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文档简介

烟叶烤房监测仪中的低功耗设计烟叶烤房监测仪中的低功耗设计 近年来 随着我国烟叶生产水平的不断提高 烟叶烘烤调调制过程 受到了越来越多的重视 成为生产优质烟叶的关键步骤 而传统的 人工长期监守 利用干湿球采集数据的方式已产生越来越多的弊端 与现场化的烤房设施不相适应 采用电子设备对烤房温湿度进行 监测 减少人工干预 已成为烤烟技术发展的一个必然趋势 烤房 实是监测仪可以很好地解决烤烟的耗人力问题 能够依据烤烟所需 温湿度曲线对烤房温度和湿度进行实时监测 在非正常情况时自动 语音报警 并具备较高的数据精度和系统稳定性 由于应用环境的 要求 该仪器定位于便携式产品 因而是否具备功耗低 寿命长的 特性 便成为产品能否推广的首要指标 在这个监测仪的研发过程中 低功耗设计计贯穿始终 本文主要从 嵌入式系统研发的三个阶段 元器件选择 电路设 软件设计来阐述所用到的低功耗设计策略 1 元器件的选择 首先拟定监测仪的系统方案 监测仪主要由微控制器 显示 语音 报警 实时时钟 外挂存储器 串口 温湿度数据采集电路以及键 盘 电源几部分组成 如图1所示 在了解大量同类芯片性能的基础上 开始对各个部分的器件进行选 型 首先是选择作为核心控制部件的微控制器 这是决定系统性能的关 键器件 选用微控制器主要有以下五个原则 选择CMOS器件 由 于TTL器件要比相对应的CMOS器件功耗高很多 因此这是降低系统功 耗的最直接办法 可以低频 低压运行 CMOS电路的功耗特性为 P PD PA 其中 P为总功耗 PD为静态功耗 PD VDD IDD PA为动态功耗 PA VDD ITC V2DD RfCL 可见CMOS电路功耗主要为动态功耗 而动态功耗又正比于工作频率 和工作电压的平方 因此在满足系统性能要求的前提下 要尽量降 低工作频率和电压 有可切换的几种工作模式 现有的很多单片 机为了降低功耗 都设置有多个工作模式 如休眠 运行 待机等 在不同运行要求时采用不同的模式 可减少了系统不必要的能量 开销 针对特定的系统功能要求 选择集成有相应模块的策控制 器 如LCD驱动 A D采样 音频功放等 这些模块尽量不以软件方 法或外围电路去实现 否则会造成功耗大 误差大 调试慢等缺点 当然 并不是每个系统都要满足全部的原则 性能和功耗本身就 是一对矛盾体 只能在对两者的联合权衡下选择使用 本监测仪的微控制器采用的是TI公司生产的MSP430系列的F447单片 机 它是16位CMOS芯片 具有六种工作模式 可在1 8 3 6V低电压 下工作 是特别强调超低功耗的单片机品种 它在活动模式下 电 流消耗为280 A 在低功耗模式下 为0 1 1 1 A 更为突出的优 点是 它由多个功能模块构成 各个模块完全独立 定时器 I O口 A D转换 看门狗 LCD驱动都可以在主CPU休眠状态下独立运行 并可通过中断唤醒CPU 因而能使系统真正在最低功耗运行 其次是选择外围器件 这也是低功耗设计中不可忽视
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