影響單片機(jī)功耗的因素有哪些

最近一周一直在做pic單片機(jī)功耗問題。由于項目使用電池供電，所以功耗問題顯得非常重要。根據(jù)數(shù)據(jù)手冊以及網(wǎng)絡(luò)上的資料，影響單片機(jī)功耗主要由以下幾個因素：

1：所有I/O引腳保持為高阻輸入高點(diǎn)平或低電平

2：關(guān)閉比較器和CVref（可編程偏上參考電壓）、WTD、T1OSC、BOR（欠壓復(fù)位）等

3：PORTB片內(nèi)弱上拉

4：所有不用的模塊全部關(guān)閉，在用到時再打開

5：MCLR引腳必須處于邏輯高電平

PIC單片機(jī)在執(zhí)行SLEEP指令后進(jìn)入睡眠省電模式。進(jìn)入SLEEP模式后，主振蕩停止，如果看門狗在燒寫時打開了，看門狗定時器將被清并保持運(yùn)行。I/O口，周邊模塊和內(nèi)部RAM將保持原來狀態(tài)，所以如果要求睡眠后有很低功耗，應(yīng)該在進(jìn)入SLEEP前把IO口置為高阻抗的輸入狀態(tài)，不用的模塊也要關(guān)閉。另有些周邊模塊與主時鐘有關(guān)，如在異步模式下的USART，將不工作。

喚醒SLEEP的條件有很多，如IO口電平變化，AD轉(zhuǎn)換結(jié)束，外部復(fù)位、看門狗溢出等，具體請參考數(shù)據(jù)手冊。

當(dāng)執(zhí)行SLEEP指令時，PC+1的指令被預(yù)取指，當(dāng)器件被一個中斷條件喚醒時（這個中斷的應(yīng)是已使能的），如果GIE（全局中斷使能位）為0，器件將繼續(xù)執(zhí)行SLEEP指令下面的指令。如果GIE為1，器件將執(zhí)行已預(yù)取的PC+1指令后跳到0004H的中斷入口。所以建議SLEEP后面緊跟著的一條指令最好是個NOP。

外部手動復(fù)位MCLR將喚醒器件并RESET，表示狀態(tài)的標(biāo)志位含義詳見數(shù)據(jù)手冊。

看門狗定時器在SLEEP下溢出將喚醒器件，然后執(zhí)行SLEEP下面的指令，也有標(biāo)志位指示狀態(tài)。

進(jìn)入SLEEP后，主振蕩停振，和主振蕩相關(guān)的模塊都會停止工作，A/D 。液晶驅(qū)動?？撮T狗等模塊還是要在SLEEP指令執(zhí)行之前關(guān)閉的。這樣功耗才會最低。

關(guān)于I.O口。在16C926的DATA SHEET里，還是說到了一些。所有的I/O口，都有確定的接VDD或者VSS，而不能懸空。進(jìn)入SLEEP前，所有的I/O應(yīng)該置為輸入口，接上拉或下拉。

對于PORTB口有內(nèi)部上拉功能的應(yīng)該選擇不上拉。

這個項目就是因為沒有關(guān)閉BOR在休眠時電流達(dá)到50UA而搞了近一周的時間才發(fā)現(xiàn)問題。

下面是一位網(wǎng)友的測試數(shù)據(jù)：

測試條件：PIC16F676使用內(nèi)部4MHzRC振蕩，電源電壓5V，測試在睡眠下的消耗電流

單片機(jī)在外部IO口設(shè)置成輸入并有固定電平的情況下，程序進(jìn)入一個NOP指令和跳轉(zhuǎn)指令的死循環(huán)后耗電約1.26mA

1.SLEEP之后：WDT開并256分頻，每2.3秒左右喚醒一次，所有IO口為數(shù)字輸入口，直接接高電平或低電平。5V，0.159mA，主要配置：_INTRC_OSC_NOCLKOUT & _WDT_ON & _PWRTE_ON & _MCLRE_OFF & _BODEN

2.上面的程序沒動，只是配置& _BODEN_OFF，電流降為8.5μA，其它配置變化對電流消耗影響不大，WDT開與不開只差0.1μA，可見BROWN OUT DOWN功能是個耗電大戶。

3.上面的配置、程序沒動，所有IO輸入口懸空，結(jié)果電流變?yōu)?.8-1mA，以上均沒開電平變化中斷，而且手接近單片機(jī)電流變的更大?？梢婋m然IO口看似沒有吸收電流，但干擾電平引起單片機(jī)內(nèi)部比較器頻繁翻轉(zhuǎn)的電流可以說很驚人。

4.以上配置，僅將WDT分頻比改為1:1，各IO口仍然接固定電平，此時單片機(jī)WDT約每1.8mS喚醒一次，電流為8.8μA，可見RC的喚醒很省電。

5.以上配置，WDT1:256分頻，將所有IO口設(shè)置成輸出，并輸出低電平，IO口不接任何負(fù)載，結(jié)果電流為9.5μA，與輸入相比多了1μA。可見IO口的驅(qū)動也是要能量的。

6.以上配置，WDT1:256，各AD輸入口設(shè)置成AD輸入，其它設(shè)置成IO輸入，均接固定電平，ADON置1，GO為零，此時AD模塊開啟，轉(zhuǎn)換未開始，轉(zhuǎn)換時鐘采用系統(tǒng)時鐘的1/8，電流8.8μA基本無變化，轉(zhuǎn)換時鐘采用AD獨(dú)立RC振蕩，電流仍為8.8μA，獨(dú)立RC振蕩，GO置1，轉(zhuǎn)換完成后繼續(xù)AD轉(zhuǎn)換，電流為9.2μA，期間沒有空余采樣電容的充電時間，可見AD轉(zhuǎn)換并不怎么耗電。

7.關(guān)閉AD，開啟RA口的弱上拉，有弱上拉的IO懸空，WDT 1:1，電流8.8μA，將弱上拉的IO口其中一腳接地，電流猛增至212.4μA，換算下來一個弱上拉相當(dāng)于一個24KΩ左右的電阻。

綜上所述，耗電大戶有兩個：第一大戶是懸空的輸入腳，第二大戶為弱上拉時IO口接地。第三大戶為BROWN OUT DOWN RESET（電壓過低復(fù)位）。若要省電的話不妨以此參考。此次試驗是單片機(jī)沒有任何外圍電路的情況下測得，當(dāng)然外圍電路比較復(fù)雜，設(shè)計省電模式其它電路的耗電也要考慮。若要非常省電，那么每個功能是否開啟都是錙珠必較的。