CN102621912A - 单片机自动节电方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单片机自动节电方法，特别是基于单片机唤醒功能的节电及控制外设休眠的方法，其特征是：系统有两个时钟振荡器，振荡器用于在单片机正常运行状态时提供时钟，振荡器用于计时在休眠中也可计时，在定时器中断后唤醒，并提供外设频率使得在休眠模式时外设依然工作，这样设计系统只在刷新显示和切换状态时才唤醒休眠，系统在外设工作期间和定时时间内都处于休眠状态，因此降低了功耗。

Description

单片机自动节电方法

技术领域

本发明提供了一种自动节电方法，尤其涉及单片机及外设的节电工作方法。本发明属于电子信息领域。 

背景技术

单片机系统的功耗应该由4部分组成：振荡器功耗、数字设备功耗、模拟外设功耗及I/O端口功耗。振荡器功耗包括内部振荡器的功耗以及外部振荡器功耗。数字设备能量消耗主要由CPU的工作模式、工作电压及系统时钟频率决定。温度与数字外围设备对数字设备的功耗影响很小。模拟外围设备功耗主要包含ADC、电压基准VREF、温度传感器、偏压发生器及内部振荡器。比较器也有少量的能量损耗。现有单片机在待机时仍然消耗电能，降低单片机功耗的话，通常只能选用低功耗的单片机来解决能耗较高的问题。本方法是在不影响用户使用的前提下通过控制系统在空闲时间段休眠通过关闭不需要的工作模块及外设来达到省电的功能。 

发明内容

要降低系统的平均功耗，需要从两个方面考虑：首先是适当调整在所有时间一直影响系统工作的参数。通常工作电压是重点考虑的参数。工作电压决定了系统是否能够处于正常运作状态，它可以由电压调整器或一个电池来提供。对于一个节能系统，工作电压应该被最小化，以节约能量。第二点就是构建合理的固件结构降低以功耗。要为系统设计两个工作模式：一个为高效的运作模式；另一个则是以降低功耗为目地的睡眠模式。两个模式的设计标准不同，但应尽量让系统在大部分时间内处于睡眠模式，以降低系统的总功耗。本发明的目的是提供一种单片机自动节电的方法如图3所示，解决了单片机及外设非工作状态下降低功耗的问题。在常见的单片机使用中，单纯降低单片机功耗，只能选用低功耗的单片机和将单片机空闲时设置到睡眠状态。但是单片机通常比起外围电路功耗要小，所以主要用单片机来将外围电路的功耗降下来。将外围电路不使用的时候关断，不 要让其耗电，然后使用单片机的唤醒功能检测任意一个需要外围电路产生动作的条件，当这个外界条件满足的时候就会唤醒单片机，然后单片机将外围电路打开使之处于工作状态，动作完成后单片机再次将外围电路关断，接着等待下次条件满足时唤醒单片机。系统运行频率越高功耗越大，频率越低功耗小但是运行速度慢，系统内部各个模块只要工作就会有额外的功耗。降低功耗的方法是通过在不需要大量运算的时候把系统频率降低，系统内部各个模块在不需要工作的时候全部关闭。单片机在休眠状态时，只有低频率振荡器单独工作，低频率振荡器为单片机定时器提供时钟，单片机可由外部输入或定时器中断唤醒，单片机被唤醒后高频率振荡器开始工作，通过判断因何唤醒，调用不同的函数将需要工作的外围设备供电，执行不同的操作，之后进入休眠等待下一次被唤醒，在休眠之前单片机关断不需要工作的外围设备。 

附图说明

图1实施例原理图 

图2节电模块图 

图3单片机控制工作流程图 

具体实施方式

本发明的目的是提供一种单片机自动节电的方法如图3所示，本发明解决了单片机及外设非工作状态下降低功耗的问题。在常见的单片机使用中，单纯降低单片机功耗，只能选用低功耗的单片机和将单片机空闲时设置到睡眠状态。但是单片机通常比起外围电路功耗要小，所以主要用单片机来将外围电路的功耗降下来。在外围电路空闲时将其关闭，减少耗电量，然后使用单片机的唤醒功能检测任意一个需要外围电路产生动作的条件，当这个外界条件满足的时候就会唤醒单片机，然后单片机将外围电路打开使之处于工作状态，动作完成后单片机再次将外围电路关断，接着等待下次条件满足时唤醒单片机。系统运行使用的单片机频率越高功耗越大，频率越低功耗小但是运行速度慢，系统内部各个模块只要工作就会有额外的 功耗。降低功耗的方法是通过在不需要大量运算的时候把系统频率降低，系统内部各个模块在不需要工作的时候全部关闭。单片机在休眠状态时，只有低频率振荡器单独工作，低频率振荡器为单片机定时器提供时钟，单片机可由外部输入或定时器中断唤醒，单片机被唤醒后高频率振荡器开始工作，通过判断因何唤醒，调用不同的函数将需要工作的外围设备供电，执行不同的操作，之后进入休眠等待下一次被唤醒，在休眠之前单片机关断不需要工作的外围设备。下面结合实施例进一步说明本发明：在带有显示设备的系统中用户按按键液晶屏显示信息，一分钟之内再次按下按键关闭液晶屏显示；液晶屏显示信息一分钟如果用户没有按下按键液晶屏自动关闭；系统有两个时钟振荡器，RC振荡器(4MHz)和RTC振荡器(32.768KHz)，RC振荡器用于在单片机正常运行状态时提供时钟，RTC振荡器用于计时(休眠时亦可以计时，只是在定时器中断后唤醒)，并提供LCD频率使得在休眠模式时LCD依然显示，这样设计系统只在刷新显示和切换状态时才唤醒休眠，系统在液晶屏显示期间和定时一分钟时间内都基本处于休眠状态，大大降低了功耗。待机模式中单片机处于休眠状态，同时用于计时的定时器停止工作，液晶屏关闭，此时系统整体功耗最低。液晶屏显示模式中，单片机基本处于休眠状态，定时器工作，单片机每秒被唤醒一次，检测液晶屏显示是否超过了一分钟，如果没有则继续休眠，如果超过了，则执行关闭液晶屏操作，并切换到关闭液晶屏模式。在休眠期间按下按键，单片机被唤醒，执行关闭液晶屏操作，并切换到关闭液晶屏模式。在关闭液晶屏模式中，单片机每秒被唤醒一次，检测定时器从启动工作开始累计计时是否超过一分钟，如果没有则继续休眠，如果超过了一分钟则关闭定时器，并切换到待机模式，单片机继续休眠。在休眠期间按下按键，单片机被唤醒，执行开启液晶屏操作，并切换到液晶屏显示模式。 

Claims (7)

1.一种自动节电方法，其特征在于，包括如下步骤：

A将单片机及外部设备初始化；

B单片机进入休眠状态并对外围设备断电；

C单片机对外部设备输入进行判断是否有终端需要响应；

D触发单片机及外围设备进入工作状态；

E当单片机定时器触发，或者有外部事件触发，则进入休眠状态；

F等待下一次触发。

2.如权利要求1所述的方法，特征在于，所述单片机有两个时钟振荡器，RC振荡器(4MHz)和RTC振荡器(32.768KHz)。

3.如权利要求1所述的方法，特征在于，单片机进入休眠状态时只有低频振荡器单独工作。

4.如权利要求1，3所述的方法，特征在于，单片机可由外部输入或定时器中断唤醒。

5.如权利要求1，4所述的方法，特征在于，外部输入设备触发单片机工作，或由定时器触发单片机工作时，由单片机控制给外围设备加电，从而触发外围设备工作。

6.如权利要求1所述的方法，特征在于，外部输入设备触发单片机休眠，或由定时器触发单片机休眠时，由单片机控制给外围设备断电，从而触发外围设备休眠。

7.如权利要求1，所述的方法，其特征在于，触发单片机及外围设备工作休眠时间数值为自定义。

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