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在工業(yè)環(huán)境中，往往有很多場合需要使用移動設(shè)備或者是現(xiàn)場無條件使用交流電。因此，電池成為了此類設(shè)備的標準配置。在不擴大電池容量的前提條件下，盡可能得延長設(shè)備使用電池時的工作時間，就成為了一種突出的市場需求。低功耗技術(shù)也就成為了廣大電氣工程師所熱衷研究的一個焦點技術(shù)。目前,在嵌入式領(lǐng)域，已經(jīng)有不少較為成熟的低功耗解決方案。其中以MSP430系列單片機為核心的一套低功耗方案是業(yè)界較為主流的、成熟的方案。
1MSP430低功耗性能分析
MSP430系列單片機是某公司設(shè)計生產(chǎn)的，一種具有超低功耗特性的單片機。目前其MSP4301XX、2XX、4XX已經(jīng)被廣泛使用。與現(xiàn)在市場上通用的一些單片機相比,MSP430的低功耗特性相當顯著。其超低功耗的特性，得益于兩方面:
1）    超低功耗的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計。這點可以從MSP430系列單片機的性能參數(shù)指標上看出：
①O.luARAM保持電流；
②0.8uA實時時鐘模式；
③250uA/lMPISactive；
④1.8-3.6V工作電壓；
⑤＜6us時鐘啟動；
⑥＜50nA端口漏電。
2）    靈活、可供選擇的多種工作模式。MSP430總共有6種工作模式:活動模式（AM）、低功耗模式0(LPM0)、低功耗模式1(LPM1)、低功耗模式2(LPM2)、低功耗模式3(LPM3)、低功耗模式4(LPM4)。合理運用這些工作模式,可以解決運行速度、數(shù)據(jù)流量與低功耗設(shè)計的沖突,能將各個模塊的電流消耗降至最低狀態(tài)，能夠限制活動狀態(tài)至最低要求。
2低功耗稱重系統(tǒng)組成
本課題的研究主要是基于MSP417+ADS1230組成的稱重系統(tǒng)。如圖1所示，該小型稱重系統(tǒng)是以MSP417為核心；A/D轉(zhuǎn)換部分由某公司的ADS1230及外圍放大電路組成，可帶載4個350歐姆的稱重傳感器;顯示部分由一塊LCD顯示屏和背光電路組成；另外還有鍵盤掃描和RS232通信電路。
在本系統(tǒng)中,MSP417工作在4MHz頻率上。

圖1稱重系統(tǒng)組成7F意圖

ADS1230通過時鐘線(SCLK)、數(shù)據(jù)線(DOUT)與CPU相連。ADS1230每秒將轉(zhuǎn)換產(chǎn)生80個有效數(shù)據(jù)，其精度為20位。CPU通過査詢方式獲取來自ADS1230的重量數(shù)據(jù)。LCD顯示屏連接至MSP417內(nèi)置的顯示驅(qū)動模塊，上鍵盤部分則由CPU的GPIO引腳來完成行列掃描。
整個系統(tǒng)中A/D轉(zhuǎn)換和LCD顯示電路是5V供電的，其余部分都是工作在3.3V。電路分析可知，帶載4個350歐姆傳感器，耗電量為60mA；顯示部分在背光點亮時，耗電量為30mA,MSP417在4MHz頻率下全速運行耗電量為3mA,通信芯片及其余電路耗電量約為3mA,整個系統(tǒng)的耗電量約為96mA。要降低系統(tǒng)功耗,可從三個方面入手：
①傳感器耗電，它占了整個系統(tǒng)耗電量的大半,是降低功耗的重點；
②顯示耗電；
③MSP430芯片耗電。

3低功耗在稱重控制儀上的實現(xiàn)
在上面提到的三種降低功耗的途徑中，后兩種比較容易實現(xiàn)。要降低顯示功耗，可在儀表設(shè)定中增加顯示背光點亮時間，自由選擇合適的背光點亮時間。要降低MSP417芯片功耗，可降低芯片的工作頻率。
對于儀表傳感器的節(jié)電實現(xiàn)，可以基于這樣的思路:如圖2所示，通過設(shè)定檢測時間，定期檢測儀表是否處于工作狀態(tài)。當儀表工作時,MSP417處于活動模式(AM),其余時候儀表休眠,MSP417處于低功耗模式3(LPM3)O由MSP430的特性可知，當處于LPM3模式下，CPU、MCLK和SMCLK都停止工作,所有的內(nèi)部總線也停止活動，只有ACLK保持活動。直至有任一中斷請求或者復(fù)位發(fā)生。一旦儀表休眠,則關(guān)閉LCD背光、切斷傳感器的激勵電壓。此時保持CPU內(nèi)核中10ms定時器工作，使其每隔50ms檢測有無按鍵中斷，有無重量數(shù)據(jù)變化。當檢測到有按鍵中斷發(fā)生或者有來自于ADS1230的重量數(shù)據(jù)變化時,CPU從LPM3模式轉(zhuǎn)回AM模式。

圖2降低系統(tǒng)功耗流程示意圖
本設(shè)計已實際運用于某測量技術(shù)有限公司的一款儀表(IND212)中。當儀表開啟節(jié)能模式，整體消耗的平均電流為16mA。使用10AH的鉛酸蓄電池，可連續(xù)使用500小時以上。經(jīng)過用戶大量現(xiàn)場使用后反映其性能穩(wěn)定，續(xù)航能力強。這種基于MSP430系統(tǒng)上實現(xiàn)的低功耗技術(shù)是一種有效的節(jié)能技術(shù)。

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