:12 計算機論文 我要投稿
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PIC單片機在電話遠程控制器中的低功耗設計

摘要:結合電話遠程控制器的低功耗設計,探討PIC單片機低功耗的設計方法,并給出設計電路原理圖。

    關鍵詞:PIC單片機 低功耗設計 電話遠程控制器 待機

PIC單片機在電話遠程控制器中的低功耗設計

引言

20世紀90年代以來,隨著集成電路特征線寬的持續縮小以及芯片密度和工作頻率的相應增加,降低功耗已經成為亞微米和深亞微米超大規模集成電路設計中的一個主要考慮因素。功耗的增加會帶來一系列問題,例如電路參數漂移、可靠性下降、芯片封裝成本增加等。因此,系統的功耗在整個系統設計中,尤其是在采用電池供電的系統中顯得十分重要。

Microchip公司PIC系列的單片機為設計高性能、低功耗的單片機系統提供了很好的解決方案。下面從低功耗設計方法及具體例子來介紹PIC單片機低功耗應用。

1 低功耗設計方法

為使系統工作在低功耗狀態,必須正確設置單片機的配置及工作方式。下面結合最常用的PIC12、PIC16等單片機介紹低功耗系統的設計方法。

1.1 基本設計方法

有許多技術可以降低系統的功耗,最常用的是Sleep模式。程序執行一條SLEEP指令,便進入了休眠(Sleep)模式。要Sleep模式下,晶振停止振蕩,而此時單片機在3V電源條件下,只有1μA的電流。系統工作時,單片機可以采用看門狗或外部事件周期性地喚醒單片機,利用電子開關為系統提供電源,以減少系統待機功耗,延長電池使用時間。

單片機的工作頻率和功耗的關系也很大,頻率越高,功耗越大。在采用32kHz晶振、3V工作電壓時,PIC12、PIC16等系列單片機的典型工作電流只有15μA;而采用4MHz晶振、5V工作電壓時,單片機的典型工作電流達到幾mA。在許多低功耗的場合,采用低速晶振實現低功耗非常有效。如果單片機采用RC振蕩,還可以通過I/O口的操作改變振蕩電阻,從而改變單片機工作頻率,達到節能的目的。如圖1所示,1個I/O引腳可以在等待狀態下將并聯電阻R1去掉,降低單片機工作頻率。當單片機需要工作時,可將I/O引腳設置為輸出并輸出高電平,從而提高振蕩頻率。

1.2 振蕩電路設計

在單片機系統設計中,振蕩電路的設計是十分重要的一個環節。PIC系列單片機的典型振蕩電路如圖2所示。

一般情況下,設計人員按照廠家給出的參數表進行選擇。如果系統能夠正常工作,也就不再進行改進了。其實,這是不合適的。因為Microchip的單片機根據型號和版本的不同,工作電壓在直流2.5~5.5V的范圍內,汽車級溫度可以在-40~-125℃范圍內,而參數表中只給出了有限的幾種情況,實際環境參數會對振蕩電路的性能產生很大的影響。如高溫、低電壓可減小振蕩環路增益

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引言

20世紀90年代以來,隨著集成電路特征線寬的持續縮小以及芯片密度和工作頻率的相應增加,降低功耗已經成為亞微米和深亞微米超大規模集成電路設計中的一個主要考慮因素。功耗的增加會帶來一系列問題,例如電路參數漂移、可靠性下降、芯片封裝成本增加等。因此,系統的功耗在整個系統設計中,尤其是在采用電池供電的系統中顯得十分重要。

Microchip公司PIC系列的單片機為設計高性能、低功耗的單片機系統提供了很好的解決方案。下面從低功耗設計方法及具體例子來介紹PIC單片機低功耗應用。

1 低功耗設計方法

為使系統工作在低功耗狀態,必須正確設置單片機的配置及工作方式。下面結合最常用的PIC12、PIC16等單片機介紹低功耗系統的設計方法。

1.1 基本設計方法

有許多技術可以降低系統的功耗,最常用的是Sleep模式。程序執行一條SLEEP指令,便進入了休眠(Sleep)模式。要Sleep模式下,晶振停止振蕩,而此時單片機在3V電源條件下,只有1μA的電流。系統工作時,單片機可以采用看門狗或外部事件周期性地喚醒單片機,利用電子開關為系統提供電源,以減少系統待機功耗,延長電池使用時間。

單片機的工作頻率和功耗的關系也很大,頻率越高,功耗越大。在采用32kHz晶振、3V工作電壓時,PIC12、PIC16等系列單片機的典型工作電流只有15μA;而采用4MHz晶振、5V工作電壓時,單片機的典型工作電流達到幾mA。在許多低功耗的場合,采用低速晶振實現低功耗非常有效。如果單片機采用RC振蕩,還可以通過I/O口的操作改變振蕩電阻,從而改變單片機工作頻率,達到節能的目的。如圖1所示,1個I/O引腳可以在等待狀態下將并聯電阻R1去掉,降低單片機工作頻率。當單片機需要工作時,可將I/O引腳設置為輸出并輸出高電平,從而提高振蕩頻率。

1.2 振蕩電路設計

在單片機系統設計中,振蕩電路的設計是十分重要的一個環節。PIC系列單片機的典型振蕩電路如圖2所示。

一般情況下,設計人員按照廠家給出的參數表進行選擇。如果系統能夠正常工作,也就不再進行改進了。其實,這是不合適的。因為Microchip的單片機根據型號和版本的不同,工作電壓在直流2.5~5.5V的范圍內,汽車級溫度可以在-40~-125℃范圍內,而參數表中只給出了有限的幾種情況,實際環境參數會對振蕩電路的性能產生很大的影響。如高溫、低電壓可減小振蕩環路增益

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