便攜式智能儀器儀表的低功耗技術分析

金鷺

南京市市政設計研究院有限責任公司 江蘇南京 210039

當前時代下，便攜式智能儀器儀表發展過程中存在的難題就是功率損耗問題，電子系統領域中多數尋求降低功率損耗的設計方案以及降低功率損耗的相關技術。同時，降低功率損耗的設計方案是電子體統達成節約能源、綠色環保以及智能化方針的關鍵技術。因此，研究并開發切實有效的降低功率損耗技術，可達到綠色環保、節約能源的理念，并對電子系統的發展有著良好積極的影響。

1 選擇降低功率損耗的設計方案

降低功率損耗設計方案在電子系統中會有多種技術涉及在其中，如顯示、集成電路、系統集成等先進技術的高速發展，能夠促進降低功率損耗技術的完善。因此，應選擇合適的技術設計相應的降低功率損耗方案，并在設計的過程中需嚴格遵守各項原則，圍繞當下降低功率損耗技術的發展態勢，依照不同的實際需求，確立降低功率損耗技術的參數，以達到降低功率損耗技術設計初的預期。

2 優先選擇具備降低功率損耗特點的單片機

現階段，高密度互補金屬氧化物半導體工藝正在不斷的被應用到單片機中，使降低功率損耗技術逐漸發展成熟。以80C31單片機以及8751/8051/8031單片機舉例，80C31單片機主要采用高密度互補金屬氧化物半導體工藝，而8751/8051/8031單片機主要采用高性能金屬氧化物半導體工藝，兩種單片機在同等功率供給下，80C31單片機的功率損耗只有8751/8051/8031單片機功率損耗10%。同時，超大規模集成電路技術的3微米工藝通過研究與開發已經發展成可實際應用的0．2微米工藝，并且采用全靜態設計時，能夠實現在直流至數十兆赫茲范圍內任意選擇始終頻率，同時在運行過程中能夠最大限度的降低功率損耗。單片機在正常運行的過程中能否使用降低功率損耗模式是大眾所關注的重點，在實際應用中可以發現，大部分擁有降低功率損耗模式的單片機都能夠在一定的低電壓環境下進行常規運行[1]。

3 選擇降低功率損耗的外圍器件與電路

顯示器件，通信接口、數字集成、接口集成以及各種儲存器集成等電路都是常用的外圍器件以及電路。對于接口集成電路降低功率損耗模式以及存儲器集成電路降低功率損耗模式來說，同樣是以高密度互補金屬氧化物半導體工藝為主，如型號27C64/工作電流30．0mA/維持電流 1．0mA/，型號 27C256/工作電流 30．0mA/維持電流 1．0mA/，型號 6116/工作電流 32．0mA/維持電流 0．1mA/，型號28C64/工作電流30．0mA/維持電流5．0mA/等常用以高密度互補金屬氧化物半導體工藝為主的存儲器，其容量與實際功耗并無太大關聯，但需要大容量存儲器時不可通過多個小容量存儲器進行搭配的方式替代。

4 降低功率損耗的管理方法

針對現便攜式智能儀器儀表的低功耗技術存在的問題，便攜式智能儀器儀表的低功耗技術的具體應用方法可以從以下五個環節入手：

4.1 選擇科學、合理的運行方式

大部分單片機都擁有待機運行模式以及掉電運行模式，具有良好的節約電能效果。以80C31單片機舉例，80C31單片機在正常環境下以掉電運行模式運行可降低功率損耗至少七成以上，在待機運行模式下的功率損耗只有正常運行模式下的0．1%。在進行定時測量工作以及信號計數工作時智能儀表通常會使用這種運行模式，這決定了單片機的待機時間在這種運行模式下擁有超長時間。基于此，單片機在不需要進行工作時可設定為待機運行模式或是掉電運行模式，在需要單片機進行工作時在運行正常模式即可，以此便可有效的減少功率損耗。

4.2 科學、合理的管理外圍器件以及電路

對外圍器件以及電路工作時的功率損耗進行切實有效的管理，保障外圍器件以及電路在不需要進行工作時及時停止供給電能，以此便可有效的減少功率損耗。

在日常工作中可以發現存儲器的功率消耗在系統整體功率消耗中占了很大一部分，但存儲器維持運行時可以比存儲器正常工作時的功率消耗低很多，因此存儲器還具備非常大的降低功率損耗潛質[2]。

4.3 科學、合理的選擇算法

對傳統算法相對比，全新的算法不僅擁有快速精準運算的優點，還能夠考慮工作中出現的工程問題，以及最大化發揮各類型單片機的特點。因此，科學、合理的選擇新算法，能夠切實有效的降低中央處理機的工作運行時間，以此可有效的減少功率損耗。

4.4 取消傳統軟件延時以定時中斷代替

在進行間斷測量等工作時，應減少傳統軟件延時的使用，并以定時中斷的工作方式進行替代，以此減少中央處理器的工作運行時間。同時，在實際工作中使用定時中斷這種方式，可在中斷源不足時隨時進行擴充。

4.5 取消傳統動態顯示以靜態顯示代替

顯示、譯碼以及驅動等基礎功能在很多顯示組件中都具備，顯示組件在正常工作運行下會對數據進行保留，并始終顯示內容，直到內容更新，因此待機運行時單片機也能夠正常顯示。在智能儀表進行工作時，需要長時間或交替顯示固定的工作內容，在進行這樣的工作時應充分利用組件的功能，在刷新顯示內容之后，單片機進入待機運行模式，取消傳統動態顯示以靜態顯示代替，減少中央處理機的工作運行時間，以此可有效的減少功率損耗[3]。

5 結語

綜上所述，電子系統的功率損耗會被各種因素影響，而且電子系統的功率損耗與技術參數有著不可分割的聯想，在進行電子系統的降低功率損耗設計時，應考慮到各項因素的影響。因此，研究并開發切實有效的降低功率損耗技術，可達到綠色環保、節約能源的環保意識理念，并對電子系統的發展有著良好積極的影響，這也是電子系統未來發展的必然趨勢。