;;; 摘要：介紹單片機的低功耗設計技術特點及單片機應用系統(tǒng)中的低功耗設計要注意的幾個問題，并列舉了充分利用片內資源實現(xiàn)低功耗及C語言源程序。 ;;; 關鍵詞：單片機 低功耗 設計 隨著集成電路技術和工藝的飛速發(fā)展，真正單片化的單片機已經成為主流產品。它的絕在部分資源都在單片機芯片內部；過去需要用外部擴展器件才能實現(xiàn)的功能，如ROM、RAM、A/D、D/A、數(shù)字量I/O、顯示驅動等功能，現(xiàn)在在單片機內部就可以完成。單片機真正單片化，省去了大量的硬件開發(fā)調試工作，大大地提高了工作效率；系統(tǒng)先天的可靠性、抗干擾能力得到了顯著的改善。經實驗測試，實現(xiàn)同樣功能的系統(tǒng)，采用單片方式比總線擴展方式具有更多的優(yōu)點。系統(tǒng)不僅功能強、性能可靠、成本降低，而且進一步微型化和便攜化。因此，使用電池作為系統(tǒng)的電源也越來越普遍。系統(tǒng)的最小電源消除和最大的電池壽命就成為主要的技術要求。例如1999年的多國儀器儀表展覽會上，不止一家國外公司展出了使用電池的工業(yè)流量計，5～10年都不必更換電池和進行維護。所以低功耗單睡要同的應用有著非常廣闊的天地。低功耗單片機應用符合現(xiàn)代電子終端產品的要求：便攜、節(jié)能、可靠等。目前國際上先進的單片機生產廠商，如日本NEC、富士通、愛普森和美國TI等公司都采用了低功耗設計。筆者在一些應用中使用了日本NEC公司的78k0和78K0S系列的單片機，其休眠狀態(tài)下的功耗電流可達到0.05～0.01μA。 1 單片機的低功耗設計技術 1.1 高集成度的完全單片化設計 將很多外圍硬件集成到了CPU芯片中，增大硬件冗余。內部以低功耗、低電壓的原則設計，這給單片機的低功耗設計提供了很強的支持。 1.2 內部電路可選擇性工作 通過特殊功能寄存器選擇使用不同的功能電路，即依靠軟件選擇其中不同的硬件；對于不使用的功能使其停止工作，以減少無效功耗。 1.3 寬電源電壓范圍 先進的單片機芯片工藝特別決定了單片機在很寬的電源電壓范圍內部能正常工作。例如，NEC公司的78K0和78K0S系列的單片機，可以在1.8V～5.5V電源電壓范圍內正常工作。單片機供電電壓范圍的放寬，可以進一步拓寬單片機的應用領域，尤其是便攜式或掌上型儀器或裝置，可以放心地使用電池作為電源，而不必關心電過程電壓曲線是否平衡、是否會影響單片機正常工作，更不必因電池供電而專門增加穩(wěn)壓電路，從而可減少大約1/3的功率消耗。 1.4 具有高速和低速兩套時鐘 系統(tǒng)運行頻率越高，電源功耗就會相應增大。為更好地降低功耗，內部集成了兩套獨立的時鐘系統(tǒng)，高速的主時鐘和32.768kHz的副時鐘。也可在滿足功能需要的情況下按一定比例降低CPU主時鐘頻率，以降低電源功耗。在不需要高速運行的情況下，可選用副時鐘低速運行，進一步降低功耗。通過軟件對特殊功能寄存器賦值可改變CPU的時鐘頻率，或進行主時鐘和副時鐘切換。

;;; 1.5 在線改變CPU的工作頻率 可根據(jù)CPU處理任務的不同，在外部振蕩器不變的情況下，通過程序改變處理器時鐘控制寄存器PCC的值，在線改變CPU的頻率。CPU在幾種不同頻率下工作的電源功耗比較如圖1所示。 1.6 后備功能 后備功能是為了進一步降低系統(tǒng)功耗。CPU用主時鐘時有HAL