基于Atmega48单片机的低功耗系统设计

文章摘要：ldi r16,$e7 sts prr,r16 ;关闭未用外设ldi r16,$01out smcr,r16 ;进入掉电模式wait:sleepnoprjmp wait 值得注意的是在休眠模式，要使端口引脚配置为最小的功耗模式，必须避免引脚悬空和防止模拟输入电平接近vcc/2时以消耗太多的电流。当引脚未被使用，将引脚配置为输入，并使能内部上拉，给引脚一个确定的电平。电源电压的选择 cmos 逻辑电路中的电流与电源电压成正比，功耗与电源电压的平方成正比，因此降低器件的供电电压可以减小功耗。芯片所要求的电源电压为1.8-5.5v。由于供电电压

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ldi r16,$e7          
sts prr,r16      ;关闭未用外设
ldi r16,$01
out smcr,r16     ;进入掉电模式
wait:
sleep
nop
rjmp wait 
     值得注意的是在休眠模式，要使端口引脚配置为最小的功耗模式，必须避免引脚悬空和防止模拟输入电平接近vcc/2时以消耗太多的电流。当引脚未被使用，将引脚配置为输入，并使能内部上拉，给引脚一个确定的电平。

电源电压的选择
    cmos 逻辑电路中的电流与电源电压成正比，功耗与电源电压的平方成正比，因此降低器件的供电电压可以减小功耗。芯片所要求的电源电压为1.8-5.5v。由于供电电压与芯片能工作的最大频率有关联，因此应在频率满足处理速度的要求下，尽可能采用低的电源电压。

表1 各种工作模式的典型供电电流值

典型设计

     图3是以atmega48为核心的定时控制系统框图。该系统是油井工具投放机的控制部分。设备匀速从地面向下投放，延时时间控制设备投放的深度。延时时间一到，电机马上启动，使设备投放机停止运行。延时时间由多圈线位器设定。设定值经内部ad转换后，在液晶上显示。液晶采用北京青云公司的lcm061a模块。该液晶能在2.7v-5.2v内工作，且工作电流小。为了加强驱动能力，pb1、pb2并联使用，并通过tip122直接驱动直流电机。考虑到系统时钟越低，功耗越低，并结合本系统的实际功能要求，时钟源采用内部128k低频时钟。在2节500ma可充电电池供电的情况下，系统能可靠的运行14天。

                                   图3定时控制系统框图

                                  图4  主程序流程图

    主程序流程图如图4所示。在主程序中，在程序初始化时，关闭未用到的外设模块，避免消耗过多的电流。io口初始化时，pd口为输入口，使能内部上拉。所有悬空的io口都使能内部上拉，使之有确定的电平。当检测到有按键按下时，单片机禁用对应io口的内部上拉，避免内部上拉电阻消耗不必要的电流。(atmega48的引脚上拉电阻为30k~60k之间。)

     在单片机完成初始化后，单片机进入空闲模式，cpu停止运行，定时器/ 计数器和中断系统继续工作。此时，实测消耗电流为0.14ma。当定时时间一到，cpu即被唤醒，执行响应的程序后继续进入空闲模式。

结语

   本文介绍了atmega48单片机低功耗特性，并通过具体实例，说明了在硬件电路设计和编制程序时，应注意的问题和低功耗设计方法，具有一定的参考价值。■

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