Il microcontrollore PIC riduce il metodo di analisi dei problemi di alimentazione del sistema di alimentazione della batteria al litio

2022/04/08

Autore :Iflowpower –Fornitore di centrali elettriche portatili

Introduzione Dagli anni '90, con la continua riduzione delle caratteristiche del circuito integrato e il corrispondente nuovo aumento della densità del chip e della frequenza operativa, la riduzione del consumo energetico è diventata una considerazione importante nella progettazione di circuiti integrati submicronici e profondi. Il nuovo aumento del consumo energetico comporterà una serie di problemi, come la deriva dei parametri del circuito, l'affidabilità, il costo del nuovo pacchetto di chip, ecc. Pertanto, il consumo energetico del sistema è progettato in tutto il sistema, specialmente nei sistemi con alimentazione a batteria.

L'MCU della serie Microchip PIC è una buona soluzione per la progettazione di sistemi di microcontrollori a bassa potenza e prestazioni elevate. Quello che segue è un metodo di progettazione a bassa potenza e un esempio specifico per introdurre l'applicazione a bassa potenza del microcomputer PIC. 1 Metodo di progettazione a basso consumo Per far funzionare il sistema in stato di basso consumo, è necessario impostare correttamente la configurazione e la modalità di lavoro del microcontrollore.

Il seguente, combinato con il microcontrollore a chip singolo più comunemente usato, introduce il metodo di progettazione del sistema a bassa potenza. 1.1 Metodi di progettazione di base Esistono molte tecnologie per ridurre il consumo energetico del sistema, la modalità Sleep più comunemente utilizzata.

Il programma esegue un'istruzione SLEEP e viene attivata la modalità di sospensione. In modalità Sleep, il cristallo è fermo e in questo momento la macchina a chip singolo ha solo 1 A di corrente in condizioni di alimentazione di 3 V. Quando il sistema funziona, il microcontrollore può riattivare periodicamente il microcontrollore utilizzando un watchdog o un evento esterno, utilizzando interruttori elettronici per fornire alimentazione al sistema per ridurre il consumo energetico in standby del sistema, prolungare l'utilizzo della batteria.

Anche la relazione tra la frequenza di lavoro e il consumo energetico del microcomputer a chip singolo è molto ampia, maggiore è la frequenza, maggiore è il consumo energetico. Nell'uso del cristallo a 32 kHz, tensione operativa 3 V, la corrente operativa tipica della serie PIC12 a chip singolo, PIC16 di microcomputer a chip singolo è di soli 15 A; e quando il cristallo 4MHz, la tensione operativa 5V, la corrente di lavoro tipica del microcontrollore raggiunge alcuni MA. In molti a basso consumo energetico, la vibrazione del cristallo a bassa velocità è molto efficace.

Se il microcontrollore è oscillante, è anche possibile cambiare il resistore di oscillazione attraverso il funzionamento della porta I/O, modificando così la frequenza di lavoro del microcontrollore, ottenendo fini di risparmio energetico. Come mostrato in Figura 1, un pin I/O può rimuovere la resistenza parallela R1 in uno stato di attesa, ridurre la frequenza di lavoro del microcontrollore. Quando il chip singolo è in funzione, è possibile impostare il pin I/O sull'uscita e sull'uscita di alto livello, migliorando così la frequenza di oscillazione.

1.2 Progettazione di circuiti di oscillazione nella progettazione di sistemi a chip singolo, la progettazione di circuiti oscillanti è una parte molto importante. Un tipico circuito di oscillazione del microcontrollore della serie PIC è mostrato nella Figura 2.

In circostanze normali, i progettisti scelgono in base alla tabella dei parametri fornita dal produttore. Se il sistema funziona correttamente, non sarà più migliorato. In realtà, questo non è adatto.

Poiché i microcontrollori di Microchip sono diversi dal modello e dalla versione, la tensione operativa è compresa tra 2,5 e 5,5 V e la temperatura del livello automobilistico può essere compresa tra -40 e -125 ° C, mentre viene fornito solo un numero limitato di situazioni.

I parametri ambientali effettivi influiscono sulle prestazioni del circuito di oscillazione. Come le alte temperature, la bassa tensione può ridurre il guadagno dell'anello di oscillazione e ridurre la frequenza di oscillazione o difficile da avviare; la bassa temperatura e l'alta tensione possono aumentare il guadagno del circuito, in modo che il cristallo sia pilotato, vi sia un potenziale pericolo danneggiato o un circuito oscillante La frequenza delle armoniche aumenta in tempi elevati, aumenta il consumo energetico del sistema. Pertanto, è necessario come progettare correttamente il circuito di oscillazione del sistema.

Per quanto riguarda il microcontrollore della serie PIC, le fasi di progettazione generali sono le seguenti: 1 Selezionare l'oscillatore a cristallo. Seleziona il cristallo in base alla frequenza di oscillazione del sistema. Inoltre, anche la temperatura di lavoro e la stabilità della frequenza dell'oscillatore a cristallo sono un indicatore importante.

2 Selezionare il tipo di oscillatore. Il microcomputer a chip singolo della serie PIC ha modalità di oscillazione come RC, LP, XT, HS. Oltre alla modalità RC, la scelta della modalità di oscillazione è in realtà la scelta del guadagno di anello.

Un guadagno basso corrisponde a una frequenza di oscillazione bassa, un guadagno alto corrisponde a una frequenza di oscillazione elevata. Generalmente, in base alla frequenza di lavoro effettiva, fare riferimento al manuale dei dati per selezionare. 3 Selezionare C1, C2.

Idealmente, assicurarsi che il sistema possa funzionare correttamente a temperature elevate e con la tensione operativa più bassa, in modo che il condensatore rientri nell'ambito del manuale dei dati. Allo stesso tempo, il C2 viene selezionato per essere più grande del C1 per aumentare lo sfasamento, in modo che sia favorevole alla potenza di accensione del circuito di oscillazione. 4 Selezionare RS.

I parametri di cui sopra sono stati selezionati per determinare la dimensione della RS. Un modo semplice è consentire al sistema di funzionare alla temperatura più bassa e alla tensione massima, in questo momento dovrebbe essere l'ampiezza di uscita massima del circuito di clock. La forma d'onda in uscita del pin OSC2 viene osservata con un oscilloscopio (si noti che la sonda dell'oscilloscopio introdurrà un condensatore nel circuito, generalmente di pochi pf), se il picco (VDD ricevente) dell'onda sinusoidale (VSS ricevente) è flat o press Flat, illustrato sovraccarico del convertitore, aggiungere 1 resistore RS tra OSC2 e C2, generale 1Kωsinistra e destra o inferiore a 1Kω.

RS non dovrebbe essere troppo grande, troppo generale, in modo che l'ingresso e l'uscita siano isolati, c'è un grande rumore. Quando scopri che una RS più grande può eliminare il driver, puoi aggiungere un condensatore di carico C2 per compensare. C2 è generalmente selezionato tra 15 ~ 33PF.

Il design del circuito di oscillazione del sistema è molto influenzato dalla stabilità e dal consumo di energia del sistema. In generale, quando il sistema si sveglia dallo stato SLEEP, il circuito oscillante è il più difficile da avviare (soprattutto il sistema lavora ad alta temperatura, bassa pressione, bassa frequenza). In questo momento, il resistore RS facilita l'avvio del circuito di oscillazione, poiché la resistenza economica del film di carbonio è soggetta a rumore bianco, aiutando così il circuito.

Inoltre, selezionare C2 è leggermente più grande di C1 per aumentare lo sfasamento, che è anche favorevole all'origine del circuito. 2 Esempio di applicazione specifica 2.1 Composizione del sistema e sistema di schemi a blocchi Importante per microcontrollore PIC, circuito di coaching per la decodifica audio doppia, circuito integrato vocale, circuito di interfaccia, circuito di controllo dell'alimentazione VCC, circuito di trasmissione a radiofrequenza ed EEPROM, può completare il controllo e la coppia di elettrodomestici L'allarme richiede la trasmissione automatica delle informazioni vocali, come mostrato in Figura 3.

2.2 Controller in funzione * Quando il numero di telefono (di seguito indicato come macchina locale) si trova in un'unica schermata, la tensione di ingresso della linea telefonica cambia, provocando la modifica del CD40106, l'ingresso nella CPU RB0 Viene visualizzato il segnale di interruzione, riattivare la CPU, il controller entra nello stato di lavoro. Controlla le varie funzioni del controller attraverso il vassoio coamental della macchina locale.

Come controllare la TV, l'audio, l'illuminazione e l'altra energia elettrica. * Quando il controller riceve il segnale di chiamata, il livello di uscita a 4 pin del CD40106 cambia e viene immesso il segnale di interruzione, la CPU ha un segnale di interruzione e la CPU entra nello stato di lavoro e il segnale di chiamata viene contato; raggiungere il numero di campanello impostato, inserire il controller nello stato di ricezione del telefono, iniziare a ricevere il segnale DTMF di trasmissione remota e il segnale ottenuto dal segnale demodulato MT8880 viene emesso al microcontrollore sul chip singolo, i dati vengono memorizzati nel registro , gestito dalla CPU, controlla varie funzioni del controller. * Quando il controllore funge da allarme ed è nello stato di allarme, la sonda di allarme rileva il caso di blocco dell'area; quando la sonda invia un'informazione di polizia al controller, inserire il segnale di interruzione RB5 della CPU, il controller entra nello stato di lavoro, dal chip EEPROM Leggere il numero di telefono di allarme preimpostato, convertito in segnali DTMF, comporre automaticamente, trasferire le informazioni al utente o allarme diretto in forma vocale.

2.3 Circuito di applicazione (1) Circuito di interfaccia del telefono Il telefono e il controller adottano il controller Nella parte anteriore, il telefono è collegato in serie, il telefono può realizzare il controllo di varie funzioni del telefono sul controller. Il circuito di interfaccia è costituito da un circuito di protezione da sovratensione, un circuito di conversione polare e un circuito di richiesta di interruzione, come mostrato in FIG.

1 Circuito di protezione da sovrapressione. Un resistore sensibile alla pressione R viene aggiunto al circuito della linea telefonica, che viene cortocircuitato quando la tensione ai due estremi è maggiore della sua tensione operativa, proteggendo così il circuito di post-livello dai rischi di alta pressione. Quando la tensione viene aggiunta alle sue due estremità meno della sua tensione di esercizio, la resistenza sensibile alla pressione è aperta, non vi è alcun impatto sul lavoro del circuito di post-livello.

In questo progetto, la tensione di lavoro della resistenza sensibile alla pressione è 220 V. Circuito di conversione a 2 polarità. Poiché il segnale AC viene trasmesso sulla linea telefonica, per fissare la polarità del segnale, viene aggiunto il ponte al circuito e viene eseguita la rettifica dell'onda intera.

3 Circuito di richiesta di interruzione. Per prolungare il tempo di funzionamento della batteria, la CPU si trova nello stato di risparmio manuale in standby e la CPU riattiva la CPU quando la funzione del controller è controllata quando sono implementati il ​​telefono remoto e la macchina locale.

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