功耗问题一直是便携式电子系统发展的主要障碍。现在，电子系统的低功耗设计作为绿色电子的基本要求，成为现代电子系统的普遍追求。电子系统的低功耗设计可实现电子终端产品便携、节能、可靠的愿望。LSI和VLSI技术的发展与应用，有赖与可靠性技术和低功耗技术的发展。

　　便携式智能仪器仪表在许多领域有重要而广泛的应用。单片机是便携式智能仪器仪表的核心。在一定意义上讲，便携式智能仪器仪表是一个单片机应用系统。单片机技术及其它相关技术的迅速发展，为便携式智能仪器仪表的低功耗设计提供了必要的条件。长寿命、篼速度、低电压与低功耗、低噪声与高可靠性、多品种、低价格等是单片机技术发展的特点，并已取得很大进展。

　　本文将结合单片机技术及其它相关技术的新进展，讨论便携式智能仪器仪表的实用低功耗技术。这对便携式智能仪器仪表（以下简称“智能仪表”）的低功耗设计具有较好的指导作用。

　　1选择合适的智能仪表系统低功耗设计方案电子系统的低功耗设计涉及的方面较多，且微电子技术、系统集成技术、超大规模高可靠性1C技术、显示技术等的迅速发展与广泛普及，促使电子系统的低功耗技术不断完善与发展。故选择智能仪表系统的低功耗设计方案时，应根据单片机应用系统低功耗设计的基本原则，低功耗技术的新进展，结合具体应用场合的特点，合理确定各项技术指标，保证重点，兼顾一般。

　　2选用低功耗单片机现在单片机越来越广泛地采用HCMOS工艺，使功耗大幅度下降。如采用HM0S工艺的8031/8051/8751与采用HCMOS工艺80C31单片机相比，同在5V电源、12MHZ时钟的条件下，功耗约由150mA降至16mA.随着VLSI技术由3pm工艺发展到目前的。2fxm工艺，全静态设计使时钟频率从直流到数十MHZ任选，使功耗进一步降低。如Motolom公司近推出任选t的M.C0RE可在1.8V电压下以50M/48MIPS全速工作，功耗约为（包括其它厂家的兼容或衍生系列）；Motrola公司的MC68HC11系列；NS公司的COP4000系列、COP8000系歹IMicrochip公司的PIC系列；ATMEL公司的AT89LV5X系列；Philips公司的P87C、P89C、LPC系列；TI公司的MSP430系列；NEC公司的78K0、78K0S系列；Epson公司的E0C62系列等。低功耗单片机一般都能在较低的供电电压下正常运行。

　　3选用低功耗的外围器件与电路常用的外围器件与电路有各种存储器1C、接口1C、其它数字1C、显示器件、通信接口电路等。

　　低功耗的存储器1C和接口1C也多采用HCM0S工艺。常用的功耗与容量关系不大，当需要的存储容量较大时应选用一片大容量的存储器，不要选用多片小容量的存储器。

　　表1常用的HCMOS存储器的功耗（大电流）其它低功耗的数字1C主要有74HC系列高速CMOS数字1C和4000系列低速CMOS数字1C. TI公司的单门逻辑器件品种全，占用PCB面积小，可优化PCB布局，降低EMI噪声。在只需要少数逻辑门的场合，是较理想的选择，功耗低，成本低。

　　LCD显示器件以低电压、微功耗（1.53V交流驱动、功耗li/cm2、对比度5：120-.1）、（平板型结构）使用方便的显著优点，成为显示器件的。若只显示数码，可选用数码显示型，电路简单，成本低。若需显示复杂字符和汉字，可选用点阵显示型。

　　也可根据具体应用需要，定制专用的LCD显示器件9综合成本相对较低。Epson公司长期从事LCD显示器件的研制，其单片机系列LCD显示器件居世界先进水平。

　　很多智能仪表都有RS-232通信接口，但其通信方式的要求通常比较简单，故可根据具体要求选用相应的低功耗RS-232通信接口电路。

　　有的智能仪表还要求有打印、声光提示（报警）等功能。可选用低功耗的轮式打印机、压电陶瓷蜂鸣器、LED等，尽量减小驱动LED的脉冲宽度。

　　4采用科学的功耗管理技术对功耗的管理往往要通过软件来实现，故相应的低功耗技术又称为软件低功耗技术。其关键有三条：尽量采用待机或掉电运行方式、尽量减少CPU运行时间和硬件软化。

　　4.1尽量用待机或掉电运行方式目前低功耗单片机几乎都有待机和掉电两种节电运行方式，节电效果显著。如80C31单片机在5V供电、12MHZ时钟时，仪器仪表天地待机、掉电两种运行方式的功耗分别为正常运行方式的功耗智能仪表多用于定时测量或对信号计数，待机时间一般较长。应使单片机在不需要工作时进入待机状态或掉电状态，需要工作时再唤醒。唤醒单片机的信号可根据需要，来自单片机内部定时/计数器的定时/计数控制信号（单片机进入待机状态后，内部定时/计数器仍工作），或来自外部的手动信号、报警信号、上位机的控制信号等。

　　4.2管理外围器件与电路的功耗对外围器件与电路的功耗采取管理措施，使其在不工作时进入维持状态或停止供电，以降低功耗。在单片机应用系统中，存储器的功耗是比较大的，由表1可见，维持状态较工作状态的功耗显著下降。

　　实现单片机的待机或掉电运行和对外围器件与电路的功耗管理，具体实现方法与单片机的型号、外围器件与电路的型号与结构、具体应用要求等都有关系。需要时可阅相关的技术资料，一些实现方法实例可供。

　　4.3选用运算速度快的算法一些结合单片机特点或针对具体工程问题的新算法与传统算法相比，大多具有运算速度快、精度高的特点。合理选用，能减少CPU运行时间。

　　4.4尽量用定时中断替代软件延时在间断测量的情况下，应采用外部中断或内部定时/计数中断，不要采用软件延时，以减少CPU运行时间。单片机的外部中断源不够用时，可方便地扩充，具体方法可