单片机的低功耗模式详解

对于电池供电系统来说，功耗一直是一个首要考虑的问题。在单片机内部，有一个关键的电源管理寄存器PCON，其中的最低两位IDL和PD用来设定单片机进入空闲模式和掉电模式的操作。

空闲模式的操作方法

当单片机进入空闲模式时，除了CPU处于休眠状态外，其余硬件都会保持活动状态。在这种模式下，未被程序涉及到的数据存储器和特殊功能寄存器中的数值将会保持不变。然而，如果定时器正在运行，计数器寄存器中的值会继续增加。单片机在空闲模式下可由任何一个中断或硬件复位唤醒。需要注意的是，使用中断唤醒时，程序会从原来的停止处继续执行；而使用硬件复位唤醒时，程序将从头开始执行。通常将单片机置于空闲模式的目的是为了降低系统功耗。举个例子，就像我们使用数字万用表一样，在不使用时，它会自动关闭液晶显示以减少功耗，这种功能通常通过单片机的空闲模式或掉电模式来实现。

功耗测试实例

以STC89系列单片机为例，正常工作时的功耗通常在4mA～7mA之间。当进入空闲模式时，功耗可以降至2mA；而当进入掉电模式时，功耗甚至可以降至0.1μA以下。为了更直观地理解低功耗模式对系统的影响，可以将数字万用表调节到电流档，串接入电路中，并观察单片机在正常、空闲和掉电模式下的总电流变化情况。经过测试，结果显示正常工作电流＞空闲模式电流＞休眠模式电流。

掉电模式的操作方法

当单片机进入掉电模式时，外部晶振停止振荡，CPU、定时器和串行口全部停止工作，只有外部中断依然有效。进入掉电模式的指令将成为单片机执行的最后一条指令，同时未被程序涉及到的数据存储器和特殊功能寄存器中的数值会得到保持。单片机可以通过外部中断低电平触发、下降沿触发中断或硬件复位模式来唤醒。与空闲模式类似，使用中断唤醒时程序将从原始位置继续执行，而使用硬件复位唤醒时程序将重新开始执行。