電源設計需求精選(九篇)

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第1篇：電源設計需求范文

關鍵詞：低功耗設計；等價性驗證；隔離單元；CPF

中圖分類號：TP3文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2012)27-6615-05

Logic Equivalence Check Strategy of Low-power Design

QIN Ling

(Micro-electronics School, Xidian University, Xi’an 710071, China)

Abstract: This paper introduces some implementation strategies for low-power designs, especially the significance of correlative CPF low power design strategy. Finally summarize the logic equivalence check method and emphasize the check method of isola? tion cell.

Key words: low-power design; logic equivalence check; isolation cell; CPF

隨著SoC(片上系統)集成度和時鐘頻率的提高，及便攜式應用對功耗和面積需求的提高。低功耗設計已經成為集成電路領域中最重要的需求之一。CPF（common format file）作為芯片電源設計約束文件格式之一，其發展和標準化也成為了焦點。CPF文件用于描述功耗分布，并且對芯片RTL層次設計進行控制。這樣在RTL級進行功能性形式化等價性檢查成為可能，顯著減小設計的驗證周期。等價性驗證采用自動機理論與數字邏輯方法形式化地證明電路設計過程任意兩個相鄰抽象層次模型間及同一抽象層次優化前后的兩個模型間的等價性，保證設計的全局正確性。

功耗管理已成為設計最關鍵問題之一，低功耗管理從架構設計開始實施，同時低功耗技術也必須在芯片設計的每個階段（從RTL階段到GDSII階段）得到體現。在RTL設計階段主要分為三個方面[2]：

電源管理架構設計：包括將系統劃分為單獨的電源控制域，由邏輯單元控制、調節區域間的交互行為。

電源管理行為設計：包括設計電源域的操作，例如有效地管理電源域的關斷和開啟，以及設計用于實現系統功能的電源域間的動態交互。

電源控制邏輯設計：控制驅動電源管理架構的輸入信號，由硬件、軟件或兩者組合來實現。所有這三個方面需要進行核實，確保設計在有效電源管理下正常工作。

1 CPF相關低功耗設計的特點

1.1 CPF的特點

低功耗設計流程中需要指定每個設計步驟所需的電源架構。復雜的低功耗結構給設計帶來了一定的挑戰和風險，低功耗設計中常見的類型有電源連接錯誤，無效電源領域跨越，低功耗單元屬性檢查失敗等。通用功率格式(Common Power Format，CPF)，在設計過程中用于指定功耗節約技術，使得能夠共享和復用低功耗設計，同時涉及設計需求和與目標工藝綁定的技術能力。

在設計流程中采用CPF，能夠有效利用低功耗設計的解決方案[3]。例如：RTL功能驗證過程中實現功耗相關操作；更高的設計質量和更少的功能故障；先進、低功耗設計降低設計風險；提高生產率、降低使用低功耗方法的成本。

隨著設計環境基礎設置的鴻溝被CPF文件填補后，設計者可以用最小代價和風險來配置最先進的低功耗技術。在芯片設計中CPF支持與功耗相關行為的功能驗證。CPF文件連接了實現電源結構設計和電源控制信號設計的分離現象。CPF可以有效地描述出整個芯片的電源設計。CPF文件包含的低功耗設計策略及相關單元如表1所示。

1.2 CPF的低功耗設計單元[4]

1）門控時鐘：時鐘信號持續地開關在每個時鐘周期并驅動很大的電容負載。若通過識別寄存器禁用同時關斷時鐘將能節省大

圖7電源轉換

8）電源轉換單元——狀態保留單元：在模塊掉電之前將其狀態保持，如鎖存器、觸發器等存儲元素。下圖中，當在時鐘低電平時（此時VDD被關斷）聲明Sleep=Ret。當VDD被喚醒時，Ret會在時鐘低電平期間被撤銷。圖8狀態保留單元

9）多電源電壓（Multi-source Multi-voltage）：有效的降低動態功耗。所謂多電源是指不同邏輯模塊處于不同電源域由不同電源供電。不同電壓域之間信號交互需要電平轉換單元（level shifter）。這些單元位于源和接收器之間，接收器由不同電源供電，并且保護接收器電壓過高或者過低。電平轉換單元正常工作時需要電壓。

圖9多電源電壓

第2篇：電源設計需求范文

關鍵詞：導彈電源系統；電源轉換；數字化電源；熱電池

在社會快速發展的過程中導彈制造業越來越科技化，同時其內部結構也變得越來越復雜，尤其是導彈內部的電源系統，正因如此，導彈電源系統在設計和制造時面臨著全新的要求和挑戰。導彈質量水平的高低直接取決于供電是否科學性，所以在進行導彈電源供電方式設計時，要保證其科學合理性。通常，在導彈電源供電時普遍使用兩種供電方式，即分布式與集中式。分布式供電是通過對電源流動性的利用，依靠導彈電源系統部分直接對各個部件實施供電，之后再根據不同部件的運行狀況選擇合理的電源存儲及變換方式，當前，導彈電源系統供電時多采用的就是分布式供電。

1 探析導彈電源系統的形成及獨到特征

1.1 導彈電源系統的形成

電源系統本身有著一定的復雜性，上文中曾提到了導彈電源系統的形成主要有三個部分，即一次、二次電源和控制電路。首先，一次電源主要通過熱電池提供電量，此時的發電機主要形式為渦輪式；其次，二次電源中具體包括了三小部分：即交流-直流、直流-交流、直流-直流集中行使；再次，電源控制電路，一般該部分主要分為了電源輸出狀態的檢測電路、點火電路、彈架電源轉換電路等組成部分。如果將熱電池與渦輪式發電機相比較，前者體積偏小、質地輕，還能夠長時間的提供電源，并且在后期的維護與保養方面非常方便，有很大的優勢。

1.2 導彈電源系統的獨到特征

提到導彈人們便會想到其殺傷力是多么強，主要是因為導彈自身有著非常強烈的機動性，且導彈還具有工作時間不長，體積質量小等特點，為了能夠與導彈各方面特征相吻合，在設計導彈電源系統時要保證其具備以下幾點特征：保障質量輕、體積小，具有超強的瞬間輸出功率能力，能夠快速啟動，可以在惡劣的環境中運行，能夠長時間儲存，具有超高的可靠性等等。

2 導彈中電源系統的設計分析

第一，之所以導彈在形成后能夠安全穩定的運行，主要是因為在設計過程中電源系統需要確保其整體設計的合理科學性。實際在對導彈電源系統實施總體設計時需要著重關注以下方面設計重點：導彈系統性能設計、結構布局、接口及系統分配技術指標設計等等。

第二，一次電源設計分析。文章之前有提到一次電源主要是依靠熱電池提供的電量，所以在選擇熱電池類型時要充分考慮其各方面指標，這樣才能確保熱電池可以滿足導彈整體設計需求，一般一次電源設計時要注意熱電池種類、激活時間、使用年限、安全可靠性、電壓輸出精度以及電池規格等幾方面要求。

第三，二次電源設計分析。一般在進行二次電源設計時要重點關注其結構布設情況、電源種類、電源的精度、電路設計、環境適應能力以及散熱和功耗等情況。

第四，電源控制電路設計分析。在進行此項設計時需要重點考慮點火電路及電源檢測兩方面。保證了電源控制電纜設計的合理性就會電路整體運行打下安全保障。一般電源控制電路設計需要注意電路原理、安全可靠性、環境適應力、電路方案選擇以及實驗等方面設計。

第五，直流-直流變換器的設計分析。一般此變換器主要分為了兩種形式，第一種就是線性電源，這種電源具有噪聲小、干擾小的優勢，但是效率不高且容易發熱；第二種就是DC/DC電源，此電源非常符合導彈各方面需求，具有很強的抗干擾能力，且內阻小，但是會產生很大的噪聲。文章重點對第二種電源構成的電源系統特征進行了分析，內容如下：

首先，有效促進了電源系統效率的提高，并且合理的將電源系統空間及體積減少。在導彈電源系統中對其輸出電壓精度控制的要求非常高，而熱電池能量則不能完全滿足成分發揮程度，此時就要借助DC/DC進行轉換，將熱電池中其他的能量全部輸送到導彈控制系統各個構件中，確保熱電池的作用能夠得到全面的發揮。

其次，電壓通過DC/DC轉換器能夠得到非常好的控制，這樣在實際運行中就沒必要另外增設電壓抑制設備，有效的將導彈電源系統結構簡化，減少了建設成本。

3 探討導彈電源系統未來的發展

3.1 在布局和設計上有一定的突破

導彈電源系統主要是負責導彈電源的提供，所以要選擇合理有效的供電方式，在對導彈電源集中式和分布式供電方式分析后認為，集中式雖然設計比較全面，供電系統也非常簡單，可是在發熱方面有一定的缺陷，導致供電效果不佳。而分布式供電不僅有超強的散熱性，其供電效果靈活，就是供電系統相對比較復雜。在相比之下，通過取長補短的方式，設置出了“分布式布局，一體化設計”的全新設計理念，將導彈供電系統進行整體的集中規劃設計，并將兩種模式的優勢全部保留，缺陷徹底清除，更有力的保證了電源系統的安全可靠性。

3.2 全面改善電源系統的性能

在社會和科技不斷發展的當下，社會上各種技術均得到了很大改善和提升，其中也包括了熱電池技術。此技術水平的不斷提升使電源性能更強，在今后發展中要求電源系統體積、質量更小，功率、效率不斷提升，啟動時間更加快速。

3.3 向著智能化、數字化方向大力發展

在電源系統功能不斷提升的同時，還要注重點火控制功能的提升，因為這對導彈的安全性有直接影響，因此，針對點火設備應創建有效的設備檢驗和補救措施。所以未來應將智能化、數字化技術運用到導彈電源系統中，通過在導彈電源系統設計過程中大力采用微控技術，保證了電源系統超強的靈活性，同時也滿足各種復雜的控制需求，將電源系統整體的可靠性提升。

4 結束語

如果對導彈電源系統的重要性進行比喻，那么它就像是人的心臟器官，發揮著至關重要的作用，直接關系到導彈的安全穩定運行。隨著科技的快速發展，導彈電源系統設計過程中要不斷進行優化創新，采用全新的智能化、數字化技術，將導彈質量提示到最佳，確保導彈可以在安全可靠的狀態下運行。

參考文獻

第3篇：電源設計需求范文

【關鍵詞】高層建筑 高低壓供配電系統 變配電室照度

中圖分類號： TU97 文獻標識碼： A

隨著中國經濟技術飛速發展，城市規模不斷擴大，高層建筑如雨后春筍般的不斷地增多、增高，如高層住宅、寫字樓、大型Shopping-mall等。雖然建筑的高層化節省了占地空間，提高了城市的利用率。但是高層特別是寫字樓、大型Shopping-mall等服務場所，人員高度密集，高效率的工作，對建筑供配電系統的穩定性、安全性和環保性提出了更高的要求。

高層建筑的特點

1、建筑面積大，從中國國內建成的很多的高層建筑來看，一座大樓的高層建筑面積由幾萬至幾十萬平方米，一個小區的高層建筑面積甚至達到兩、三百萬平方米。

2、建筑高度高。由于建筑塔樓，為了減少城市占地面積，大型建筑物必須向空中發展，出線大量100米以下高層，在城市商業中心甚至出現很多100米以上超高層建筑。

3、建筑物地下層。高層建筑除地上層外，由于基礎和主體結構上的原因還有若干地下層（即地下車庫），地下層一般情況下被設計為消防水泵房，風機房，小區配電開閉所、公專用配電房、弱電監控中心、汽車庫等用房。

二、小區工程概述

本小區由1棟高檔寫字樓，23棟高層住宅、大型Shopping-mall、高檔會所及地下車庫組成（高層住宅地上為33層，小高層住宅地上為18層，均為精裝修；大型Shopping-mall部分由大中型商鋪、特色餐飲、五星影院等組成，共計四層；地下車庫兩層，其中地下二層有人防車庫、地下一層為超市和停車位），該工程的消防水泵、電梯、風機、影院部分用電、樓梯及電梯前室應急照明等為一級負荷供電。在本小區內考慮設計一座10KV小區開閉所，自室外回龍灣變電站引來兩路10KV電源給小區開閉所供電，另外設計了6個公用配電房、3個專用配電室、2個柴油發電機房。其另一路應急電源選用520KW柴油發電機組，做為第二路電源，當市電停電、缺項等故障時，在變配電室低壓配電的自動互投開關處拾取柴發延時啟動信號啟動柴發。

三、高層建筑對配電系統的設計需求

高層建筑配電系統設計需求主要從高低壓配電的連續性、供電可靠性、安全性、技術先進性、經濟合理性等五大特性進行技術分析。高層建筑的用電負荷大。一級負荷多，且關系到消防水泵、消防控制室、防排煙風機、電梯、應急照明、二次加壓供水設備等的正常運行，對電源供電的連續性要求比較高。一般情況下采用雙電源自動切換供電的運行方式，配電方式采用樹干式與放射式相結合的供電方式。

1、設計需保證供電電源的連續性和電源的時間性。對于城市高壓配網110KV回龍灣變電站新出兩路10KV電源線路供電，由開閉所出線至各變配電室用電，以確保小區高層建筑電源的連續性，按規定已經滿足了一、二級負荷的要求，但是對于特別重要的高層建筑(如超高層建筑、高檔寫字樓)其內部含有特別重要負荷。設計應考慮一路10KV電源系統檢修或出現故障時，甚至另一路10KV電源系統又發生故障的嚴重情況下，此時，應考慮設計設柴油發電機組做應急電源。對電網只能提供一路電源的高層建筑應設柴油發電機組提供第二電源。此時發電機組是作為備用電源使用，而不僅僅是應急用重要負荷的第二電源。同時為了保證發生火災時各項搜救工作的順利，進行消防用電設施兩個電源的末端自動切換方式，應急發電設備的啟動方式都是消防供電系統應予考慮的問題。其中，兩路電源轉換的時間必須滿足消防設施的技術要求，這一點顯得尤為重要。

2、設計需保證供電電源的高度可靠性。一般高層建筑造價高，人員集中。其供電的可靠性將直接影響到企業的運作和人員設備的安全。高層建筑發生火災時，主要是利用建筑物自身的消防設施進行滅火和人員疏散。而建筑物的消防設施必須依靠雙路供電。因此，如果小區沒有供電可靠的電源，就不能及時進行火災報警、消防系統滅火，不能有效地疏散人員、物資和控制火勢的蔓延，因此供電可靠性顯得尤為重要的。保障高層建筑消防用電設備，避免造成嚴重的損失；因此，合理的確定電力負荷等級，保障高層建筑消防用電設備的供電可靠性是非常重要的。

四、高層建筑供配電系統設計需考慮因素

1、在對于供電系統中的負荷等級確定以及對各級負荷容量計算的問題。在一般情況下，確定負荷等級必須要按照相關的規定進行：一級供電負荷指中斷供電在政治和經濟上造成重大損失者；二級供電負荷指中斷供電在政治和經濟上造成較大損失者；三級供電負荷對中斷供電沒有特殊要求，凡不屬于一級、二級負荷者均為三級供電負荷。在一類高層建筑的供電系統中，負荷等級的確定可以參考《民用建筑電氣設計規范》JGJ16-2008附錄A，里面明確規定不同性質的建筑物，其設施的負荷等級劃分也不同，一般來說，消防控制室、消防風機、消防電梯、普通電梯、消防水泵、生活水泵、消防自動報警系統、地下車庫及小區樓道應急照明以及消防自動滅火系統等設施為一級負荷。

2、對于高層建筑的供電電壓與電源的設計。在高低壓供配電系統的設計當中，為了保障供電系統功能性、可靠性、合理性，就必須根據供電負荷等級來采取相應的供電保證措施，而且所采取的此類措施必須滿足設計規范的有關規定。在高層建筑中，大部分用電器工作電壓為380V/220V。除了消防設備用電為一，二級負荷外，一般情況下都沒有特別重要的負荷用電，設計普遍考慮為三級負荷。

3、高層建筑變壓器容量計算的問題。設計時需要根據用電負荷的分布、用電負荷的容量以及新建小區的建筑物分區情況，再通過設計各專業（電氣、給排水、暖通）之間的相互協調以及當地供電局的要求來考慮設計小區公用及專用變配電所的數量與分布位置的情況。對于變壓器的容量要依據各個用電負荷采用需要系數法計算出的總容量進行選擇，變壓器的負荷率一般控制在75%—85%。而變電所的所有出線即低壓線路供電半徑一般不會超過200m，而在設計時計算出的供電容量超出500kW時，則供電的距離超出200m時，就必須要考慮在地下室設計變配電所的增設問題。本次設計為小區設1個開閉所、6個公用配電室、3個專用配電室、1個專用箱變，其中1#公配為3臺630KVA公用變壓器供1#、2#、15#、16#樓居民一戶一表供電，2#公配為2臺800KVA公用變壓器供3#、13#、14#、17#樓居民一戶一表供電，3#公配為5臺800KVA公用變壓器供4#、5#、6#、7#、8#樓居民一戶一表供電，4#公配為2臺800KVA公用變壓器供9#、10#樓居民一戶一表供電，5#公配為2臺800KVA公用變壓器供12#、18#、19#、20#樓居民一戶一表供電，6#公配為2臺800KVA公用變壓器供11#、21#、22#、23#樓居民一戶一表供電，1#專配為2臺1000KVA供小區專用設備用電，2#專配為2臺1000KVA供小區專用設備用電，3#專配為1臺1000KVA給5A級甲級寫字樓供電，4#專配800KVA箱變給大型Shopping-mall商業供電。

五、燈具安裝需注意問題

1、有吊頂的部分燈具采用嵌入式吸頂安裝；非吊頂的部分燈具采用吊鏈或吊桿直接安裝。例如：樓梯燈采用節能吸頂燈，電梯前室采用節能型筒燈和節能型射燈。現在精裝修漸漸成為了一種趨勢，越來越普及，建設方通常會在首層及標準層電梯廳設置各種美觀大型吊燈來吸引小區業主眼球，如果從節能角度出發，公共區域裝飾及入戶大堂采用的燈具應使用時間控制器，以達到節能的效果，普通照明燈具采用聲光控延時開關來控制以便于節能。

2、地下室人防部分燈具根據規范采用吊鏈式；非人防區的燈具建議采用橋架安裝，通常地下室風道，特別是空調機房附近的風道通常比較寬，如果燈具讓采用吸頂安裝，容易被風道等設備遮擋，如果采用橋架不僅美觀且維修方便。

3、小區變配電室燈具必須采用LED的T8管應急日光燈，間距應小于2米，燈具位置距配電設備水平凈距大于1米（最好布置在配電室配電屏方向兩側墻上，當配電室設備較多時，另外在配電屏之間的通道上方加裝，期照度不低于300Lx），其燈具不得采用吊鏈和軟線吊裝，市電停電時，變配電室由應急電源提供，要求一半燈具必須點亮，應急電源持續時間6小時以上，照明開關安裝在進配電室的門處。

六、改進高層建筑供配電可靠性的有效措施

1、做好負荷分級管理，確保供電可靠性。負荷分級是從中斷供電所造成的影響程度上來劃分的，主要有一級負荷、二級負荷、及三級負荷。對于一級負荷，除了要求兩路電源供電之外，還要增設應急電源（即柴油發電機組），從而能夠滿足對于特別重要負荷提供連續性、可靠性的供電要求；對于二級負荷，主要是為了實現對變壓器發生故障或線路損壞時，能夠從電能的恢復上得到有效應對，減少中斷時間或損失；三級負荷對供電穩定性的要求較低，通常確保用電設備的正常運行即可。

2、對供電電源的合理布置。高層建筑的電源設計，往往從建筑用電的實際需要來確定，不同建筑主體對電源的布置形式也有其不同的要求，一旦出現供電電源電壓超過實際需求時，很容易發生電氣火災，因此，當高層建筑需要一級負荷供電時，從電源的供電可靠性上往往設置兩路電源，而對于某些特定的高層建筑城市綜合體，如有大型Shopping-mall、高檔娛樂設施（五星級影院）、五星級酒店等，對建筑用電上還應該設置(柴油發電機組形式)應急電源，以防范電力中斷而導致過大的生命財產經濟損失。

加強對高層建筑供配電系統的防火設計措施。從高層建筑供配電系統的防火安全來看，對高壓配電系統實施單母線分段設置，對照明線路與動力線路分線使用；對高層建筑消防設備配置的柴油發電機，其容量應該滿足同時啟動、同時使用消防設備的要求，建議采用分時啟動控制，以減少瞬時負荷的對柴油發電機的影響；對高層建筑中各類消防設施、消防火災自動報警系統、消防火災事故應急照明、消防電梯、消防無機特級防火卷簾門等，必須從電源的獨立性與安全可靠性上來設置，以滿足不同負荷對電源系統的安全要求。

七、高低壓供配電設計對變配電室土建設計要求：

1、高低壓變配電室內不得有無關的水管和線路通過。

2、變配電室內地面應采用600*600防滑地磚或刷環氧地坪漆，內墻墻面抹灰刷白，頂棚只刷白不抹灰；變配電室門采用鋼制甲級防火防盜外開門，相鄰配電室之間的門應雙向開啟。

3、設計在地下室的變配電室對側外墻應分別設置兩處鋁合金通風百葉高低窗1200*600（底處0.3米和高處2.4米安裝），內加不銹鋼網（網孔小于10*10）。變配電室外墻距地2.7米處需安裝兩臺內徑為400低噪音強排軸流風機（風機兩側加不銹鋼網），風機控制開關設置在變配電室專用的配電箱內，并具有定時控制功能。

4、地下車庫高、低壓橋架，公、專用低壓橋架應分別設計，不得共用。橋架應采用鋼制橋架并加頂蓋，橋架板材采用Q235冷軋鋼板并噴塑處理；高壓部分橋架采用400*150，板材厚度為1.5mm，低壓橋架采用600*200或800*200，板材厚度為2mm。橋架吊架直線段每2米設1個，轉彎處（半徑大于300mm）設3個，在吊架間距為2米的情況下，橋架荷載等級推薦采用D級（2.5kN/m）。橋架之間需采用銅帶跨接，橋架應具有可靠的電氣接地。高低壓電纜橋架地面應噴字處理，高壓電纜橋架噴涂10KV電纜字樣，低壓電纜敲擊噴涂0.4KV公用電纜字樣，每隔3米噴涂一次（要求采用宋體，字號300，紅色），兩個字樣之間噴涂電力閃電符號一個。

5、變配電室防火門通向外面出口應增設厚度大于2mm高度為400mm的鋁合金或不銹鋼擋鼠板。設置在樓板上的變配電室應考慮承受變配電高低壓設備、變壓器運輸和運行荷載要求，并留出設備故障時需更換變壓器和配電設備運輸通道。

6、變配電室接地部分為變壓器中性點接地，高低壓配電屏及變壓器金屬外殼應與接地網可靠連接，接地電阻小于4歐姆。

八、結束語

在很多具體工程中，因受到多方面因素的限制，配電方案的合理性、靈活性、實用性等優點不可能同時兼備，但我們可以在設計工作中認真總結，廣泛交流，統籌兼顧，揚長避短，力求做到最優。

參考文獻：

[1]金建中.高層建筑電氣設計中低壓供配電系統安全性分析探討

[2]隋楊.高層建筑供配電設計方案的比較

第4篇：電源設計需求范文

飛思卡爾：全面提升解決方案競爭力

飛思卡爾去年底將業務部門進行整合，宣布了兩個新的戰略業務部門，聯想到公司之前將名字從飛思卡爾半導體改為飛思卡爾，解決方案將是未來飛思卡爾公司的主要市場競爭策略。在2012年，飛思卡爾全面提升了自己解決方案價值，并且以解決方案為核心推廣自己的全新產品。

利用自己在微控制器和微處理器以及相關的無線技術方面的領先優勢和豐富產品線，飛思卡爾面向多個領域推出了特性化解決方案推廣自己的產品，比如面向智能家居的全系列解決方案，包括基于WiFi和Zigbee等多種無線協議的無線智能家居網絡、智能家居照明控制、智能家居中控系統和2.4GHz智能家居無線遙控器等，瞄準逐漸火爆智能家居行業市場。

除了智能家居，飛思卡爾更是瞄準了智能能源這個更為龐大的市場，強調以“高能效、互連、安全”為核心的用智能能源解決方案服務于不同客戶及智能供電電網的不同節點，在整個供電網絡上提供Zigbee SmartPlug技術、家用能源處理器、擁有MC12311的次級1GHz RF、“最后一公里”電纜通信、智能電表、擁有Freescale DSC的可再生能源系統、智能電網聯網控制以及全面軟件和生態系統等完整的方案。

ADI：每月主推一個解決方案

在模擬技術方面有領先優勢的ADI，以各種高性能模擬和嵌入式產品為核心的解決方案開始他們2012年在中國市場的推廣策略。ADI會在每個月都主推一個解決方案，幫助客戶更好應用其解決方案進行設計，在今年推出的解決方案中，主要集中在工業及儀表、醫療保健和汽車應用，除了主推的方案外，今年ADI重點宣傳的其它解決方案還包括電機控制、視覺輔助駕駛系統、無線運動檢測平臺、電磁流量計設計等各種應用。

在去年開始ADI力推的實驗室電路是一種特殊解決方案，針對現在模擬設計遠比數字設計更復雜更艱難的現狀，利用ADI在多個模擬產品的領先優勢，由ADI的工程師參與開發并測試一些具有實際應用價值的電路參考設計，經過驗證所以非常易于用戶進行了解結構、評估性能和在最終設計中進行集成，幫助更多用戶和工程師快速理解電路結構、直接在設計中吸納經驗，應對日益復雜的模擬和混合信號設計中的挑戰。

TriQuint：創新射頻解決方案劍指4G

移動通信技術的不斷發展，日漸提升的傳輸性能對半導體器件的性能提出了越來越苛刻的要求，不僅傳輸速度要更高，功耗要更低，尺寸也要求越來越小，特別是對BOM成本的要求也日漸嚴格。TriQuint半導體面對更嚴格的3G/4G智能手機市場競爭要求推出雙頻帶功放雙工器（PAD）TRITIUM Duo系列方案，在單一緊湊模塊中結合了兩個特定頻帶的功率放大器（PA）和雙工器，有效地替代了多達12個分立器件，包含所有CDMA、3G和4G網絡所需要的性能，為設計師提供在橫跨多個平臺上支持多頻帶、多模式操作的靈活性，并節省了電路板上的空間。

TriQuint中國區總經理熊挺表示，配合不同的發射模塊，PAD可以組成完整的四頻3G/4G/EDGE無線電，滿足不同手機和各種基站的射頻需求。新產品低價低占空間的優勢，更可將PAD引入功能手機中，使其不再是智能手機的特權。在解決方案方面，熊挺直言，TriQuint可以根據全球不同地區的頻帶，用一塊PCB布局實現不同地區的頻帶需求組合，方便客戶快速設計移植，這也是PAD更適應3G甚至4G設計的根本原因。

飛兆半導體：主攻智能LED驅動解決方案

隨著LED照明應用日益普及，設計人員面臨一系列的挑戰，包括設計復雜性、系統高效率要求、有限的PCB空間，以及管理多個供應商，以滿足所有的設計需求。飛兆半導體技術行銷部經理錢家法介紹，飛兆半導體致力于推動節約能源和滿足最嚴苛的能效法規要求，開發出一系列照明應用創新產品，能夠最大限度地提升性能，同時減少電路板空間需求，降低設計復雜性和系統成本。比如FL7730 and FL7732智能LED驅動器解決方案，實現高能效、高性能、更緊湊、更易于使用、更低系統BOM成本的設計。

通過智能LED驅動解決方案，錢家法展示了更少器件的LED驅動方案。針對調光LED，市場最需要的是要兼容原有可控硅調光方案，飛兆的智能方案能做到大部分兼容原有的方案，以實現客戶快速平移；該方案還支持PWM模擬調光，客戶可隨意選擇。另一方面，飛兆解決方案的優勢還包括通過輸入電壓補償更好的實現了恒流，而對不調光的產品上，效率可以達到90%以上。而在預測LED照明未來的時候，錢家法表示，降低成本、提高可靠性以及政策推動是三個非常重要的影響因素。

Atmel：借助MCU優勢殺入LED驅動方案

Atmel依靠自身在微控制器、通信解決方案、觸摸技術解決方案、嵌入式存儲器和監測技術、安全加密技術、集成式模擬和電源管理技術等多方面的優勢，配合收購之后研發的全新智能功率LED驅動器，可以提供非常完整的智能照明系統解決方案。

愛特梅爾智能電源LED驅動器MSL，其特點包括：擁有專利的SourcePowerTM – 效率優化器； 優化LED串電源，達到最高效率；老化和色彩-溫度調節；調光– 無限的自由度； EMI降低– 移相操作；全面的故障管理和校正； 適用于未來產品——微控制器接口用于通信； DALI、DMX、PLC、ZigBee、Wi-Fi等。基于具有無線功能MCU開發的無線模塊可以實現對LED的無線控制，并擁有無限自由度的調光選擇。愛特梅爾公司亞太區營銷總監曹介龍信心滿滿的表示，先進的調光控制和用于LED驅動器的專利技術+頂級MCU供應商擁有強大的8位和32 位產品系列+主要的802.15.4 芯片解決方案供應商=領先的具有連接能力的LED燈解決方案供應商。

金升陽科技：新一代產品全面提升競爭力

第5篇：電源設計需求范文

歷史透視

早在1976年就推出了新計算機Cray1。當時它具有在80MHz時鐘頻率條件下達到160MIPs的處理能力，為其贏得“超級計算機”的稱號。計算能力并非其唯一的破紀錄功能：Cray1需要115kW的電源，包裝盒不大于一個英國電話亭。為防止其融化，需要在整個結構中整合一個大功率氟利昂制冷設備。以現今的技術相比，ParallaxPropeller控制器是32位總線機器，Cray則是64位，但它也在80MHz時鐘頻率條件下管理160MIPs。除外形尺寸外的顯著區別是實現該性能所需的功率。Propeller的平均功耗為1W，而很多新設備甚至擁有更好的性能。我現在打字使用的64位雙核IntelAtomPC的功耗如此之小，以至于它所連接的電流傳感器電源插座擴展器并未感應到它已開啟。

VLSI的出現必然為計算機帶來更好的處理能力與電源比。早期的NMOS芯片讓路與更低功率需求的CMOS。CMOS的一個特征是僅在邏輯設備更改狀態時才獲取大量電流。這意味著時鐘越快，給定微控制器的平均電流消耗就越高。因此，特定MCU將具有兩個影響功率預算的因素：靜態和動態。

靜態電壓降低

即使在時鐘關閉的情況下，設備仍可通過漏洞消耗能量。在較新的設備中，單電路元件較緊密地封裝在一起，可減少絕緣電阻并需要降低電源電壓。以+1.8V的電壓運行邏輯現在很常見，某些電壓甚至低至+0.9V。例如，Microchip的nanoWattXLPP系列PIC微控制器可在+2.5到+5.5V的電壓范圍內運行，最大時鐘頻率為32MHz。如果您能設法應付16MHz，則電源電壓可降至+1.8V（假設設備也可在此低電壓條件下工作）。這使與電壓和頻率相關的功耗都得到降低。

靜態頻率降低

如果沒有特殊的省電模式可用，則要考慮使用盡可能與在可用時間內完成既定任務兼容的最低時鐘速度。有些事情就像電視遙控器一樣簡單，例如通常使用32kHz的“鐘表”晶體頻率。

動態電壓擴展

在更復雜的情況下，由于處理負載不盡相同，以及“萬一”需要保持高速操作，這些固定的或靜態的解決方案可能不適用。在這些情況下，可以使用一種稱為動態電壓擴展(DVS)的技術，該技術使用軟件分析處理器需求并使時鐘速度和電源電壓相應地進行變化。但節能計算非常復雜，必須考慮內存使用等諸多因素。

小憩與睡眠

早期的微指令沒有特殊的省電操作模式：可能因為其處理功率很低，以至于人們認為允許處理器“小憩”的應用并不存在！便攜式電池數字工具的發明完全改變這種狀況。手機設計需求驅動了節能MCU和電池技術的發展。最早具有待機模式的其中一種MCU是Intel80C51。新設備引入了完整的省電模式菜單，大部分都包含在不需要使用時自動關閉的功能。現在大部分微控制器都在“實時”控制情形下使用，需要瞬間激活活動，隨后是長時間的非活動狀態。電視遙控器是一個典型案例，在按下按鈕之前，其中的處理器完全處于關閉狀態。平均電流功耗不比電池的自放電率高多少。

越來越多的實時系統正從單中央處理器模式移至由中央高級控制器從“智能”傳感器饋入部分處理數據的模式。

與每個傳感器設備連接的MCU可能在固定的時間間隔進行模擬采樣，執行一些數字信號處理(DSP)，然后通過串行總線發送結果。

在這情況下，傳感器MCU在每個采樣間隔被計時器“喚醒”。人們會好奇：基于CortexM0核心，您會選擇哪個簡單的8位微控制器還是更快的32位類型邏輯上，8位MCU的效率似乎更高，因為它較便宜，而且善用大部分可用處理時間。但是，32位設備在平均電流功耗方面表現更佳，因為它可快速完成任務，然后進入睡眠狀態（見圖1）。

即使這樣的技術使用時要小心：存在最佳時鐘速度，但并非一定是最大速度。換言之，以最快的時鐘在可能最短的時間內完成任務并不能始終產生最低的平均電流消耗。幸運的是，基于8位舊設備的大部分速度提升將降至更強大的指令集，例如單周期以32位乘法運算。但是，如果需要在保留軟件兼容性的同時改進基于舊8051的設計，請不要絕望：8051芯在執行有效性方面有明顯改進（每指令的時鐘周期更少），同時在總體時鐘速度方面也有很大提高。例如，SiliconLaboratories系列在高達100MIPs時提供單周期指令。使用睡眠模式時，一項重要考量是喚醒時間。

振蕩器產生穩定輸出需要幾毫秒時間，這表示浪費了時間和功率。如果短負載周期，MCU幾乎不能在下一次喚醒呼叫到來之前被喚醒。

Microchip的nanoWattMCU具有“小憩”模式，允許處理器時鐘以低于設備時鐘的速率運行。這在設備必須全速運行的情況下非常有效，但處理器在等待設備中斷時并無多少任務需要執行。

減少電源損耗

您已將微控制器系統設計成具有更低的功耗，但電源本身的情況如何？如果您是老手，您可能直接采用可靠的78xx系列線性調節器，但即使這種方法仍在流行，現已被視為完全過時。盡管成本更高，仍要采用更新的低壓降(LDO)類型。

7805+5V輸出調節器壓降電壓為2V，這意味著輸入所需的最小電壓為+7V。最低功率為2W時，最多有1A的電流作為熱量被浪費掉，而且散熱器幾乎是必備裝置。LDO類型多半可將壓降消減為300mV。現在這意味著電壓更低的電源可用于減少浪費。更好的是，使用開關調節器可獲得更高的效率。但要注意，必須根據峰值（而非平均）電流消耗確定PSU的額定值。

最后在所有未使用的I/O輸入上連接上拉電阻器。浮動輸入的不規則噪聲可切換內部電路，即使結果信號受阻，仍會導致虛假操作，綜合起來促成了總電流的不穩定性。有些設備存在內部“弱上拉電阻器”，但針對其效率的觀點有分歧，很多開發人員堅持使用外部電阻器。

結論

第6篇：電源設計需求范文

2008年5月，Altera公司了首款采用40nm工藝制程的FPGA。12月，這款芯片開始發售，型號為EP4SGX230，它含有230K邏輯單元(LE)、工作速率高達8.5Gb／s的36個嵌入式收發器、17Mb RAM以及1288個嵌入武乘法器。

2009年2月剛剛推出的兩款40nm FPGA――Stratix IV GT和Arria Ⅱ GX――擴展了這一收發器FPGA的產品組合。Stratix Ⅳ GT FPGA的24個收發器工作速率高達11.3Gb／s，另外24個收發器工作速率為6.5Gb／s，還提供530K LE、20.3Mb內部RAM和1288個18×18乘法器。Arfia Ⅱ GX功耗極低，具有16個3.75Gb／s收發器、256K LE和8.5Mb內部RAM。

這些器件具有高級的邏輯和連線體系結構，以及Altera創新的可編程功耗技術。根據設計需求，可編程功耗技術針對每一個可編程邏輯陣列模塊(LAB)、數字信號處理模塊和存儲器模塊而采用高速或者低功耗模式。在FPGA設計中，很少的通路(平均只有20％)是關鍵時序通路。使用可編程功耗技術，陣列中的所有模塊，除了指定的關鍵時序模塊，都被設置為低功耗模式。只把少數的關鍵時序邏輯模塊設置為高速模式，使針對功耗和性能的優化得以實現。

2009年2月Xilinx也推出了采用40nm工藝制程的Virtex-6系列FPGA，比其前一代產品功耗降低多達50％。Virtex-6基于采用第三代XilinxASMBL架構的40nm制造工藝。該系列即可在1.0V內核電壓上操作，同時還有可選的0.9V低功耗版本。這些使得系統設計師可在設計中采用Virtex-6FPGA，從而支持建設“綠色”中心辦公室和數據中心。

對于可編程邏輯器件，手持式是一個快速增長的市場。據Semico預測，可編程邏輯器件在該領域的市場規模將在2010年前超過6.5億美元。2008年推出了幾款成功結合功耗、成本和性能的新器件，以滿足PMP、DSC等手持式應用的需求。

Actel的IGL00和ProASIC3FPGA的nano版本功耗降低至2μw，這些器件還支持1.2V電壓編程，免除了對多種電壓電源的需要。

IGLOO系列器件采用Flash*Freeze技術，能夠輕易地進入和退出超低功耗模式。在Flash*Freeze模式下，IGLOO器件的功耗僅為2μw，無須添加額外的部件即可關斷I／O或時鐘，同時卻可保存設計的信息、SRAM內容和寄存器狀態。I／O能夠在Flash*Freeze模式中維持配置的狀態，進入和退出Flash*Freeze模式所需的時間少于1μs。

此外，IGLOO器件的低功耗有源(LOW Power Active)功能可實現超低的功耗，并同時通過維持I／O、SRAM、寄存器和邏輯功能使到系統處于完全操作狀態。I／O可在Flash*Freeze模式保持其狀態。這樣，IGLOO器件便可在功耗最小的情況下，通過外部輸入(如鍵盤觸發掃描)來控制系統的功率管理。

Semico資深分析師Rich Wawrzyniak表示：“功耗和成本在很久以前便已是可編程邏輯領域的重要議題。以往工程師希望使用卻未采用可編程邏輯的原因，在于功耗太高或是性能太差。”

特別是在對功耗特別敏感的便攜式應用領域，更需要邏輯器件具有超低功耗的特性。SiliconBlue于2008年6月推出的iCE系列單芯片FPGA采用了與手機設計工程師相同的功耗模式定義――操作模式及待機模式――來滿足智能手機、PMP、數碼相機和手持式POS系統等產品對電池續航能力的要求，其邏輯核心的操作電壓維持在1.0V，啟動電源仍維持在相當低的水平。其操作電流低至25μA，并提供最低的動態電流，可極大化電池壽命。

CPLD同樣采用各種方式在各個層面上實現著降低功耗的目標。

CoolRunner-Ⅱ系列1.8V CPLD采用了全數字核和快速零功率(FZP)技術，其功耗低至28.8μW，典型待機電流16μA。FZP技術替代了其他CPLD產品中所使用的讀出放大器(Sense Amplifier)技術，可使系統電流需求降到最低，并允許采用小型的芯片級封裝。FZP支持在制造工藝技術和設計技術方面都采用完全的CMOS技術，從而實現低功耗設計。其優點是幾乎不消耗閑置電流，在功耗方面對器件容量沒有限制，可同時結合高性能和低功耗。

第7篇：電源設計需求范文

關鍵詞：USB 2.0； DSP；通信接口；硬件設計；軟件開發

一、系統設計需求分析

一般超聲檢測信號的頻率都不會超過2-10MHz，根據采樣定理，采樣頻率最好是信號最高頻率的3-5倍。目前高速數據采集系統使用的采樣頻率在50MHz-100MHz之間，采樣位數為12位，那么要處理的數據量將達到每秒75MB-150MB，故應滿足：

（1）要求數據傳輸的時間必須盡量短，從而減少DSP與PC之間通信的時間開銷，故需要選用高速數據接口；

（2）需要建立數據緩沖機制，以減小數據傳輸過程中的丟失或錯誤；

（3）為避免模擬數字混合電路帶來的噪聲干擾，保證數據傳輸的可靠性與穩定性，需要為接口電路設計獨立的供電電源。

二、系統設計思路

針對設計要求，本文的設計思路是：

（1）與其他類型的接口比較而言，USB 2.0接口具有較高的通用性和快速性，60MB/S的高速傳輸速度可滿足數據傳輸需要；

（2）采用FIFO作為數據緩沖通道，以簡化傳輸程序設計，提高控制器的效率，減小數據的錯誤傳輸；

（3）以USB 2. 0控制芯片為核心，設計接口硬件電路，包括獨立電源電路、USB控制器與DSP的連接電路以及USB控制器與FIFO芯片的連接子電路等。

三、硬件軟件電路設計

3.1電源電路

電源是保證各芯片正常工作的基礎，本文采用Linear Technology公司的電源穩壓芯片LT1763CS8-3.3來實現。其輸入電壓為1.8-20伏，輸出電壓3.3伏，為CY7C68013USB控制器芯片提供電壓電源電路如圖1所示：

圖1芯片電源電路

3.2軟件系統設計思路

本系統的軟件設計主要分為四個部分:主機程序、USB固件程序設計、USB驅動程序設計以及DSP數據傳輸程序設計。對于USB固件程序采用了GP工F波形圖設計的方法，簡化了設計步驟；USB驅動程序的設計參考了Cypress公司提供的通用軟件開發包。系統軟件總體設計思路如圖2所示。

圖2軟件總體設計思路

3.3固件程序設計

固件（Firmware）程序負責處理PC主機發來的各種USB請求，實現數據的傳輸。在GPIF模式下，CY7C68013的固件采用中斷方式，固件總是在等待主機的命令，然后根據命令去執行相應的程序。這樣既保證了快速的數據傳輸和較好的軟件結構，又簡化了編程和測試并且使得程序功能易于擴展。

Cypress公司針對其EZ-USBFX2系列的USB芯片給出了一個Firmware庫和Firmware框架，均使用Kei1C51開發。

Firmware庫提供了一些常量、數據結構、宏、函數來簡化對芯片的使用。用戶只需要在源程序中包含進加到項目中即可。fx2.h、fxZregs.h和fxZsdly.h，并且把Ezusb.lib和USBJmpTb.OBJ添Firmware框架實現了初始化芯片、處理USB電源管理功能。該框架不需添加任何代碼，編譯后產生的.HEX文件下載到芯片就能和主機進行基本的USB通信，只是不能完成用戶特定的任務。對于TD_Init（）、TD_Poll（）等函數中添加初始化代碼和完成特定的功能的代碼即可。該程序首先初始化所有的內部狀態變量，然后調用TD_Init（）函數進行初始化，并打開中斷。之后，固件程序開始列舉USB設備（調用UsbDisconnect函數），直到在端點0上接受到SETUP令牌包時為止。具體步驟為:

（1）初始化休眠模式、遠程喚醒與自供電等;

（2）初始化用戶設備;

（3）定向USB描述符;

（4）使能中斷;

（5）重列舉;

（6）主循環，等待主機請求。

USB設備的使用需要驅動程序的支持，驅動程序是連接USB控制器與PC機的紐帶。很多USB芯片廠商都為其USB芯片提供通用的驅動程序，這在一定程度上簡化了設計步驟。

3.4 INF文件

INF文件（Device Information File）主要用來指示安裝Windows驅動程序*.SyS，一般一個Windows驅動程序要配合一個INF文件才可以進行安裝。INF文件包含了相應的USB設備及其驅動程序的詳細信息，這些信息包括什么設備使用什么驅動程序，設備信息在系統注冊表中的存儲等。INF文件可以確保USB設備能夠在連接到主機的時候被正確地配置。

1、INF文件處理過程

在安裝了USB設備驅動程序后，通過INF文件將該USB設備的一些基本信息保存在系統注冊表中，另外驅動程序文件（*.SyS）和相應的INF文件也將復制到指定的系統目錄中。

當USB設備連接到PC后，windows操作系統將檢測到USB設備的連接，然后將系統中所有的INF文件中的數據信息與該USB設備進行比較，逐個找到與之相符合的INF文件，整個過程可以分為三步:

（1）系統從連接的USB設備中獲取設備描述符的供應商字段（idVender）和產品字段 （idProduct），從中得到設備的硬件ID。

（2）系統查找與該硬件ID相符合的INF文件，如果找不到，系統將讀取接口描述符，從中提取該USB設備的兼容ID，并查找與兼容ID相符合的INF文件。

（3）如果仍然沒有找到，則系統提示用戶自己安裝該USB設備的驅動程序。

2、INF文件的結構

INF文件是windows操作系統下用來描述設備或文件等數據信息的文件，其是一個文本文件，由標準的ASCII碼組成，可以用任何一款文字編輯器查看修改其中的內容。

INF文件的組成有節（Sections）、鍵（Key）和值（Value）3部分，INF文件的節按照層次結構排列，以方括號形式開始，Key為項目名稱，Value為該項目的值。

3.5 Cypress通用USB驅動程序

Cypress為其EZ-USB系列USB接口芯片提供了一個完整的開發包，其中包括通用的USB驅動程序，用戶可以在其基礎上進行修改以滿足USB設備的開發和調用。

Cypress的通用USB驅動程序的特點如下:

（1）采用WDM驅動模型，經由WHQL鑒定；

（2）兼容USB2.0設備；

（3）支持Windows即插即用和電源管理；

（4）支持USB遠程喚醒；

（5）支持控制傳輸端點、塊傳輸端點、中斷傳輸端點和同步傳輸端點；

（6）支持同時連接多個USB設備；

（7）支持用戶自定義GUID，而不用重新編譯驅動程序；

（8）支持高帶寬的USB數據傳輸。

3. 6 DSP與USB通信程序

DSP需要通過USB接口把大量數據傳輸到主機中。在GPIF模式下，GPIF狀態機產生特定的觸發和握手信號來與DSP進行通信。當USB讀取指令，通過FIFO的EF會向DSP發出FIFO內存空的信號，DSP接收到后 會產生一個中斷，跳轉到數據傳輸程序，當FIFO向USB控制器發出滿信號，說明FIFO存儲器己滿，DSP停止發送，USB控制器開始接收數據，完成讀數據操作。下面簡單介紹DSP的讀寫控制算法：

USB WR=1;

Int n=0;

for（int i=0;I

第8篇：電源設計需求范文

關鍵詞：單片機 程序設計 定時器 多用途

中圖分類號：TP368.1 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）10-0194-01

良好的設計需要有縝密的需求分析和設計原理的構思，多功能定時器的設計也要從以上兩點加以把握后著手進行。

1 基于單片機的多用途定時器的設計需求

在人們的工作與生活中，很多時候需要定時。例如，生活中的早起鬧鐘定時、食物的烘焙定時，工作中的零件每隔幾秒的打磨加工、鑄造、工廠里機器設備的開啟定時、體育等各項競技比賽的定時等等，這些都需要有一種多功能的定時器來對時間進行提醒。考慮到使用的便捷性與應用性，基于單片機的多用途定時器還應該具有LED液晶顯示功能，即可以在液晶屏幕上顯示當前時間，與預設定時間還有多少時間等；時間設置可通過按鍵進行，報警功能對于多用途時鐘也是必不可少的，例如，時鐘到達設定時間進行的音樂提示，為更加醒目提醒而設置的LED屏幕閃爍提醒等。該產品設計對于提升人們工作效率與生活品質都有著重要的幫助。

2 單片機結構與定時器設計原理

單片機多用途定時器主要應用了MSP430系列單片機、鍵盤、電源以及時鐘芯片DS1302等電子模塊與設備進行實現，該時鐘系統的設計理論基礎如下：

2.1 Msp430單片機結構

MSP430系列單片機功耗可以達到微安級別，耗電極其低，結構上的設計也較為合理。主要有中央處理器、IO端口以及定時器與AD轉換部分等。其中，CPU主要用來處理程序指令，存儲單元用于存儲數據與程序，比較器與定時器具有比較和定時作用，IO端口用來連接各種設備，ADC模塊用來完成通道采樣轉換。

2.2 定時器設計原理

本設計主要是利用MSP430的IO端口與時鐘芯片DS1307和外接鍵盤相連，通過軟件程序設定與硬件電路的搭建，讓定時器實現定時、報警、顯示等多種功能。軟件程序中中斷程序的設計最為關鍵，要注意鍵盤輸入定時信號后的各個端口的中斷處理。而鍵盤的程序設計主要是采用掃描法，通過判斷行與列的鍵盤輸入信號來確定鍵入數字[1]。

3 基于單片機的多用途定時器的實現

3.1 硬件設計

多用途定時器的設計主要是通過MSP430單片機的各個端口與時鐘電路、鍵盤電路、顯示電路等進行連接，通過電壓與電平的變化和轉換來實現的硬件電路功能。在電路的設計中要考慮到各個器件引腳的功用、輸入輸出電平的匹配。不要忽略復位電路、比較電路、電源電路等部分。重要的電路部分要先畫出電路原理圖反復檢查確認后再進行搭建。

其中較為復雜的時鐘模塊設計主要是通過DS1302時鐘里面含有實時時鐘和31字節的靜態RAM，通過簡單的串行接口與單片機進行通信，實時時鐘電路提供年、月、日、星期、時、分、秒的信息，時鐘操作可通過AM/PM指示采用12/24小時格式[2]。用RES（復位）、SCLK（串行時鐘）、I/O（數據線）、三個口線與單片機之間進行同步串行通信[3]。時鐘電路部分是整個系統設計的難點，電路搭建的正確與否直接關系著定時器時鐘系統是否能夠正常運行。時鐘部分硬件電路如圖1所示：

其次是鍵盤模塊主要采用掃描方式進行。鍵盤的工作方式也是分為兩種，編程控制方式和中斷控制方式，一般是采用矩陣式鍵盤設計。首先設置各個口線為輸入模式，通過中斷的方式或者軟件查詢的方式，獲取信息，從而知道各個口線是否有鍵按下，如果有鍵按下，則口線端口為高電平，否則為低電平[4]。在按下設置鍵對時間進行調整之前可以通過+、-按鍵進行調節。掃描鍵盤一般由行和列組成，在鍵盤上的某條行線上輸入低電平，如果鍵盤中某個鍵被按下則某個列線變為低電平。鍵盤輸入時需要通過查詢方式掃描各條線。如果想調整的時間點為多個的話，在對其中的一個設置完成后，系統可以自動的跳到下一個時間點上，這樣就能夠對所有的時間的點進行調整了，調整結束之后返回到調整之后的時間并且顯示出來。

3.2 軟件設計

在軟件程序設計中，調試與仿真要用到的是IARSystems公司開發的軟件，它是全球領先的嵌入式開發工具，與服務的供應商，包含帶有C/C++編譯器和調試器的集成開發環境，實時操作系統等許多建模工具，我們本次設計使用的是IAREW430。軟件程序寫入前注意打開IAR Embedded Workbench，注意單擊菜單Project、Add file test出現需要的加載源文件界面，選擇相應的界面類型，編譯時注意對430單片機型號進行選擇。

程序在運行時要注意對DS1302進行設置，開始調整時間之前要先對DS1302系統進行初始化，看看當前系統的時間是否為0，準確無誤后，對時間進行上傳，將有效的信息存儲在EPROM中，然后上傳給信息管理層，收到命令后對相應的時間進行修改，然后顯示出具體的時間。LED數碼管在顯示之前，要對串口的工作方式進行設置，然后設置對應的地址指針，然后選擇數段碼，通過傳送過來的脈沖來顯示，最后知道段位的時間，然后再次選擇段位，通過下一次傳送顯示這個段位的時間，以此類推，當所有的段位都顯示出來后，取段結束顯示時間成功。

4 結語

多用途定時器對于人們日常工作與生活中的定時給予了很大的幫助，利用單片機進行的多用途定時器經過實踐應用，效果顯著，功能完善，值得推廣應用。

參考文獻

[1]王秋爽.單片機開發基礎與經典設計實例[M].機械工業出版社.2008：99.

[2]胡漢才.單片機原理及其接口技術[M].清華大學出版社.2010：55-58.

第9篇：電源設計需求范文

系統核心處理模塊基于CC2530開發設計，選用星型拓撲結構組建無線傳感器網絡，具有容量大、低成本和低功耗等特點，且相鄰兩個節點傳輸距離可達10～150m，完全滿足溫室內無線調光系統設計需求。系統包括主控節點、驅動節點及植物LED執行器等3部分，其中，主控節點實現網絡構建、環境信息采集、數據處理分析、人機交互及調光命令下發等功能;驅動光控制方式。其中，閾值控制方式可根據溫室溫度節點主要實現控制命令接收、數據解析及調光數據輸出等功能;植物LED執行器實現LED燈組調控及亮度輸出。主控節點采用全功能設備FFD(FullFunctionDe-vice)，具備網絡協調功能，可聯結其他FFD或精簡功能設備(RFD)，組建無線傳感器網絡，可雙向傳輸信息，具有協調作用;同時，根據系統設計要求，主控節點具有控制功能。電路設計增加環境光照與溫度信息采集模塊、人機交互模塊(即液晶顯示及按鍵)、工作指示燈、時鐘模塊以及復位模塊，分別完成數據采集、人機交互和復位等控制功能。驅動節點采用簡化功能設備RFD(ReducedFunc-tionDevice)與主控節點進行信息傳輸，同時完成控制命令輸出;植物LED執行器基于植物光合作用分析，選用中心波長為660nm、半波帶寬度為40nm的紅光LED，以及中心波長為450nm、半波帶寬度為40nm的藍光LED兩種特定波段LED作為光源，可根據驅動節點輸出不同的調光命令，實現不同配光比的光環境調節。

2系統硬件設計

2．1主控節點結構及硬件設計主控節點主要負責構建及啟動網絡、網絡參數選擇、當前環境信息監測、控制方式選擇、計算調光值、調光命令下發、人機交互等功能，包括電源模塊、核心處理模塊、無線模塊、人機交互模塊、數據采集模塊和時鐘模塊等部分，

2．1．1核心處理模塊系統選用CC2530作為中央處理器，內含高性能低功耗8051微控制器，工作電壓3．3V，外設21個I/O口。其中，P1．0接入系統正常工作信號LED指示燈;P0．1接入手動按鈕;人機交互模塊電路為液晶分別與P0．0，P1．2，P1．5和P1．6連接，按鍵與P0．6和P2．0口連接;P0．2，P0．4，P0．5與時鐘芯片DS1302相連;P1．4口與溫度傳感器連接，P1．1和P1．3口與光照傳感器相連。具體電路根據CC2530芯片手冊設計開發，降低了開發難度。

2．1．2人機交互模塊

系統選用DB12864－16C作為液晶顯示，采用普通復位按鍵作為設備按鍵，在滿足系統工作要求的條件下，為節省I/O口使用，液晶與CC2530連接采用串行SPI方式進行通信，按鍵電路利用SN74HC32或門和LM358運放共同實現。具體電路根據SPI方式及運放典型電路開發設計。

2．1．3其他模塊

電源模塊采用5V適配器為主控節點供電。電源輸入后，經過降壓芯片ASM－1117典型電路為系統提供3．3V直流電壓。數據采集模塊包括環境溫度采集和光照采集兩種。其中，溫度采集選用DS18B20作為溫度傳感器和ISL29010作為光照傳感器，通過在光照傳感器上覆蓋紅藍光濾光片以及軟件修正，實現對光合作用有效波段監測。時鐘模塊根據DS1302芯片手冊中典型電路設計，可實現系統時間設制以及定時控制功能。同時，為滿足系統后期擴展需求，將剩余I/O口作為備用擴展口使用，以提高系統實際應用及二次開發能力。

2．2驅動節點及植物LED執行器設計

驅動節點屬于精簡功能設備，只完成調光控制命令接收與信號輸出功能，可減少電路設計，降低了智能調光系統的成本。驅動節點包括核心處理模塊、無線接收模塊、電源模塊和繼電器模塊。具體電路為:P1．0連接紅光LED驅動電路，P1．1連接藍光LED驅動電路，P1．5連接紅光信號繼電器，P1．6連接藍光信號繼電器。LED執行器包括驅動模塊及紅藍光LED燈組，由24V電源供電。驅動模塊選擇PT4115驅動芯片，是一款連續電感電流導通模式的降壓恒流源，可用于驅動一顆或多顆LED串聯。LED燈組根據植物生長所需光環境由若干紅藍光LED按比例組成，驅動節點與LED執行器原理。

3系統軟件設計

本系統以IAR為軟件開發平臺，可以直接對Zig-Bee2007協議棧進行開發移植，生成高效可靠的可執行代碼，并對代碼進行調試。代碼采用C語言開發，不僅有利于軟件代碼的可讀性，而且能夠滿足對硬件功能的調試和控制，大大縮短了系統開發周期。系統軟件主要包括節點間數據傳輸和節點功能軟件兩個部分。節點數據傳輸過程:首先，通過主控節點進行信道掃描，選擇合適的信道組建網絡。在IEEEE802．15．4協議中，將2．4G頻段劃分16個信道，編號為11－26。本系統選擇默認值11信道。構建成功后，驅動節點以直接方式加入網絡，即驅動節點作為主控節點的子節點，由主控節點向驅動節點發送，作為其子設備命令。主控節點在網絡中起協調器作用，負責網絡構建。為確保系統安全可靠工作，系統采用分布式分配機制為每個節點分配自己的地址，主控節點在組網以后使用0x0000作為自己的短地址，在驅動執行節點加入系統網絡后，由主控設備隨機分配一個不重復的16位短地址作為自己唯一的地址來進行通訊。主控節點控制軟件包括兩類傳感器解析函數、計算決策程序、參數設定程序、液晶顯示程序和時鐘程序等子程序;驅動節點作為終端節點，在完成調光控制命令接收后，將控制信號輸出給繼電器和驅動電路;LED執行器根據調光控制命令實時調節紅藍光LED燈組狀態，實現溫室光環境的多種方式以及無線控制。

4運行結果

本設備已通過實驗測試，并應用于西北農林科技大學某實驗基地。試驗證明，系統可根據用戶實際需要實現手動控制、定時控制、閾值控制以及定量控制等多種控制方式調光，且所有控制命令均可采用無線傳輸方式進行準確傳輸。其中，在閾值控制方式下，主控節點可完成溫室實時溫度、紅藍光光強等環境因子檢測，并基于光合作用機理精確決策溫室作物實際需光量;驅動節點可穩定接收實際調光數據，并準確輸出給驅動電路和繼電器，LED執行器可根據控制命令準確調節LED燈組輸出狀態。目前，設備運行穩定，數據可靠，

5結論

1)本文設計了一種基于無線傳感器網絡的設施農業調光系統，可通過用戶實際需求選擇多種控制方式對溫室作物光環境進行無線調控。其中，閾值控制方式綜合考慮作物光合作用影響因素，根據溫室溫度、紅藍光光強等環境因子精確計算作物實際需光量實現了溫室光環境的實時按需調節。