便携式智能仪器仪表的低功耗技术分析
2019-11-28金鹭
金鹭
南京市市政设计研究院有限责任公司 江苏南京 210039
当前时代下，便携式智能仪器仪表发展过程中存在的难题就是功率损耗问题，电子系统领域中多数寻求降低功率损耗的设计方案以及降低功率损耗的相关技术。同时，降低功率损耗的设计方案是电子体统达成节约能源、绿色环保以及智能化方针的关键技术。因此，研究并开发切实有效的降低功率损耗技术，可达到绿色环保、节约能源的理念，并对电子系统的发展有着良好积极的影响。
1 选择降低功率损耗的设计方案
降低功率损耗设计方案在电子系统中会有多种技术涉及在其中，如显示、集成电路、系统集成等先进技术的高速发展，能够促进降低功率损耗技术的完善。因此，应选择合适的技术设计相应的降低功率损耗方案，并在设计的过程中需严格遵守各项原则，围绕当下降低功率损耗技术的发展态势，依照不同的实际需求，确立降低功率损耗技术的参数，以达到降低功率损耗技术设计初的预期。
2 优先选择具备降低功率损耗特点的单片机
现阶段，高密度互补金属氧化物半导体工艺正在不断的被应用到单片机中，使降低功率损耗技术逐渐发展成熟。以80C31单片机以及8751/8051/8031单片机举例，80C31单片机主要采用高密度互补金属氧化物半导体工艺，而8751/8051/8031单片机主要采用高性能金属氧化物半导体工艺，两种单片机在同等功率供给下，80C31单片机的功率损耗只有8751/8051/8031单片机功率损耗10%。同时，超大规模集成电路技术的3微米工艺通过研究与开发已经发展成可实际应用的0．2微米工艺，并且采用全静态设计时，能够实现在直流至数十兆赫兹范围内任意选择始终频率，同时在运行过程中能够最大限度的降低功率损耗。单片机在正常运行的过程中能否使用降低功率损耗模式是大众所关注的重点，在实际应用中可以发现，大部分拥有降低功率损耗模式的单片机都能够在一定的低电压环境下进行常规运行[1]。
3 选择降低功率损耗的外围器件与电路
显示器件，通信接口、数字集成、接口集成以及各种储存器集成等电路都是常用的外围器件以及电路。对于接口集成电路降低功率损耗模式以及存储器集成电路降低功率损耗模式来说，同样是以高密度互补金属氧化物半导体工艺为主，如型号27C64/工作电流30．0mA/维持电流 1．0mA/，型号 27C256/工作电流 30．0mA/维持电流 1．0mA/，型号 6116/工作电流 32．0mA/维持电流 0．1mA/，型号28C64/工作电流30．0mA/维持电流5．0mA/等常用以高密度互补金属氧化物半导体工艺为主的存储器，其容量与实际功耗并无太大关联，但需要大容量存储器时不可通过多个小容量存储器进行搭配的方式替代。
4 降低功率损耗的管理方法
针对现便携式智能仪器仪表的低功耗技术存在的问题，便携式智能仪器仪表的低功耗技术的具体应用方法可以从以下五个环节入手：
4.1 选择科学、合理的运行方式
大部分单片机都拥有待机运行模式以及掉电运行模式，具有良好的节约电能效果。以80C31单片机举例，80C31单片机在正常环境下以掉电运行模式运行可降低功率损耗至少七成以上，在待机运行模式下的功率损耗只有正常运行模式下的0．1%。在进行定时测量工作以及信号计数工作时智能仪表通常会使用这种运行模式，这决定了单片机的待机时间在这种运行模式下拥有超长时间。基于此，单片机在不需要进行工作时可设定为待机运行模式或是掉电运行模式，在需要单片机进行工作时在运行正常模式即可，以此便可有效的减少功率损耗。
4.2 科学、合理的管理外围器件以及电路
对外围器件以及电路工作时的功率损耗进行切实有效的管理，保障外围器件以及电路在不需要进行工作时及时停止供给电能，以此便可有效的减少功率损耗。
在日常工作中可以发现存储器的功率消耗在系统整体功率消耗中占了很大一部分，但存储器维持运行时可以比存储器正常工作时的功率消耗低很多，因此存储器还具备非常大的降低功率损耗潜质[2]。
4.3 科学、合理的选择算法
对传统算法相对比，全新的算法不仅拥有快速精准运算的优点，还能够考虑工作中出现的工程问题，以及最大化发挥各类型单片机的特点。因此，科学、合理的选择新算法，能够切实有效的降低中央处理机的工作运行时间，以此可有效的减少功率损耗。
4.4 取消传统软件延时以定时中断代替
在进行间断测量等工作时，应减少传统软件延时的使用，并以定时中断的工作方式进行替代，以此减少中央处理器的工作运行时间。同时，在实际工作中使用定时中断这种方式，可在中断源不足时随时进行扩充。
4.5 取消传统动态显示以静态显示代替
显示、译码以及驱动等基础功能在很多显示组件中都具备，显示组件在正常工作运行下会对数据进行保留，并始终显示内容，直到内容更新，因此待机运行时单片机也能够正常显示。在智能仪表进行工作时，需要长时间或交替显示固定的工作内容，在进行这样的工作时应充分利用组件的功能，在刷新显示内容之后，单片机进入待机运行模式，取消传统动态显示以静态显示代替，减少中央处理机的工作运行时间，以此可有效的减少功率损耗[3]。
5 结语
综上所述，电子系统的功率损耗会被各种因素影响，而且电子系统的功率损耗与技术参数有着不可分割的联想，在进行电子系统的降低功率损耗设计时，应考虑到各项因素的影响。因此，研究并开发切实有效的降低功率损耗技术，可达到绿色环保、节约能源的环保意识理念，并对电子系统的发展有着良好积极的影响，这也是电子系统未来发展的必然趋势。
