您的位置 首页 电路

根据MSP430的低功耗流量计

摘要 针对某些应用场合由于没有外部电源供电或使用导线引用电源费用较高的问题,文中设计了基于MSP430F149的低功耗流量计,主要完成了流量计的硬、软件的低功耗设计。系统电源设计为两级转换,第一级转

摘要 针对某些运用场合因为没有外部电源供电或运用导线引证电源费用较高的问题,文中规划了依据MSP430F149的低功耗流量计,首要完结了流量计的硬、软件的低功耗规划。体系电源规划为两级转化,榜首级转化进程,依据压降型DC/DC与LDO在不同状况下转化功率各有好坏,故规划了逻辑判别挑选电路。第二级转化进程,运用LDO下降模仿部分供电电压,节约了功耗;此外,体系的囟群脱沽Σ钩ツ?椋则选用间歇采样形式。在采样空隙,运用单刀双掷从电压上位端堵截恒流源供应,然后下降了体系功耗。经过上述办法,使得体系均匀电流为470μA,契合电池供电的规划要求。

现在,对流量检测仪表可以在野外长时刻安稳作业的要求越发火急,传统运用电池供电的流量仪表已无法满意在野外长时刻作业的需求,而用导线引证外接电源又较为困难。在完结电池供电流量仪表对功耗严苛要求的一起,又要满意对各种杂乱参数的丈量等功用。而低功耗流量计便是针对这一详细现实问题而规划的。

低功耗体系的要害在于对器材的挑选和电路的规划。在挑选器材时,应尽或许地完结全CMOS化的硬件规划,CMOS器材的功耗由静态和动态功耗组成

依据MSP430的低功耗流量计

从式(1)可知,对体系功耗影响最大的是电源电压,其次是作业频率,再次是负载电容。因负载%&&&&&%一般是不可控的,故在不影响体系功用的前提下,规划一个低功耗的单片机体系首要有两种途径:(1)尽或许下降作业电压。(2)下降时钟频率。在电路规划方面,首要是进行单片机低功耗方法的唤醒电路,外围功耗操控接口及电源办理电路的规划。

1 硬件规划

体系首要完结了对脉冲信号及温度与压力信号的检测、处理、存储、显现和输出等功用。体系硬件组成框图如图1所示。

依据MSP430的低功耗流量计

1.1 MCU的挑选

经比较,MCU选用了美国TI公司推出的一种16位超低功耗混合信号处理器MSP430F149。其将许多模仿电路外设和常用数字模块集成在芯片内部。一般关于一般实践运用单芯片便彻底满意要求,这样可下降外围操控电路的杂乱性,节约PCB空间,一起也下降了规划本钱及体系功耗,且进步了体系的可靠性。

1.2 电源电路

体系电源由一枚标称电压为3.6 V的锂电池供应,为进步电源转化功率,下降模仿部分功耗,体系规划了两级电压转化。图2为榜首级电压转化电路。

依据MSP430的低功耗流量计

榜首级电压转化经过增强型LBI步降DC/DC转化器或LDO,将电池电压转为2.7 V,并供应应单片机等数字电路部分。其间,DC/DC转化器与LDO之间的切换经过DC_on信号完结,而且设置DC/DC转化器的输出电压略高于LDO的转化输出电压。图3所示为DC_on信号的生成电路。

依据MSP430的低功耗流量计

图3中,U1为电压检测芯片,当电池电压>3.3 V时,其复位输出引脚为高电平,反之则为低电平;Run为单片机作业状况的告诉信号,当单片机正常作业时,该信号为高电平;当单片机处于休眠状况时,该信号为低电子。Run信号与U1的复位输出信号别离衔接至由BAT54C建立的简略“或门”的两输入端。“或门”的输出信号即为DC_on信号。所以,在电源电压>3.3 V或单片机正常作业时,DC_on信号为高电平,选通DC/DC转化器,LDO则因DC/DC转化器的输出电压高于其输出电压设定值,其内部主动中止转化。反之,当电源电压3.3V或单片机休眠时,DC_on信号为低电平,DC/DC转化器中止转化,LDO输出转化电压。

依据MSP430的低功耗流量计

图4所示为第二级电压转化电路,经过LDO将榜首级输出电压转化为2.5 V,供应应信号调度等模仿电路部分。经过二级电压转化,下降了模仿部分的供电电压,在必定程度上节约了体系功耗。

1.3 温压补偿电路

在实践的作业环境中,温度与压力的改变规模和改变速率均有限,因而可用间歇采样替代实时采样,以节约体系功耗。在采样间歇,运用单刀双掷(Single-Pole Double-Throw,SPDT)从电压上位端堵截恒流源供应,如图5所示。

依据MSP430的低功耗流量计

图5所示即为温压补偿模块中运用的可控恒流源。U10为SPDT,单片机的温压补偿使能信号TempEN衔接至其数据输入IN端,当Temp EN为低电平时,其常闭端NC与公共端COM导通,堵截温压补偿模块的电压供应;当Temp EN为高电平时,其常初步NO与公共端COM导通,供应温压补偿模块的电压供应。恒流源电流规划为400μA,且初步规划为10 min补偿一次,这样恒流源的均匀功耗约为1μA。选用在电压上位端断开电压供应首要是因为SPDT一直存在内阻,若将其衔接至电压下位端,则必定抬升该部分的低电子,引进搅扰;而将其衔接至电压上位端,只需上位端电平复合稳压芯片的作业条件,便不会对电路形成影响。

2 软件规划

在一个完好的低功耗体系中整个体系的低功耗完结上,软件规划也起着要害作用。

在单片机丈量体系中,CPU的运转时刻是决议体系功耗巨细的要害因素之一,因而需尽或许缩短CPU的作业时刻,合理规划MSP430的作业形式是下降体系功耗的要害。为了充分运用MSP430F149的低功耗功用,可让CPU作业于突发作业状况,即在体系完结初始化以及读取完历史数据后使单片机进入低功耗形式3,在此形式下单片机的外围功用可进行正常作业,当有外部中止发生时,单片机由低功耗形式转入活动形式,并在较短时刻内完结对信息或数据的处理,然后再进入低功耗形式3。图6为体系的主程序流程图。

依据MSP430的低功耗流量计

3 测验与试验

为便利测验,模仿跟着电池电量衰减而逐渐下降的电池电压,选用安捷伦E3631线性电源,其输出电压值可准确到1 mV。测验体系功耗,选用恒河CA100小型校验仪,其丈量电流可准确到1 μA。

针对体系进行全体测验,当输入电压>3.3 V,单片机彻底运转时,耗费电流约为4.75 mA;单片机休眠时,耗费电流约为370 μA。当输入电压3.3 V,单片机彻底运转时,耗费电流约为390 μA。经过以上数据,计算得体系耗费的均匀功耗约为470μA。

4 结束语

为满意规划要求,体系从硬件规划到软件完结均进行了多方面的处理。在硬件规划中,依据降压型DC/DC与LDO在不同工况下的转化功率各有好坏,在电源转化模块中规划了切换电路,确保了榜首级电压转化功率优于80%。一起依据温度与压力补偿的实践改变状况,在温压补偿模块规划了开关可控的恒流源,进一步下降了体系的功耗。软件完结中,选用模块化规划,进步了单片机的运算速度,大幅下降了功耗。而单片机依据本身的作业状况和温压补偿的实践需求,向硬件电路发送操控信号,使硬件规划中的各种节能办法得以完结。经过以上办法,体系的均匀功耗下降了470μA,适用于电池运用场合。

声明:本文内容来自网络转载或用户投稿,文章版权归原作者和原出处所有。文中观点,不代表本站立场。若有侵权请联系本站删除(kf@86ic.com)https://www.86ic.net/fangan/dianlu/282353.html

为您推荐

联系我们

联系我们

在线咨询: QQ交谈

邮箱: kf@86ic.com

关注微信
微信扫一扫关注我们

微信扫一扫关注我们

返回顶部