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of to IC of 20th 0's, of to a in a of a in in a of as in in in of it is of a to To in be up of he of a a to at in V μA of be or to to is a 23V CU of 5μA; 5V to a in of If C / O to to of As , / O be in be 1 to / O is to In is to be a CU . in a of If it no be In is to of in C be in 40 ~ , of a of on of a as or to so in of or he of to is as ① to s In of is ② of CU C, as In C to is in of to a to in be ③ 1, at of in of At 2 1 to so it is to of ④ s. In to s. is to in be at of a a If it is 平 or on 2 to a s, kΩ or Rs be in a s to 2 be to C2 5 ~ 33 of as a to at At s is to of to In 2 1 in to to 2 of of is IC RF be on to as . 2.2 * to as is in to PU b0 an to on to V, * in PU B6 an to PU to a so of to to by RQ to by PU to of * as an in at to in to a B5 PU to a by is to of to or a to (1) in in a of . ① In on a , it is of at it is to it at of is on no In of 20V. ② of of of a in to ③ in in a in of of PU (2) . as by to (3) CU s is a a in CU as . ① CU D3 of of a RQ to , W, RD 0 ~ D3 ② to to 3 in ① if of is on of to if to on is on ② to at a to is on is in a to or is a 機 遠程控制器中的低功耗設(shè)計 摘要：結(jié) 合電話遠程控制器的低功耗設(shè)計，探討 片機低功耗的設(shè)計方法，并給出設(shè)計電路原理圖。 關(guān)鍵詞： 片機 低功耗設(shè)計 電話遠程控制器 待機 引言 20 世紀 90 年代以來，隨著集成電路特征線寬的持續(xù)縮小以及芯片密度和工作頻率的相應(yīng)增加，降低功耗已經(jīng)成為亞微米和深亞微米超大規(guī)模集成電路設(shè)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(shù)漂移、可靠性下降、芯片封裝成本增加等。因此，系統(tǒng)的功耗在整個系統(tǒng)設(shè)計中，尤其是在采用電池供電的系統(tǒng)中顯得十分重要。 司 列 的單片機為設(shè)計高性能、低功耗的單片機系統(tǒng)提供了很好的解決方案。下面從低功耗設(shè)計方法及具體例子來介紹 片機低功耗應(yīng)用。 1 低功耗設(shè)計方法 為使系統(tǒng)工作在低功耗狀態(tài)，必須正確設(shè)置單片機的配置及工作方式。下面結(jié)合最常用的單片機介紹低功耗系統(tǒng)的設(shè)計方法。 本設(shè)計方法 有許多技術(shù)可以降低系統(tǒng)的功耗，最常用的是 式。程序執(zhí)行一條 令，便進入了休眠（ 式。要 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(tǒng) 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(guān)為系統(tǒng)提供電源，以減少系統(tǒng)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(guān)系也很大，頻率越高，功耗越大。在采用 32振、 3V 工作電壓時， 系列單片機的典型工作電流只有 15μA；而采用 4振、5V 工作電壓時，單片機的典型工作電流達到幾 許多低功耗的場合，采用低速晶振實現(xiàn)低功耗非常有效。如果單片機采用 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(jié)能的目的。如圖 1 所示， 1 個 I/O 引腳可以在等待狀態(tài)下將并聯(lián)電阻 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(shè)置為輸出并輸出高電平，從而提高振蕩頻率。 蕩電路設(shè)計 在單片機系統(tǒng)設(shè)計中，振蕩電路的設(shè)計是十分重要的一個環(huán)節(jié)。 列單片機的典型振蕩電路如圖 2 所示。 一般情況下，設(shè)計人員按照廠家給出的參數(shù)表進行選擇。如果系統(tǒng)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 單片機根據(jù)型號和版本的不同，工作電壓在直流 范圍內(nèi)，汽車級溫度可以在 范圍內(nèi)，而參數(shù)表中只給出了有限的幾種情況，實際環(huán)境參數(shù)會對振蕩電路的性能產(chǎn)生很大的影響。如高溫、低電壓可減小振蕩環(huán)路增益，而從降低振蕩頻率或者難以啟動；低溫、高電壓可以使環(huán)路增益變大，從而使晶振過驅(qū)動，產(chǎn)生損壞的潛在危險或者振蕩電路工作的高次諧波頻率上升，加大系統(tǒng)功耗。因此，如何正確設(shè)計系統(tǒng)的振蕩電路十分必要。對于 列單片機，一般的設(shè)計步驟如下： ① 選擇晶振。根據(jù)系統(tǒng)需要的振蕩頻率進行晶振的選擇。此外，晶振的工作溫度和頻率穩(wěn)定度也是十分重要的指標。 ② 選擇振蕩器類型。 列單片機有 振蕩模式。除 式外，振蕩模式的選擇實際上就是環(huán)路增益的選擇。低增益對應(yīng)低振蕩頻率，高增益對應(yīng)高振蕩頻率。一般根據(jù)實際需要的工作頻率可參考數(shù)據(jù)手冊來選擇。 ③ 選擇 想的情況是，保證系統(tǒng)在高溫和最低工作電壓下能夠正常工作，使得電容在數(shù)據(jù)手冊推薦的范圍內(nèi)最小。同時選擇 一些以加大相移，使其有利于振蕩電路的上電啟動。 ④ 選擇 以上參數(shù)都已經(jīng)選定后需要決定 大小。簡單的辦法是讓系統(tǒng)工作在最低溫度和最 大電壓情況下，此時得到的應(yīng)該是時鐘電路最大輸出幅度。用示波器觀察引腳輸出波形（注意，示波器的探頭將給電路引入一個電容，一般為幾 如果發(fā)現(xiàn)正弦波的峰（接收 ）和谷（接收 ）被削平或壓扁，說明驅(qū)動過載，需要在 2 間加入 1 個電阻 般 1右或小于 1宜過大，過大將使得輸入和輸出產(chǎn)生隔離，從而產(chǎn)生較大的噪聲。當發(fā)現(xiàn)需要一個較大的 能消除過驅(qū)動時，可以增加負載電容 補償。 般選擇在 15～ 33間。 系統(tǒng)振蕩電路的設(shè)計對系統(tǒng)的穩(wěn)定性、功耗等影響很 大。一般情況下，系統(tǒng)從 態(tài)下喚醒時，振蕩電路最難啟動（尤其系統(tǒng)工作在高溫、低壓、低頻的情況下）。此時，電阻利于振蕩電路的啟動，因為廉價的碳膜電阻容易產(chǎn)生白噪聲，從而幫助電路起振。此外，選擇 大于 增大相移，也有利于電路起振。 2 具體應(yīng)用例子 統(tǒng)組成及框圖 系統(tǒng)主要由 片機、雙音頻解碼拔號電路、語音集成電路、接口電路、 源控制電路、射頻發(fā)射電路和 成，可完成對家用電器的控制和對報警求援語音信息的自動傳送，如圖 3 所示。 制器工作方式 *當與控制器相串聞的電話機（以下稱為本地機）處于摘機時，電話線輸入電壓發(fā)生變化，引起 2 腳輸出電平變化，輸入到 口產(chǎn)生中斷信號，喚醒 制器進入工作狀態(tài)。通過本地機的拔號盤對控制器的各種功能進行控制。如控制電視、音響、照明燈等電器電源的開關(guān)。 *當控制器接收到振鈴信號時， 4 腳輸出電平變化，輸入 口產(chǎn)生中斷信號，喚醒 入工作狀態(tài)，并對振鈴信號進行計數(shù)；達到設(shè)定鈴聲數(shù)后，使控制器進入電話接收狀態(tài)，開始接收遠程傳輸 號，經(jīng) 調(diào)得到的信號通過 數(shù)據(jù)存入寄存器，經(jīng) 行，對控制器的各種功能進行控制。 *當控制器作為報警器，并處于警備狀態(tài)時，報警探頭時刻檢測防范區(qū)域的情況；當探頭向控制器發(fā)出警情信息，輸入 斷產(chǎn)生信號，控制器進入工作狀態(tài)，從 換為 號，自動撥號，以語音形式將信息傳送給用戶或直接報警。 用電路 （ 1）電話接口電路 電話機與控制器采用控制器在前，電話機在后的串聯(lián)方式，可實現(xiàn)電話機對控制器各 種功能的控制。接口電路由過壓保護電路、極性轉(zhuǎn)換電路和中斷請求電路組成，如圖 4 所示。 ① 過壓保護電路。在電話線回路上加入了一個壓敏電阻 R，它的作用是當它兩端的電壓大于其工作電壓時呈短路狀態(tài)，從而保護后級電路免受高壓危害。當加到它的兩端的電壓小于其工作電壓，壓敏電阻呈開路狀態(tài)，對后級電路的工作沒有任何影響。在本設(shè)計中，壓敏電阻的工作電壓為 220V。 ② 極性轉(zhuǎn)換電路。由于在電話線上傳輸?shù)氖墙涣餍盘?，為了使信號的極性固定，在電路中加入電橋，進行全波整流。 ③ 中斷請求電路。為延長電池工作時間， 待機時處于 休眠的省電狀態(tài)，在實現(xiàn)遠程電話機和本地機對控制器功能控制時，由中斷請求電路將 醒。 （ 2）語音電路 語音電路如圖 5 所示。它以 音芯片為核心，主要是存儲報警語音，輸出經(jīng)功率放大后傳送到電話線上。 （ 3） 片機的接口電路 司的 發(fā)器，具有功能強、功耗低、工作穩(wěn)定、可靠等性高優(yōu)點，因此在 號調(diào)制的場合得到了廣泛的應(yīng)用。 片機的接口電路如圖6 所示。 ① 根數(shù) 據(jù)線， 解調(diào)得的信號存入片內(nèi)寄存器中，并通過 單片機發(fā)出中斷信號。單片機相應(yīng)中斷請求后，在 R、 W、 控制下，通過 出解調(diào)出的數(shù)據(jù)。 ② 號放大電路。當微處理器將要發(fā)送的 據(jù)寫入 應(yīng)的寄存器時， 腳發(fā)出 號，信號經(jīng)過放大電路放大后，送往變壓器進行電壓變化。 3 程序設(shè)計 程序在運行時： ① 為電器控制器，若是遠程電話機對控制器進行操作，是根據(jù)電話的振鈴聲數(shù)來判斷；若本地電話 機對控制器進行操作，是根據(jù)本地電話機的摘機情況來判斷。 ② 為報警器，報警探頭隨時檢測到警情并發(fā)出信號給控制器，而控制器則是根據(jù)用戶的設(shè)置情況，是處于警備與否來判斷是否拔出報警電話。圖 7 是程序流程圖。下面主要介紹初始化程序、置子程序和 號發(fā)送以及接收子程序