80C51便携式产品中的低功耗设计

80C51单片机由于功能全面、开发工具较为完善、衍生产品丰富、大量的设计资源可以继承和共享,得到广泛的应用。我们设计的一款手持线PDA产品,也选择80C51单片机作为主、辅CPU,还具备点阵液晶显示屏、导电橡胶键盘、双IC卡接口、EEPROM存储器、实时时钟和串行通信口。由于使用80C51单片机开发,高级语言编程,大大降低了设计的技术风险,产品在较短的时间内就推向了市场。 80C51单片机在便携式产品设计中占据重要地位，因其全面的功能、完善的开发工具和丰富的设计资源而被广泛应用。在一款手持PDA产品中，80C51不仅作为主CPU，还作为辅助CPU，配合点阵液晶显示屏、导电橡胶键盘、双IC卡接口、EEPROM存储器、实时时钟和串行通信口，实现了高效的设计流程，降低了技术风险，使产品快速上市。 低功耗设计在便携式设备中至关重要，因为这直接影响到产品的电池寿命和用户使用体验。通过降低电源电压和工作频率，可以显著减少功耗。公式（1）表明，功耗与电压变化幅度、电容和运行频率成正比。降低80C51的供电电压到3V，可以减少至少40%的功耗。同时，降低工作频率也会按比例减少功耗。80C51的电流消耗分为核心电流和I/O电流，核心电流主要由内部晶体管开关和电容充放电产生，而I/O电流则与地址/数据总线、读写操作和控制信号有关。 在选择CPU时，对于PDA产品，需要考虑低电压和低功耗特性。ATMEL的AT89LV5X系列、PHILIPS的LPC系列以及华邦公司的W78LE和W77LE系列都是80C51的低功耗衍生产品。其中，华邦的W78LE516被认为是最适合PDA应用的，其特点包括宽工作电压范围、全静态设计、大容量的程序存储器和额外的片内RAM，以及多种低功耗模式和增强的I/O口。 晶振频率是决定功耗的关键因素，工作电流与晶振频率成线性关系。降低晶振频率可以减少电流消耗，但必须权衡系统的运行速度需求。例如，128X64点阵液晶的刷新速率要求2MHz的时钟频率，而串行EEPROM和串行通信都有其速度限制。因此，选择一个适中的晶振频率至关重要，以确保性能和功耗之间的平衡。在这个例子中，选择了3.686MHz的晶振频率，兼顾了速度和功耗。 80C51单片机在低功耗设计中具有很大的灵活性，通过合理选择CPU、优化晶振频率和运用低功耗模式，可以有效地降低便携式产品的功耗，延长电池寿命，同时满足产品功能的需求。在实际设计中，开发者还需要根据具体应用进行细致的计算和实验，以实现最佳的低功耗设计。