引言

20世纪90年代以来，随着集成电路特征线宽的持续减少以及芯片密度和工作频率的相应增加，降低功耗曾经成为亚微米和深亚微米超大范围集成电路设计中的一个主要思索要素。功耗的增加会带来一系列问题，例如电路参数漂移、牢靠性降落、芯片封装本钱增加等。因而，系统的功耗在整个系统设计中，特别是在采用电池供电的系统中显得非常重要。

MICroChip公司PIC系列的单片机为设计高性能、低功耗的单片机系统提供了很好的处理计划。下面从低功耗设计办法及详细例子来引见PIC单片机低功耗应用。

1 低功耗设计办法

为使系统工作在低功耗状态，必需正确设置单片机的配置及工作方式。下面分离最常用的PIC12、PIC16等单片机引见低功耗系统的设计办法。

1.1 根本设计办法

有许多技术能够降低系统的功耗，最常用的是Sleep形式。程序执行一条SLEEP指令，便进入了休眠（Sleep）形式。要Sleep形式下，晶振中止振荡，而此时单片机在3V电源条件下，只要1μA的电流。系统工作时，单片机能够采用看门狗或外部事情周期性地唤醒单片机，应用电子开关为系统提供电源，以减少系统待机功耗，延长电池运用时间。

单片机的工作频率和功耗的关系也很大，频率越高，功耗越大。在采用32kHz晶振、3V工作电压时，PIC12、PIC16等系列单片机的典型工作电流只要15μA;而采用4MHz晶振、5V工作电压时，单片机的典型工作电流到达几mA。在许多低功耗的场所，采用低速晶振完成低功耗十分有效。假如单片机采用RC振荡，还能够经过I/O口的操作改动振荡电阻，从而改动单片机工作频率，到达节能的目的。如图1所示，1个I/O引脚能够在等候状态下将并联电阻R1去掉，降低单片机工作频率。当单片机需求工作时，可将I/O引脚设置为输出并输出高电平，从而进步振荡频率。

1.2 振荡电路设计

在单片机系统设计中，振荡电路的设计是非常重要的一个环节。PIC系列单片机的典型振荡电路如图2所示。

普通状况下，设计人员依照厂家给出的参数表停止选择。假如系统可以正常工作，也就不再停止改良了。其实，这是不适宜的。由于Microchip的单片机依据型号和版本的不同，工作电压在直流2.5～5.5V的范围内，汽车级温度能够在-40～-125℃范围内，而参数表中只给出了有限的几种状况，实践环境参数会对振荡电路的性能产生很大的影响。如高温、低电压可减小振荡环路增益，而从降低振荡频率或者难以启动;低温、高电压能够使环路增益变大，从而使晶振过驱动，产生损坏的潜在风险或者振荡电路工作的高次谐波频率上升，加大系统功耗。因而，如何正确设计系统的振荡电路非常必要。关于PIC系列单片机，普通的设计步骤如下：

①选择晶振。依据系统需求的振荡频率停止晶振的选择。此外，晶振的工作温度和频率稳定度也是非常重要的指标。

②选择振荡器类型。PIC系列单片机有RC、LP、XT、HS等振荡形式。除RC形式外，振荡形式的选择实践上就是环路增益的选择。低增益对应低振荡频率，高增益对应高振荡频率。普通依据实践需求的工作频率可参考数据手册来选择。

③选择C1、C2。理想的状况是，保证系统在高温和最低工作电压下可以正常工作，使得电容在数据手册引荐的范围内最小。同时选择C2比C1大一些以加大相移，使其有利于振荡电路的上电启动。

电子元器件PDF资料大全 Verdana， EEPROM带电可擦可编程存储器芯片大全 sans-serif; font-size: 12px; font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: 400; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: start; text-indent: 0px; text-transform: none; white-space: normal; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px;">④选择Rs。在以上参数都曾经选定后需求决议Rs的大小。简单的方法是让系统工作在最低温度和最大电压状况下，CMOS图像传感器集成电路芯片此时得到的应该是时钟电路最大输出幅度。用示波器察看引脚OSC2的输出波形（留意， 芯片交易网IC交易网示波器的探头将给电路引入一个电容， ATMEGA系列ATMEL芯片COM普通为几pF），假如发现正弦波的峰（接纳Vdd处）和谷（接纳Vss处）被削平或压扁，阐明驱动过载，需求在OSC2和C2间参加1个电阻Rs，普通1kΩ左右或小于1kΩ。Rs不宜过大，过大将使得输入和输出产生隔离，从而产生较大的噪声。当发现需求一个较大的Rs才干消弭过驱动时，能够增加负载电容C2来补偿。C2普通选择在15～33pF之间。

系统振荡电路的设计对系统的稳定性、功耗等影响很大。普通状况下，系统从Sleep状态下唤醒时，振荡电路最难启动（特别系统工作在高温、低压、低频的状况下）。此时，电阻Rs有利于振荡电路的启动，由于低价的碳膜电阻容易产生白噪声，从而协助电路起振。此外，选择C2稍大于C1以增大相移，芯片交易网IC交易网也有利于电路起振。

2 详细应用例子

2.1 系统组成及框图

系统主要由PIC单片机、双音频解码拔号电路、语音集成电路、接口电路、VCC电源控制电路、射频发射电路和EEPROM组成，可完成对家用电器的控制和对报警求援语音信息的自动传送，如图3所示。

2.2 控制器工作方式

*当与控制器相串闻的电话机（以下称为本地机）处于摘机时，电话线输入电压发作变化，惹起CD40106的2脚输出电平变化，输入到CPU的RB0端口产生中缀信号，唤醒CPU，控制器进入工作状态。经过本地机的拔号盘对控制器的各种功用停止控制。如控制电视、声响、照明灯等电器电源的开关。

*当控制器接纳到振铃信号时，CD40106的4脚输出电平变化，输入CPU的RB6端口产生中缀信号，唤醒CPU进入工作状态，并对振铃信号停止计数;到达设定铃声数后，使控制器进入电话接纳状态，开端接纳远程传输DTMF信号，经MT8880解调得到的信号经过IRQ向单片机发出中缀信号，将数据存入存放器，经CPU运转，对控制器的各种功用停止控制。

*当控制器作为报警器，并处于警备状态时，报警探头时辰检测防备区域的状况;当探头向控制器发出警情信息，输入CPU的RB5中缀产生信号，控制器进入工作状态，从EEPROM芯片读出预先设置的报警电话号码，经MT8880转换为DTMF信号，自动拨号，以语音方式将信息传送给用户或直接报警。

2.3 应用电路

（1）电话接口电路

电话机与控制器采用控制器在前，电话机在后的串联方式，可完成电话机对控制器各种功用的控制。接口电路由过压维护电路、极性转换电路和中缀恳求电路组成，如图4所示。

①过压维护电路。在电话线回路上参加了一个压敏电阻R，它的作用是当它两端的电压大于其工作电压时呈短路状态，从而维护后级电路免受高压危害。当加到它的两端的电压小于其工作电压，压敏电阻呈开路状态，对后级电路的工作没有任何影响。在本设计中，压敏电阻的工作电压为220V。

②极性转换电路。由于在电话线上传输的是交流信号，为了使信号的极性固定，在电路中参加电桥，停止全波整流。

③中缀恳求电路。为延长电池工作时间，CPU在待机时处于休眠的省电状态，在完成远程电话机和本地机对控制器功用控制时，由中缀恳求电路将CPU唤醒。

（2）语音电路

语音电路如图5所示。它以ISD4000语音芯片为中心，主要是存储报警语音，输出经功率放大后传送到电话线上。

（3）MT8880与PIC单片机的接口电路

MT8880是Mitel公司的DTMF收发器，具有功用强、功耗低、工作稳定、牢靠等性高优点，因而在DTMF信号调制的场所得到了普遍的应用。MT8880与PIC单片机的接口电路如图6所示。

①MT8880与单片机的接口电路。D0～D3为4根数据线，MT8880对经过前置处置的DTMF信号停止解调，将解调得的信号存入片内存放器中，并经过IRQ向单片机发出中缀信号。单片机相应中缀恳求后，在R、W、RS0、RD的控制下，经过D0～D3读出解调出的数据。

②DTMF信号放大电路。当微处置器将要发送的DTMF数据写入MT8880相应的存放器时，MT8880从TONE引脚发出DTMF信号，信号经过放大电路放大后，送往变压器停止电压变化。

3 程序设计

程序在运转时：①为电器控制器，若是远程电话机对控制器停止操作，是依据电话的振铃声数来判别;若本地电话机对控制器停止操作，是依据本地电话机的摘机状况来判别。②为报警器，报警探头随时检测到警情并发出信号给控制器，而控制器则是依据用户的设置状况，是处于警备与否来判别能否拔出报警电话。图7是程序流程图。

下面主要引见初始化程序、MT8880设置子程序和DTMF信号发送以及接纳子程序。

;初始化存放器

F0 EQU 0H

RTCCEQU 01H

PC EQU 02H

STATUS EQU 03H

FSR EQU 04H

RA EQU 05H

RB EQU 06H

RC EQU 07H

RD EQU 08H

RE EQU 09H

TRISAEQU 85H

TRISB EQU 86H 亿配芯城（WWW.YiBEiiC.COM)隶属于深圳市新嘉盛工贸有限公司，成立于2013年并上线服务，商城平台主要特点“线上快捷交易配单+线下实体供应交货”两全其美的垂直发展理念，是国内电子元器件专业的电子商务平台+实体店企业。未来发展及模式主要以（一站式配单，平台寄售/处理闲置库存达到资源共享双赢，电子工程师交流社区，硬件开发与支持等互动服务平台）在这个高效而发展迅猛的科技互联网时代为大家提供精准的大数据资源平台。

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