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80C51便携式产品中的低功耗设计

资料介绍
单片机论文

80C51便携式产品中的低功耗设计
摘要:通过一个使用钮扣电池的PDA产品的设计实践,介绍80C51系列单片机的低功耗设
计理论、原理和使用电池的便携式产品的低功耗设计方法及技巧。
    关键词:单片机 80C51 PDA 功耗 液晶
前言
80C51单片机由于功能全面、开发工具较为完善、衍生产品丰富、大量的设计资源可以
继承和共享,得到广泛的应用。我们设计的一款手持线PDA产品,也选择80C51单片机作
为主、辅CPU,还具备点阵液晶显示屏、导电橡胶键盘、双IC卡接口、EEPROM存储器、实
时时钟和串行通信口。由于使用80C51单片机开发,高级语言编程,大大降低了设计的技
术风险,产品在较短的时间内就推向了市场。
但是,同一些低速的微控制器(如4位单片机)和高速的RISC处理器相比,80C51单片
机在功耗上没有优势。为了在PDA类产品中发挥80C51单片机的上述特长,我们通过采取
软、硬件配合的一系列措施,加强低电压、低功耗设计,取得了良好的效果。该机使用
一颗3V钮扣式锂电池,开机时工作电池小于4mA,瞬间最大工作电流小于20mA,瞬间最大
工作电流小于20mA,关机电流小于2μA。一颗电池可以使用较长的时间,达到满意的设计
指标。
一、低电压低功耗设计理论
在一个器件中,功耗通常用电流消耗来表示。下式表明消耗的电池与器件特性之间的
关系:
Icc=C∫Vda≈ΔV·C·f    (1)
式中:Icc是器件消耗的电流;Δ是电压变化的幅值;C是器件电容和输出容性负载的大
小;f是器件运行频率。
从公式(1)可以得到降低系统功耗的理论依据。将器件供电电压从5V降低3V,可以至
少降低40%的功耗。降低器件的工作频率,也能成比例地降低功耗。
80C51的器件电流包括两部分:核心电流和I/O电流,即:
Icc=ICORE+II/O    ……
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