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影響單片機功耗的因素有哪些

時間:2018-12-11 14:21:46來源:網絡 作者:admin 點擊:
最近一周一直在做pic單片機功耗問題。由于項目使用電池供電,所以功耗問題顯得非常重要。根據數據手冊以及網絡上的資料,影響單片機功耗主要由以下幾個因素:1:所有I/O引腳

最近一周一直在做pic單片機功耗問題。由于項目使用電池供電,所以功耗問題顯得非常重要。根據數據手冊以及網絡上的資料,影響單片機功耗主要由以下幾個因素:

1:所有I/O引腳保持為高阻輸入高點平或低電平

2:關閉比較器和CVref(可編程偏上參考電壓)、WTD、T1OSC、BOR(欠壓復位)等

3:PORTB片內弱上拉

4:所有不用的模塊全部關閉,在用到時再打開

5:MCLR引腳必須處于邏輯高電平

影響單片機功耗的因素有哪些

PIC單片機在執行SLEEP指令后進入睡眠省電模式。進入SLEEP模式后,主振蕩停止,如果看門狗在燒寫時打開了,看門狗定時器將被清并保持運行。I/O口,周邊模塊和內部RAM將保持原來狀態,所以如果要求睡眠后有很低功耗,應該在進入SLEEP前把IO口置為高阻抗的輸入狀態,不用的模塊也要關閉。另有些周邊模塊與主時鐘有關,如在異步模式下的USART,將不工作。

喚醒SLEEP的條件有很多,如IO口電平變化,AD轉換結束,外部復位、看門狗溢出等,具體請參考數據手冊。

當執行SLEEP指令時,PC+1的指令被預取指,當器件被一個中斷條件喚醒時(這個中斷的應是已使能的),如果GIE(全局中斷使能位)為0,器件將繼續執行SLEEP指令下面的指令。如果GIE為1,器件將執行已預取的PC+1指令后跳到0004H的中斷入口。所以建議SLEEP后面緊跟著的一條指令最好是個NOP。

外部手動復位MCLR將喚醒器件并RESET,表示狀態的標志位含義詳見數據手冊。

看門狗定時器在SLEEP下溢出將喚醒器件,然后執行SLEEP下面的指令,也有標志位指示狀態。

進入SLEEP后,主振蕩停振,和主振蕩相關的模塊都會停止工作,A/D 。液晶驅動。看門狗等模塊還是要在SLEEP指令執行之前關閉的。這樣功耗才會最低。

關于I.O口。在16C926的DATA SHEET里,還是說到了一些。所有的I/O口,都有確定的接VDD或者VSS,而不能懸空。進入SLEEP前,所有的I/O應該置為輸入口,接上拉或下拉。

對于PORTB口有內部上拉功能的應該選擇不上拉。

這個項目就是因為沒有關閉BOR在休眠時電流達到50UA而搞了近一周的時間才發現問題。

下面是一位網友的測試數據:

測試條件:PIC16F676使用內部4MHzRC振蕩,電源電壓5V,測試在睡眠下的消耗電流

單片機在外部IO口設置成輸入并有固定電平的情況下,程序進入一個NOP指令和跳轉指令的死循環后耗電約1.26mA

1.SLEEP之后:WDT開并256分頻,每2.3秒左右喚醒一次,所有IO口為數字輸入口,直接接高電平或低電平。5V,0.159mA,主要配置:_INTRC_OSC_NOCLKOUT & _WDT_ON & _PWRTE_ON & _MCLRE_OFF & _BODEN

2.上面的程序沒動,只是配置& _BODEN_OFF,電流降為8.5μA,其它配置變化對電流消耗影響不大,WDT開與不開只差0.1μA,可見BROWN OUT DOWN功能是個耗電大戶。

3.上面的配置、程序沒動,所有IO輸入口懸空,結果電流變為0.8-1mA,以上均沒開電平變化中斷,而且手接近單片機電流變的更大。可見雖然IO口看似沒有吸收電流,但干擾電平引起單片機內部比較器頻繁翻轉的電流可以說很驚人。

4.以上配置,僅將WDT分頻比改為1:1,各IO口仍然接固定電平,此時單片機WDT約每1.8mS喚醒一次,電流為8.8μA,可見RC的喚醒很省電。

5.以上配置,WDT1:256分頻,將所有IO口設置成輸出,并輸出低電平,IO口不接任何負載,結果電流為9.5μA,與輸入相比多了1μA。可見IO口的驅動也是要能量的。

6.以上配置,WDT1:256,各AD輸入口設置成AD輸入,其它設置成IO輸入,均接固定電平,ADON置1,GO為零,此時AD模塊開啟,轉換未開始,轉換時鐘采用系統時鐘的1/8,電流8.8μA基本無變化,轉換時鐘采用AD獨立RC振蕩,電流仍為8.8μA,獨立RC振蕩,GO置1,轉換完成后繼續AD轉換,電流為9.2μA,期間沒有空余采樣電容的充電時間,可見AD轉換并不怎么耗電。

7.關閉AD,開啟RA口的弱上拉,有弱上拉的IO懸空,WDT 1:1,電流8.8μA,將弱上拉的IO口其中一腳接地,電流猛增至212.4μA,換算下來一個弱上拉相當于一個24KΩ左右的電阻。

綜上所述,耗電大戶有兩個:第一大戶是懸空的輸入腳,第二大戶為弱上拉時IO口接地。第三大戶為BROWN OUT DOWN RESET(電壓過低復位)。若要省電的話不妨以此參考。此次試驗是單片機沒有任何外圍電路的情況下測得,當然外圍電路比較復雜,設計省電模式其它電路的耗電也要考慮。若要非常省電,那么每個功能是否開啟都是錙珠必較的。

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