电源设计需求精选(九篇)

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第1篇：电源设计需求范文

关键词：低功耗设计；等价性验证；隔离单元；CPF

中图分类号：TP3文献标识码：A文章编号：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

随着SoC(片上系统)集成度和时钟频率的提高，及便携式应用对功耗和面积需求的提高。低功耗设计已经成为集成电路领域中最重要的需求之一。CPF（common format file）作为芯片电源设计约束文件格式之一，其发展和标准化也成为了焦点。CPF文件用于描述功耗分布，并且对芯片RTL层次设计进行控制。这样在RTL级进行功能性形式化等价性检查成为可能，显著减小设计的验证周期。等价性验证采用自动机理论与数字逻辑方法形式化地证明电路设计过程任意两个相邻抽象层次模型间及同一抽象层次优化前后的两个模型间的等价性，保证设计的全局正确性。

功耗管理已成为设计最关键问题之一，低功耗管理从架构设计开始实施，同时低功耗技术也必须在芯片设计的每个阶段（从RTL阶段到GDSII阶段）得到体现。在RTL设计阶段主要分为三个方面[2]：

电源管理架构设计：包括将系统划分为单独的电源控制域，由逻辑单元控制、调节区域间的交互行为。

电源管理行为设计：包括设计电源域的操作，例如有效地管理电源域的关断和开启，以及设计用于实现系统功能的电源域间的动态交互。

电源控制逻辑设计：控制驱动电源管理架构的输入信号，由硬件、软件或两者组合来实现。所有这三个方面需要进行核实，确保设计在有效电源管理下正常工作。

1 CPF相关低功耗设计的特点

1.1 CPF的特点

低功耗设计流程中需要指定每个设计步骤所需的电源架构。复杂的低功耗结构给设计带来了一定的挑战和风险，低功耗设计中常见的类型有电源连接错误，无效电源领域跨越，低功耗单元属性检查失败等。通用功率格式(Common Power Format，CPF)，在设计过程中用于指定功耗节约技术，使得能够共享和复用低功耗设计，同时涉及设计需求和与目标工艺绑定的技术能力。

在设计流程中采用CPF，能够有效利用低功耗设计的解决方案[3]。例如：RTL功能验证过程中实现功耗相关操作；更高的设计质量和更少的功能故障；先进、低功耗设计降低设计风险；提高生产率、降低使用低功耗方法的成本。

随着设计环境基础设置的鸿沟被CPF文件填补后，设计者可以用最小代价和风险来配置最先进的低功耗技术。在芯片设计中CPF支持与功耗相关行为的功能验证。CPF文件连接了实现电源结构设计和电源控制信号设计的分离现象。CPF可以有效地描述出整个芯片的电源设计。CPF文件包含的低功耗设计策略及相关单元如表1所示。

1.2 CPF的低功耗设计单元[4]

1）门控时钟：时钟信号持续地开关在每个时钟周期并驱动很大的电容负载。若通过识别寄存器禁用同时关断时钟将能节省大

图7电源转换

8）电源转换单元——状态保留单元：在模块掉电之前将其状态保持，如锁存器、触发器等存储元素。下图中，当在时钟低电平时（此时VDD被关断）声明Sleep=Ret。当VDD被唤醒时，Ret会在时钟低电平期间被撤销。图8状态保留单元

9）多电源电压（Multi-source Multi-voltage）：有效的降低动态功耗。所谓多电源是指不同逻辑模块处于不同电源域由不同电源供电。不同电压域之间信号交互需要电平转换单元（level shifter）。这些单元位于源和接收器之间，接收器由不同电源供电，并且保护接收器电压过高或者过低。电平转换单元正常工作时需要电压。

图9多电源电压

第2篇：电源设计需求范文

关键词：导弹电源系统；电源转换；数字化电源；热电池

在社会快速发展的过程中导弹制造业越来越科技化，同时其内部结构也变得越来越复杂，尤其是导弹内部的电源系统，正因如此，导弹电源系统在设计和制造时面临着全新的要求和挑战。导弹质量水平的高低直接取决于供电是否科学性，所以在进行导弹电源供电方式设计时，要保证其科学合理性。通常，在导弹电源供电时普遍使用两种供电方式，即分布式与集中式。分布式供电是通过对电源流动性的利用，依靠导弹电源系统部分直接对各个部件实施供电，之后再根据不同部件的运行状况选择合理的电源存储及变换方式，当前，导弹电源系统供电时多采用的就是分布式供电。

1 探析导弹电源系统的形成及独到特征

1.1 导弹电源系统的形成

电源系统本身有着一定的复杂性，上文中曾提到了导弹电源系统的形成主要有三个部分，即一次、二次电源和控制电路。首先，一次电源主要通过热电池提供电量，此时的发电机主要形式为涡轮式；其次，二次电源中具体包括了三小部分：即交流-直流、直流-交流、直流-直流集中行使；再次，电源控制电路，一般该部分主要分为了电源输出状态的检测电路、点火电路、弹架电源转换电路等组成部分。如果将热电池与涡轮式发电机相比较，前者体积偏小、质地轻，还能够长时间的提供电源，并且在后期的维护与保养方面非常方便，有很大的优势。

1.2 导弹电源系统的独到特征

提到导弹人们便会想到其杀伤力是多么强，主要是因为导弹自身有着非常强烈的机动性，且导弹还具有工作时间不长，体积质量小等特点，为了能够与导弹各方面特征相吻合，在设计导弹电源系统时要保证其具备以下几点特征：保障质量轻、体积小，具有超强的瞬间输出功率能力，能够快速启动，可以在恶劣的环境中运行，能够长时间储存，具有超高的可靠性等等。

2 导弹中电源系统的设计分析

第一，之所以导弹在形成后能够安全稳定的运行，主要是因为在设计过程中电源系统需要确保其整体设计的合理科学性。实际在对导弹电源系统实施总体设计时需要着重关注以下方面设计重点：导弹系统性能设计、结构布局、接口及系统分配技术指标设计等等。

第二，一次电源设计分析。文章之前有提到一次电源主要是依靠热电池提供的电量，所以在选择热电池类型时要充分考虑其各方面指标，这样才能确保热电池可以满足导弹整体设计需求，一般一次电源设计时要注意热电池种类、激活时间、使用年限、安全可靠性、电压输出精度以及电池规格等几方面要求。

第三，二次电源设计分析。一般在进行二次电源设计时要重点关注其结构布设情况、电源种类、电源的精度、电路设计、环境适应能力以及散热和功耗等情况。

第四，电源控制电路设计分析。在进行此项设计时需要重点考虑点火电路及电源检测两方面。保证了电源控制电缆设计的合理性就会电路整体运行打下安全保障。一般电源控制电路设计需要注意电路原理、安全可靠性、环境适应力、电路方案选择以及实验等方面设计。

第五，直流-直流变换器的设计分析。一般此变换器主要分为了两种形式，第一种就是线性电源，这种电源具有噪声小、干扰小的优势，但是效率不高且容易发热；第二种就是DC/DC电源，此电源非常符合导弹各方面需求，具有很强的抗干扰能力，且内阻小，但是会产生很大的噪声。文章重点对第二种电源构成的电源系统特征进行了分析，内容如下：

首先，有效促进了电源系统效率的提高，并且合理的将电源系统空间及体积减少。在导弹电源系统中对其输出电压精度控制的要求非常高，而热电池能量则不能完全满足成分发挥程度，此时就要借助DC/DC进行转换，将热电池中其他的能量全部输送到导弹控制系统各个构件中，确保热电池的作用能够得到全面的发挥。

其次，电压通过DC/DC转换器能够得到非常好的控制，这样在实际运行中就没必要另外增设电压抑制设备，有效的将导弹电源系统结构简化，减少了建设成本。

3 探讨导弹电源系统未来的发展

3.1 在布局和设计上有一定的突破

导弹电源系统主要是负责导弹电源的提供，所以要选择合理有效的供电方式，在对导弹电源集中式和分布式供电方式分析后认为，集中式虽然设计比较全面，供电系统也非常简单，可是在发热方面有一定的缺陷，导致供电效果不佳。而分布式供电不仅有超强的散热性，其供电效果灵活，就是供电系统相对比较复杂。在相比之下，通过取长补短的方式，设置出了“分布式布局，一体化设计”的全新设计理念，将导弹供电系统进行整体的集中规划设计，并将两种模式的优势全部保留，缺陷彻底清除，更有力的保证了电源系统的安全可靠性。

3.2 全面改善电源系统的性能

在社会和科技不断发展的当下，社会上各种技术均得到了很大改善和提升，其中也包括了热电池技术。此技术水平的不断提升使电源性能更强，在今后发展中要求电源系统体积、质量更小，功率、效率不断提升，启动时间更加快速。

3.3 向着智能化、数字化方向大力发展

在电源系统功能不断提升的同时，还要注重点火控制功能的提升，因为这对导弹的安全性有直接影响，因此，针对点火设备应创建有效的设备检验和补救措施。所以未来应将智能化、数字化技术运用到导弹电源系统中，通过在导弹电源系统设计过程中大力采用微控技术，保证了电源系统超强的灵活性，同时也满足各种复杂的控制需求，将电源系统整体的可靠性提升。

4 结束语

如果对导弹电源系统的重要性进行比喻，那么它就像是人的心脏器官，发挥着至关重要的作用，直接关系到导弹的安全稳定运行。随着科技的快速发展，导弹电源系统设计过程中要不断进行优化创新，采用全新的智能化、数字化技术，将导弹质量提示到最佳，确保导弹可以在安全可靠的状态下运行。

参考文献

第3篇：电源设计需求范文

【关键词】高层建筑 高低压供配电系统 变配电室照度

中图分类号： TU97 文献标识码： A

随着中国经济技术飞速发展，城市规模不断扩大，高层建筑如雨后春笋般的不断地增多、增高，如高层住宅、写字楼、大型Shopping-mall等。虽然建筑的高层化节省了占地空间，提高了城市的利用率。但是高层特别是写字楼、大型Shopping-mall等服务场所，人员高度密集，高效率的工作，对建筑供配电系统的稳定性、安全性和环保性提出了更高的要求。

高层建筑的特点

1、建筑面积大，从中国国内建成的很多的高层建筑来看，一座大楼的高层建筑面积由几万至几十万平方米，一个小区的高层建筑面积甚至达到两、三百万平方米。

2、建筑高度高。由于建筑塔楼，为了减少城市占地面积，大型建筑物必须向空中发展，出线大量100米以下高层，在城市商业中心甚至出现很多100米以上超高层建筑。

3、建筑物地下层。高层建筑除地上层外，由于基础和主体结构上的原因还有若干地下层（即地下车库），地下层一般情况下被设计为消防水泵房，风机房，小区配电开闭所、公专用配电房、弱电监控中心、汽车库等用房。

二、小区工程概述

本小区由1栋高档写字楼，23栋高层住宅、大型Shopping-mall、高档会所及地下车库组成（高层住宅地上为33层，小高层住宅地上为18层，均为精装修；大型Shopping-mall部分由大中型商铺、特色餐饮、五星影院等组成，共计四层；地下车库两层，其中地下二层有人防车库、地下一层为超市和停车位），该工程的消防水泵、电梯、风机、影院部分用电、楼梯及电梯前室应急照明等为一级负荷供电。在本小区内考虑设计一座10KV小区开闭所，自室外回龙湾变电站引来两路10KV电源给小区开闭所供电，另外设计了6个公用配电房、3个专用配电室、2个柴油发电机房。其另一路应急电源选用520KW柴油发电机组，做为第二路电源，当市电停电、缺项等故障时，在变配电室低压配电的自动互投开关处拾取柴发延时启动信号启动柴发。

三、高层建筑对配电系统的设计需求

高层建筑配电系统设计需求主要从高低压配电的连续性、供电可靠性、安全性、技术先进性、经济合理性等五大特性进行技术分析。高层建筑的用电负荷大。一级负荷多，且关系到消防水泵、消防控制室、防排烟风机、电梯、应急照明、二次加压供水设备等的正常运行，对电源供电的连续性要求比较高。一般情况下采用双电源自动切换供电的运行方式，配电方式采用树干式与放射式相结合的供电方式。

1、设计需保证供电电源的连续性和电源的时间性。对于城市高压配网110KV回龙湾变电站新出两路10KV电源线路供电，由开闭所出线至各变配电室用电，以确保小区高层建筑电源的连续性，按规定已经满足了一、二级负荷的要求，但是对于特别重要的高层建筑(如超高层建筑、高档写字楼)其内部含有特别重要负荷。设计应考虑一路10KV电源系统检修或出现故障时，甚至另一路10KV电源系统又发生故障的严重情况下，此时，应考虑设计设柴油发电机组做应急电源。对电网只能提供一路电源的高层建筑应设柴油发电机组提供第二电源。此时发电机组是作为备用电源使用，而不仅仅是应急用重要负荷的第二电源。同时为了保证发生火灾时各项搜救工作的顺利，进行消防用电设施两个电源的末端自动切换方式，应急发电设备的启动方式都是消防供电系统应予考虑的问题。其中，两路电源转换的时间必须满足消防设施的技术要求，这一点显得尤为重要。

2、设计需保证供电电源的高度可靠性。一般高层建筑造价高，人员集中。其供电的可靠性将直接影响到企业的运作和人员设备的安全。高层建筑发生火灾时，主要是利用建筑物自身的消防设施进行灭火和人员疏散。而建筑物的消防设施必须依靠双路供电。因此，如果小区没有供电可靠的电源，就不能及时进行火灾报警、消防系统灭火，不能有效地疏散人员、物资和控制火势的蔓延，因此供电可靠性显得尤为重要的。保障高层建筑消防用电设备，避免造成严重的损失；因此，合理的确定电力负荷等级，保障高层建筑消防用电设备的供电可靠性是非常重要的。

四、高层建筑供配电系统设计需考虑因素

1、在对于供电系统中的负荷等级确定以及对各级负荷容量计算的问题。在一般情况下，确定负荷等级必须要按照相关的规定进行：一级供电负荷指中断供电在政治和经济上造成重大损失者；二级供电负荷指中断供电在政治和经济上造成较大损失者；三级供电负荷对中断供电没有特殊要求，凡不属于一级、二级负荷者均为三级供电负荷。在一类高层建筑的供电系统中，负荷等级的确定可以参考《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008附录A，里面明确规定不同性质的建筑物，其设施的负荷等级划分也不同，一般来说，消防控制室、消防风机、消防电梯、普通电梯、消防水泵、生活水泵、消防自动报警系统、地下车库及小区楼道应急照明以及消防自动灭火系统等设施为一级负荷。

2、对于高层建筑的供电电压与电源的设计。在高低压供配电系统的设计当中，为了保障供电系统功能性、可靠性、合理性，就必须根据供电负荷等级来采取相应的供电保证措施，而且所采取的此类措施必须满足设计规范的有关规定。在高层建筑中，大部分用电器工作电压为380V/220V。除了消防设备用电为一，二级负荷外，一般情况下都没有特别重要的负荷用电，设计普遍考虑为三级负荷。

3、高层建筑变压器容量计算的问题。设计时需要根据用电负荷的分布、用电负荷的容量以及新建小区的建筑物分区情况，再通过设计各专业（电气、给排水、暖通）之间的相互协调以及当地供电局的要求来考虑设计小区公用及专用变配电所的数量与分布位置的情况。对于变压器的容量要依据各个用电负荷采用需要系数法计算出的总容量进行选择，变压器的负荷率一般控制在75%—85%。而变电所的所有出线即低压线路供电半径一般不会超过200m，而在设计时计算出的供电容量超出500kW时，则供电的距离超出200m时，就必须要考虑在地下室设计变配电所的增设问题。本次设计为小区设1个开闭所、6个公用配电室、3个专用配电室、1个专用箱变，其中1#公配为3台630KVA公用变压器供1#、2#、15#、16#楼居民一户一表供电，2#公配为2台800KVA公用变压器供3#、13#、14#、17#楼居民一户一表供电，3#公配为5台800KVA公用变压器供4#、5#、6#、7#、8#楼居民一户一表供电，4#公配为2台800KVA公用变压器供9#、10#楼居民一户一表供电，5#公配为2台800KVA公用变压器供12#、18#、19#、20#楼居民一户一表供电，6#公配为2台800KVA公用变压器供11#、21#、22#、23#楼居民一户一表供电，1#专配为2台1000KVA供小区专用设备用电，2#专配为2台1000KVA供小区专用设备用电，3#专配为1台1000KVA给5A级甲级写字楼供电，4#专配800KVA箱变给大型Shopping-mall商业供电。

五、灯具安装需注意问题

1、有吊顶的部分灯具采用嵌入式吸顶安装；非吊顶的部分灯具采用吊链或吊杆直接安装。例如：楼梯灯采用节能吸顶灯，电梯前室采用节能型筒灯和节能型射灯。现在精装修渐渐成为了一种趋势，越来越普及，建设方通常会在首层及标准层电梯厅设置各种美观大型吊灯来吸引小区业主眼球，如果从节能角度出发，公共区域装饰及入户大堂采用的灯具应使用时间控制器，以达到节能的效果，普通照明灯具采用声光控延时开关来控制以便于节能。

2、地下室人防部分灯具根据规范采用吊链式；非人防区的灯具建议采用桥架安装，通常地下室风道，特别是空调机房附近的风道通常比较宽，如果灯具让采用吸顶安装，容易被风道等设备遮挡，如果采用桥架不仅美观且维修方便。

3、小区变配电室灯具必须采用LED的T8管应急日光灯，间距应小于2米，灯具位置距配电设备水平净距大于1米（最好布置在配电室配电屏方向两侧墙上，当配电室设备较多时，另外在配电屏之间的通道上方加装，期照度不低于300Lx），其灯具不得采用吊链和软线吊装，市电停电时，变配电室由应急电源提供，要求一半灯具必须点亮，应急电源持续时间6小时以上，照明开关安装在进配电室的门处。

六、改进高层建筑供配电可靠性的有效措施

1、做好负荷分级管理，确保供电可靠性。负荷分级是从中断供电所造成的影响程度上来划分的，主要有一级负荷、二级负荷、及三级负荷。对于一级负荷，除了要求两路电源供电之外，还要增设应急电源（即柴油发电机组），从而能够满足对于特别重要负荷提供连续性、可靠性的供电要求；对于二级负荷，主要是为了实现对变压器发生故障或线路损坏时，能够从电能的恢复上得到有效应对，减少中断时间或损失；三级负荷对供电稳定性的要求较低，通常确保用电设备的正常运行即可。

2、对供电电源的合理布置。高层建筑的电源设计，往往从建筑用电的实际需要来确定，不同建筑主体对电源的布置形式也有其不同的要求，一旦出现供电电源电压超过实际需求时，很容易发生电气火灾，因此，当高层建筑需要一级负荷供电时，从电源的供电可靠性上往往设置两路电源，而对于某些特定的高层建筑城市综合体，如有大型Shopping-mall、高档娱乐设施（五星级影院）、五星级酒店等，对建筑用电上还应该设置(柴油发电机组形式)应急电源，以防范电力中断而导致过大的生命财产经济损失。

加强对高层建筑供配电系统的防火设计措施。从高层建筑供配电系统的防火安全来看，对高压配电系统实施单母线分段设置，对照明线路与动力线路分线使用；对高层建筑消防设备配置的柴油发电机，其容量应该满足同时启动、同时使用消防设备的要求，建议采用分时启动控制，以减少瞬时负荷的对柴油发电机的影响；对高层建筑中各类消防设施、消防火灾自动报警系统、消防火灾事故应急照明、消防电梯、消防无机特级防火卷帘门等，必须从电源的独立性与安全可靠性上来设置，以满足不同负荷对电源系统的安全要求。

七、高低压供配电设计对变配电室土建设计要求：

1、高低压变配电室内不得有无关的水管和线路通过。

2、变配电室内地面应采用600*600防滑地砖或刷环氧地坪漆，内墙墙面抹灰刷白，顶棚只刷白不抹灰；变配电室门采用钢制甲级防火防盗外开门，相邻配电室之间的门应双向开启。

3、设计在地下室的变配电室对侧外墙应分别设置两处铝合金通风百叶高低窗1200*600（底处0.3米和高处2.4米安装），内加不锈钢网（网孔小于10*10）。变配电室外墙距地2.7米处需安装两台内径为400低噪音强排轴流风机（风机两侧加不锈钢网），风机控制开关设置在变配电室专用的配电箱内，并具有定时控制功能。

4、地下车库高、低压桥架，公、专用低压桥架应分别设计，不得共用。桥架应采用钢制桥架并加顶盖，桥架板材采用Q235冷轧钢板并喷塑处理；高压部分桥架采用400*150，板材厚度为1.5mm，低压桥架采用600*200或800*200，板材厚度为2mm。桥架吊架直线段每2米设1个，转弯处（半径大于300mm）设3个，在吊架间距为2米的情况下，桥架荷载等级推荐采用D级（2.5kN/m）。桥架之间需采用铜带跨接，桥架应具有可靠的电气接地。高低压电缆桥架地面应喷字处理，高压电缆桥架喷涂10KV电缆字样，低压电缆敲击喷涂0.4KV公用电缆字样，每隔3米喷涂一次（要求采用宋体，字号300，红色），两个字样之间喷涂电力闪电符号一个。

5、变配电室防火门通向外面出口应增设厚度大于2mm高度为400mm的铝合金或不锈钢挡鼠板。设置在楼板上的变配电室应考虑承受变配电高低压设备、变压器运输和运行荷载要求，并留出设备故障时需更换变压器和配电设备运输通道。

6、变配电室接地部分为变压器中性点接地，高低压配电屏及变压器金属外壳应与接地网可靠连接，接地电阻小于4欧姆。

八、结束语

在很多具体工程中，因受到多方面因素的限制，配电方案的合理性、灵活性、实用性等优点不可能同时兼备，但我们可以在设计工作中认真总结，广泛交流，统筹兼顾，扬长避短，力求做到最优。

参考文献：

[1]金建中.高层建筑电气设计中低压供配电系统安全性分析探讨

[2]隋杨.高层建筑供配电设计方案的比较

第4篇：电源设计需求范文

飞思卡尔：全面提升解决方案竞争力

飞思卡尔去年底将业务部门进行整合，宣布了两个新的战略业务部门，联想到公司之前将名字从飞思卡尔半导体改为飞思卡尔，解决方案将是未来飞思卡尔公司的主要市场竞争策略。在2012年，飞思卡尔全面提升了自己解决方案价值，并且以解决方案为核心推广自己的全新产品。

利用自己在微控制器和微处理器以及相关的无线技术方面的领先优势和丰富产品线，飞思卡尔面向多个领域推出了特性化解决方案推广自己的产品，比如面向智能家居的全系列解决方案，包括基于WiFi和Zigbee等多种无线协议的无线智能家居网络、智能家居照明控制、智能家居中控系统和2.4GHz智能家居无线遥控器等，瞄准逐渐火爆智能家居行业市场。

除了智能家居，飞思卡尔更是瞄准了智能能源这个更为庞大的市场，强调以“高能效、互连、安全”为核心的用智能能源解决方案服务于不同客户及智能供电电网的不同节点，在整个供电网络上提供Zigbee SmartPlug技术、家用能源处理器、拥有MC12311的次级1GHz RF、“最后一公里”电缆通信、智能电表、拥有Freescale DSC的可再生能源系统、智能电网联网控制以及全面软件和生态系统等完整的方案。

ADI：每月主推一个解决方案

在模拟技术方面有领先优势的ADI，以各种高性能模拟和嵌入式产品为核心的解决方案开始他们2012年在中国市场的推广策略。ADI会在每个月都主推一个解决方案，帮助客户更好应用其解决方案进行设计，在今年推出的解决方案中，主要集中在工业及仪表、医疗保健和汽车应用，除了主推的方案外，今年ADI重点宣传的其它解决方案还包括电机控制、视觉辅助驾驶系统、无线运动检测平台、电磁流量计设计等各种应用。

在去年开始ADI力推的实验室电路是一种特殊解决方案，针对现在模拟设计远比数字设计更复杂更艰难的现状，利用ADI在多个模拟产品的领先优势，由ADI的工程师参与开发并测试一些具有实际应用价值的电路参考设计，经过验证所以非常易于用户进行了解结构、评估性能和在最终设计中进行集成，帮助更多用户和工程师快速理解电路结构、直接在设计中吸纳经验，应对日益复杂的模拟和混合信号设计中的挑战。

TriQuint：创新射频解决方案剑指4G

移动通信技术的不断发展，日渐提升的传输性能对半导体器件的性能提出了越来越苛刻的要求，不仅传输速度要更高，功耗要更低，尺寸也要求越来越小，特别是对BOM成本的要求也日渐严格。TriQuint半导体面对更严格的3G/4G智能手机市场竞争要求推出双频带功放双工器（PAD）TRITIUM Duo系列方案，在单一紧凑模块中结合了两个特定频带的功率放大器（PA）和双工器，有效地替代了多达12个分立器件，包含所有CDMA、3G和4G网络所需要的性能，为设计师提供在横跨多个平台上支持多频带、多模式操作的灵活性，并节省了电路板上的空间。

TriQuint中国区总经理熊挺表示，配合不同的发射模块，PAD可以组成完整的四频3G/4G/EDGE无线电，满足不同手机和各种基站的射频需求。新产品低价低占空间的优势，更可将PAD引入功能手机中，使其不再是智能手机的特权。在解决方案方面，熊挺直言，TriQuint可以根据全球不同地区的频带，用一块PCB布局实现不同地区的频带需求组合，方便客户快速设计移植，这也是PAD更适应3G甚至4G设计的根本原因。

飞兆半导体：主攻智能LED驱动解决方案

随着LED照明应用日益普及，设计人员面临一系列的挑战，包括设计复杂性、系统高效率要求、有限的PCB空间，以及管理多个供应商，以满足所有的设计需求。飞兆半导体技术行销部经理钱家法介绍，飞兆半导体致力于推动节约能源和满足最严苛的能效法规要求，开发出一系列照明应用创新产品，能够最大限度地提升性能，同时减少电路板空间需求，降低设计复杂性和系统成本。比如FL7730 and FL7732智能LED驱动器解决方案，实现高能效、高性能、更紧凑、更易于使用、更低系统BOM成本的设计。

通过智能LED驱动解决方案，钱家法展示了更少器件的LED驱动方案。针对调光LED，市场最需要的是要兼容原有可控硅调光方案，飞兆的智能方案能做到大部分兼容原有的方案，以实现客户快速平移；该方案还支持PWM模拟调光，客户可随意选择。另一方面，飞兆解决方案的优势还包括通过输入电压补偿更好的实现了恒流，而对不调光的产品上，效率可以达到90%以上。而在预测LED照明未来的时候，钱家法表示，降低成本、提高可靠性以及政策推动是三个非常重要的影响因素。

Atmel：借助MCU优势杀入LED驱动方案

Atmel依靠自身在微控制器、通信解决方案、触摸技术解决方案、嵌入式存储器和监测技术、安全加密技术、集成式模拟和电源管理技术等多方面的优势，配合收购之后研发的全新智能功率LED驱动器，可以提供非常完整的智能照明系统解决方案。

爱特梅尔智能电源LED驱动器MSL，其特点包括：拥有专利的SourcePowerTM – 效率优化器； 优化LED串电源，达到最高效率；老化和色彩-温度调节；调光– 无限的自由度； EMI降低– 移相操作；全面的故障管理和校正； 适用于未来产品——微控制器接口用于通信； DALI、DMX、PLC、ZigBee、Wi-Fi等。基于具有无线功能MCU开发的无线模块可以实现对LED的无线控制，并拥有无限自由度的调光选择。爱特梅尔公司亚太区营销总监曹介龙信心满满的表示，先进的调光控制和用于LED驱动器的专利技术+顶级MCU供应商拥有强大的8位和32 位产品系列+主要的802.15.4 芯片解决方案供应商=领先的具有连接能力的LED灯解决方案供应商。

金升阳科技：新一代产品全面提升竞争力

第5篇：电源设计需求范文

历史透视

早在1976年就推出了新计算机Cray1。当时它具有在80MHz时钟频率条件下达到160MIPs的处理能力，为其赢得“超级计算机”的称号。计算能力并非其唯一的破纪录功能：Cray1需要115kW的电源，包装盒不大于一个英国电话亭。为防止其融化，需要在整个结构中整合一个大功率氟利昂制冷设备。以现今的技术相比，ParallaxPropeller控制器是32位总线机器，Cray则是64位，但它也在80MHz时钟频率条件下管理160MIPs。除外形尺寸外的显著区别是实现该性能所需的功率。Propeller的平均功耗为1W，而很多新设备甚至拥有更好的性能。我现在打字使用的64位双核IntelAtomPC的功耗如此之小，以至于它所连接的电流传感器电源插座扩展器并未感应到它已开启。

VLSI的出现必然为计算机带来更好的处理能力与电源比。早期的NMOS芯片让路与更低功率需求的CMOS。CMOS的一个特征是仅在逻辑设备更改状态时才获取大量电流。这意味着时钟越快，给定微控制器的平均电流消耗就越高。因此，特定MCU将具有两个影响功率预算的因素：静态和动态。

静态电压降低

即使在时钟关闭的情况下，设备仍可通过漏洞消耗能量。在较新的设备中，单电路元件较紧密地封装在一起，可减少绝缘电阻并需要降低电源电压。以+1.8V的电压运行逻辑现在很常见，某些电压甚至低至+0.9V。例如，Microchip的nanoWattXLPP系列PIC微控制器可在+2.5到+5.5V的电压范围内运行，最大时钟频率为32MHz。如果您能设法应付16MHz，则电源电压可降至+1.8V（假设设备也可在此低电压条件下工作）。这使与电压和频率相关的功耗都得到降低。

静态频率降低

如果没有特殊的省电模式可用，则要考虑使用尽可能与在可用时间内完成既定任务兼容的最低时钟速度。有些事情就像电视遥控器一样简单，例如通常使用32kHz的“钟表”晶体频率。

动态电压扩展

在更复杂的情况下，由于处理负载不尽相同，以及“万一”需要保持高速操作，这些固定的或静态的解决方案可能不适用。在这些情况下，可以使用一种称为动态电压扩展(DVS)的技术，该技术使用软件分析处理器需求并使时钟速度和电源电压相应地进行变化。但节能计算非常复杂，必须考虑内存使用等诸多因素。

小憩与睡眠

早期的微指令没有特殊的省电操作模式：可能因为其处理功率很低，以至于人们认为允许处理器“小憩”的应用并不存在！便携式电池数字工具的发明完全改变这种状况。手机设计需求驱动了节能MCU和电池技术的发展。最早具有待机模式的其中一种MCU是Intel80C51。新设备引入了完整的省电模式菜单，大部分都包含在不需要使用时自动关闭的功能。现在大部分微控制器都在“实时”控制情形下使用，需要瞬间激活活动，随后是长时间的非活动状态。电视遥控器是一个典型案例，在按下按钮之前，其中的处理器完全处于关闭状态。平均电流功耗不比电池的自放电率高多少。

越来越多的实时系统正从单中央处理器模式移至由中央高级控制器从“智能”传感器馈入部分处理数据的模式。

与每个传感器设备连接的MCU可能在固定的时间间隔进行模拟采样，执行一些数字信号处理(DSP)，然后通过串行总线发送结果。

在这情况下，传感器MCU在每个采样间隔被计时器“唤醒”。人们会好奇：基于CortexM0核心，您会选择哪个简单的8位微控制器还是更快的32位类型逻辑上，8位MCU的效率似乎更高，因为它较便宜，而且善用大部分可用处理时间。但是，32位设备在平均电流功耗方面表现更佳，因为它可快速完成任务，然后进入睡眠状态（见图1）。

即使这样的技术使用时要小心：存在最佳时钟速度，但并非一定是最大速度。换言之，以最快的时钟在可能最短的时间内完成任务并不能始终产生最低的平均电流消耗。幸运的是，基于8位旧设备的大部分速度提升将降至更强大的指令集，例如单周期以32位乘法运算。但是，如果需要在保留软件兼容性的同时改进基于旧8051的设计，请不要绝望：8051芯在执行有效性方面有明显改进（每指令的时钟周期更少），同时在总体时钟速度方面也有很大提高。例如，SiliconLaboratories系列在高达100MIPs时提供单周期指令。使用睡眠模式时，一项重要考量是唤醒时间。

振荡器产生稳定输出需要几毫秒时间，这表示浪费了时间和功率。如果短负载周期，MCU几乎不能在下一次唤醒呼叫到来之前被唤醒。

Microchip的nanoWattMCU具有“小憩”模式，允许处理器时钟以低于设备时钟的速率运行。这在设备必须全速运行的情况下非常有效，但处理器在等待设备中断时并无多少任务需要执行。

减少电源损耗

您已将微控制器系统设计成具有更低的功耗，但电源本身的情况如何？如果您是老手，您可能直接采用可靠的78xx系列线性调节器，但即使这种方法仍在流行，现已被视为完全过时。尽管成本更高，仍要采用更新的低压降(LDO)类型。

7805+5V输出调节器压降电压为2V，这意味着输入所需的最小电压为+7V。最低功率为2W时，最多有1A的电流作为热量被浪费掉，而且散热器几乎是必备装置。LDO类型多半可将压降消减为300mV。现在这意味着电压更低的电源可用于减少浪费。更好的是，使用开关调节器可获得更高的效率。但要注意，必须根据峰值（而非平均）电流消耗确定PSU的额定值。

最后在所有未使用的I/O输入上连接上拉电阻器。浮动输入的不规则噪声可切换内部电路，即使结果信号受阻，仍会导致虚假操作，综合起来促成了总电流的不稳定性。有些设备存在内部“弱上拉电阻器”，但针对其效率的观点有分歧，很多开发人员坚持使用外部电阻器。

结论

第6篇：电源设计需求范文

2008年5月，Altera公司了首款采用40nm工艺制程的FPGA。12月，这款芯片开始发售，型号为EP4SGX230，它含有230K逻辑单元(LE)、工作速率高达8.5Gb／s的36个嵌入式收发器、17Mb RAM以及1288个嵌入武乘法器。

2009年2月刚刚推出的两款40nm FPGA――Stratix IV GT和Arria Ⅱ GX――扩展了这一收发器FPGA的产品组合。Stratix Ⅳ GT FPGA的24个收发器工作速率高达11.3Gb／s，另外24个收发器工作速率为6.5Gb／s，还提供530K LE、20.3Mb内部RAM和1288个18×18乘法器。Arfia Ⅱ GX功耗极低，具有16个3.75Gb／s收发器、256K LE和8.5Mb内部RAM。

这些器件具有高级的逻辑和连线体系结构，以及Altera创新的可编程功耗技术。根据设计需求，可编程功耗技术针对每一个可编程逻辑阵列模块(LAB)、数字信号处理模块和存储器模块而采用高速或者低功耗模式。在FPGA设计中，很少的通路(平均只有20％)是关键时序通路。使用可编程功耗技术，阵列中的所有模块，除了指定的关键时序模块，都被设置为低功耗模式。只把少数的关键时序逻辑模块设置为高速模式，使针对功耗和性能的优化得以实现。

2009年2月Xilinx也推出了采用40nm工艺制程的Virtex-6系列FPGA，比其前一代产品功耗降低多达50％。Virtex-6基于采用第三代XilinxASMBL架构的40nm制造工艺。该系列即可在1.0V内核电压上操作，同时还有可选的0.9V低功耗版本。这些使得系统设计师可在设计中采用Virtex-6FPGA，从而支持建设“绿色”中心办公室和数据中心。

对于可编程逻辑器件，手持式是一个快速增长的市场。据Semico预测，可编程逻辑器件在该领域的市场规模将在2010年前超过6.5亿美元。2008年推出了几款成功结合功耗、成本和性能的新器件，以满足PMP、DSC等手持式应用的需求。

Actel的IGL00和ProASIC3FPGA的nano版本功耗降低至2μw，这些器件还支持1.2V电压编程，免除了对多种电压电源的需要。

IGLOO系列器件采用Flash*Freeze技术，能够轻易地进入和退出超低功耗模式。在Flash*Freeze模式下，IGLOO器件的功耗仅为2μw，无须添加额外的部件即可关断I／O或时钟，同时却可保存设计的信息、SRAM内容和寄存器状态。I／O能够在Flash*Freeze模式中维持配置的状态，进入和退出Flash*Freeze模式所需的时间少于1μs。

此外，IGLOO器件的低功耗有源(LOW Power Active)功能可实现超低的功耗，并同时通过维持I／O、SRAM、寄存器和逻辑功能使到系统处于完全操作状态。I／O可在Flash*Freeze模式保持其状态。这样，IGLOO器件便可在功耗最小的情况下，通过外部输入(如键盘触发扫描)来控制系统的功率管理。

Semico资深分析师Rich Wawrzyniak表示：“功耗和成本在很久以前便已是可编程逻辑领域的重要议题。以往工程师希望使用却未采用可编程逻辑的原因，在于功耗太高或是性能太差。”

特别是在对功耗特别敏感的便携式应用领域，更需要逻辑器件具有超低功耗的特性。SiliconBlue于2008年6月推出的iCE系列单芯片FPGA采用了与手机设计工程师相同的功耗模式定义――操作模式及待机模式――来满足智能手机、PMP、数码相机和手持式POS系统等产品对电池续航能力的要求，其逻辑核心的操作电压维持在1.0V，启动电源仍维持在相当低的水平。其操作电流低至25μA，并提供最低的动态电流，可极大化电池寿命。

CPLD同样采用各种方式在各个层面上实现着降低功耗的目标。

CoolRunner-Ⅱ系列1.8V CPLD采用了全数字核和快速零功率(FZP)技术，其功耗低至28.8μW，典型待机电流16μA。FZP技术替代了其他CPLD产品中所使用的读出放大器(Sense Amplifier)技术，可使系统电流需求降到最低，并允许采用小型的芯片级封装。FZP支持在制造工艺技术和设计技术方面都采用完全的CMOS技术，从而实现低功耗设计。其优点是几乎不消耗闲置电流，在功耗方面对器件容量没有限制，可同时结合高性能和低功耗。

第7篇：电源设计需求范文

关键词：USB 2.0； DSP；通信接口；硬件设计；软件开发

一、系统设计需求分析

一般超声检测信号的频率都不会超过2-10MHz，根据采样定理，采样频率最好是信号最高频率的3-5倍。目前高速数据采集系统使用的采样频率在50MHz-100MHz之间，采样位数为12位，那么要处理的数据量将达到每秒75MB-150MB，故应满足：

（1）要求数据传输的时间必须尽量短，从而减少DSP与PC之间通信的时间开销，故需要选用高速数据接口；

（2）需要建立数据缓冲机制，以减小数据传输过程中的丢失或错误；

（3）为避免模拟数字混合电路带来的噪声干扰，保证数据传输的可靠性与稳定性，需要为接口电路设计独立的供电电源。

二、系统设计思路

针对设计要求，本文的设计思路是：

（1）与其他类型的接口比较而言，USB 2.0接口具有较高的通用性和快速性，60MB/S的高速传输速度可满足数据传输需要；

（2）采用FIFO作为数据缓冲通道，以简化传输程序设计，提高控制器的效率，减小数据的错误传输；

（3）以USB 2. 0控制芯片为核心，设计接口硬件电路，包括独立电源电路、USB控制器与DSP的连接电路以及USB控制器与FIFO芯片的连接子电路等。

三、硬件软件电路设计

3.1电源电路

电源是保证各芯片正常工作的基础，本文采用Linear Technology公司的电源稳压芯片LT1763CS8-3.3来实现。其输入电压为1.8-20伏，输出电压3.3伏，为CY7C68013USB控制器芯片提供电压电源电路如图1所示：

图1芯片电源电路

3.2软件系统设计思路

本系统的软件设计主要分为四个部分:主机程序、USB固件程序设计、USB驱动程序设计以及DSP数据传输程序设计。对于USB固件程序采用了GP工F波形图设计的方法，简化了设计步骤；USB驱动程序的设计参考了Cypress公司提供的通用软件开发包。系统软件总体设计思路如图2所示。

图2软件总体设计思路

3.3固件程序设计

固件（Firmware）程序负责处理PC主机发来的各种USB请求，实现数据的传输。在GPIF模式下，CY7C68013的固件采用中断方式，固件总是在等待主机的命令，然后根据命令去执行相应的程序。这样既保证了快速的数据传输和较好的软件结构，又简化了编程和测试并且使得程序功能易于扩展。

Cypress公司针对其EZ-USBFX2系列的USB芯片给出了一个Firmware库和Firmware框架，均使用Kei1C51开发。

Firmware库提供了一些常量、数据结构、宏、函数来简化对芯片的使用。用户只需要在源程序中包含进加到项目中即可。fx2.h、fxZregs.h和fxZsdly.h，并且把Ezusb.lib和USBJmpTb.OBJ添Firmware框架实现了初始化芯片、处理USB电源管理功能。该框架不需添加任何代码，编译后产生的.HEX文件下载到芯片就能和主机进行基本的USB通信，只是不能完成用户特定的任务。对于TD_Init（）、TD_Poll（）等函数中添加初始化代码和完成特定的功能的代码即可。该程序首先初始化所有的内部状态变量，然后调用TD_Init（）函数进行初始化，并打开中断。之后，固件程序开始列举USB设备（调用UsbDisconnect函数），直到在端点0上接受到SETUP令牌包时为止。具体步骤为:

（1）初始化休眠模式、远程唤醒与自供电等;

（2）初始化用户设备;

（3）定向USB描述符;

（4）使能中断;

（5）重列举;

（6）主循环，等待主机请求。

USB设备的使用需要驱动程序的支持，驱动程序是连接USB控制器与PC机的纽带。很多USB芯片厂商都为其USB芯片提供通用的驱动程序，这在一定程度上简化了设计步骤。

3.4 INF文件

INF文件（Device Information File）主要用来指示安装Windows驱动程序*.SyS，一般一个Windows驱动程序要配合一个INF文件才可以进行安装。INF文件包含了相应的USB设备及其驱动程序的详细信息，这些信息包括什么设备使用什么驱动程序，设备信息在系统注册表中的存储等。INF文件可以确保USB设备能够在连接到主机的时候被正确地配置。

1、INF文件处理过程

在安装了USB设备驱动程序后，通过INF文件将该USB设备的一些基本信息保存在系统注册表中，另外驱动程序文件（*.SyS）和相应的INF文件也将复制到指定的系统目录中。

当USB设备连接到PC后，windows操作系统将检测到USB设备的连接，然后将系统中所有的INF文件中的数据信息与该USB设备进行比较，逐个找到与之相符合的INF文件，整个过程可以分为三步:

（1）系统从连接的USB设备中获取设备描述符的供应商字段（idVender）和产品字段 （idProduct），从中得到设备的硬件ID。

（2）系统查找与该硬件ID相符合的INF文件，如果找不到，系统将读取接口描述符，从中提取该USB设备的兼容ID，并查找与兼容ID相符合的INF文件。

（3）如果仍然没有找到，则系统提示用户自己安装该USB设备的驱动程序。

2、INF文件的结构

INF文件是windows操作系统下用来描述设备或文件等数据信息的文件，其是一个文本文件，由标准的ASCII码组成，可以用任何一款文字编辑器查看修改其中的内容。

INF文件的组成有节（Sections）、键（Key）和值（Value）3部分，INF文件的节按照层次结构排列，以方括号形式开始，Key为项目名称，Value为该项目的值。

3.5 Cypress通用USB驱动程序

Cypress为其EZ-USB系列USB接口芯片提供了一个完整的开发包，其中包括通用的USB驱动程序，用户可以在其基础上进行修改以满足USB设备的开发和调用。

Cypress的通用USB驱动程序的特点如下:

（1）采用WDM驱动模型，经由WHQL鉴定；

（2）兼容USB2.0设备；

（3）支持Windows即插即用和电源管理；

（4）支持USB远程唤醒；

（5）支持控制传输端点、块传输端点、中断传输端点和同步传输端点；

（6）支持同时连接多个USB设备；

（7）支持用户自定义GUID，而不用重新编译驱动程序；

（8）支持高带宽的USB数据传输。

3. 6 DSP与USB通信程序

DSP需要通过USB接口把大量数据传输到主机中。在GPIF模式下，GPIF状态机产生特定的触发和握手信号来与DSP进行通信。当USB读取指令，通过FIFO的EF会向DSP发出FIFO内存空的信号，DSP接收到后 会产生一个中断，跳转到数据传输程序，当FIFO向USB控制器发出满信号，说明FIFO存储器己满，DSP停止发送，USB控制器开始接收数据，完成读数据操作。下面简单介绍DSP的读写控制算法：

USB WR=1;

Int n=0;

for（int i=0;I

第8篇：电源设计需求范文

关键词：单片机 程序设计 定时器 多用途

中图分类号：TP368.1 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）10-0194-01

良好的设计需要有缜密的需求分析和设计原理的构思，多功能定时器的设计也要从以上两点加以把握后着手进行。

1 基于单片机的多用途定时器的设计需求

在人们的工作与生活中，很多时候需要定时。例如，生活中的早起闹钟定时、食物的烘焙定时，工作中的零件每隔几秒的打磨加工、铸造、工厂里机器设备的开启定时、体育等各项竞技比赛的定时等等，这些都需要有一种多功能的定时器来对时间进行提醒。考虑到使用的便捷性与应用性，基于单片机的多用途定时器还应该具有LED液晶显示功能，即可以在液晶屏幕上显示当前时间，与预设定时间还有多少时间等；时间设置可通过按键进行，报警功能对于多用途时钟也是必不可少的，例如，时钟到达设定时间进行的音乐提示，为更加醒目提醒而设置的LED屏幕闪烁提醒等。该产品设计对于提升人们工作效率与生活品质都有着重要的帮助。

2 单片机结构与定时器设计原理

单片机多用途定时器主要应用了MSP430系列单片机、键盘、电源以及时钟芯片DS1302等电子模块与设备进行实现，该时钟系统的设计理论基础如下：

2.1 Msp430单片机结构

MSP430系列单片机功耗可以达到微安级别，耗电极其低，结构上的设计也较为合理。主要有中央处理器、IO端口以及定时器与AD转换部分等。其中，CPU主要用来处理程序指令，存储单元用于存储数据与程序，比较器与定时器具有比较和定时作用，IO端口用来连接各种设备，ADC模块用来完成通道采样转换。

2.2 定时器设计原理

本设计主要是利用MSP430的IO端口与时钟芯片DS1307和外接键盘相连，通过软件程序设定与硬件电路的搭建，让定时器实现定时、报警、显示等多种功能。软件程序中中断程序的设计最为关键，要注意键盘输入定时信号后的各个端口的中断处理。而键盘的程序设计主要是采用扫描法，通过判断行与列的键盘输入信号来确定键入数字[1]。

3 基于单片机的多用途定时器的实现

3.1 硬件设计

多用途定时器的设计主要是通过MSP430单片机的各个端口与时钟电路、键盘电路、显示电路等进行连接，通过电压与电平的变化和转换来实现的硬件电路功能。在电路的设计中要考虑到各个器件引脚的功用、输入输出电平的匹配。不要忽略复位电路、比较电路、电源电路等部分。重要的电路部分要先画出电路原理图反复检查确认后再进行搭建。

其中较为复杂的时钟模块设计主要是通过DS1302时钟里面含有实时时钟和31字节的静态RAM，通过简单的串行接口与单片机进行通信，实时时钟电路提供年、月、日、星期、时、分、秒的信息，时钟操作可通过AM/PM指示采用12/24小时格式[2]。用RES（复位）、SCLK（串行时钟）、I/O（数据线）、三个口线与单片机之间进行同步串行通信[3]。时钟电路部分是整个系统设计的难点，电路搭建的正确与否直接关系着定时器时钟系统是否能够正常运行。时钟部分硬件电路如图1所示：

其次是键盘模块主要采用扫描方式进行。键盘的工作方式也是分为两种，编程控制方式和中断控制方式，一般是采用矩阵式键盘设计。首先设置各个口线为输入模式，通过中断的方式或者软件查询的方式，获取信息，从而知道各个口线是否有键按下，如果有键按下，则口线端口为高电平，否则为低电平[4]。在按下设置键对时间进行调整之前可以通过+、-按键进行调节。扫描键盘一般由行和列组成，在键盘上的某条行线上输入低电平，如果键盘中某个键被按下则某个列线变为低电平。键盘输入时需要通过查询方式扫描各条线。如果想调整的时间点为多个的话，在对其中的一个设置完成后，系统可以自动的跳到下一个时间点上，这样就能够对所有的时间的点进行调整了，调整结束之后返回到调整之后的时间并且显示出来。

3.2 软件设计

在软件程序设计中，调试与仿真要用到的是IARSystems公司开发的软件，它是全球领先的嵌入式开发工具，与服务的供应商，包含带有C/C++编译器和调试器的集成开发环境，实时操作系统等许多建模工具，我们本次设计使用的是IAREW430。软件程序写入前注意打开IAR Embedded Workbench，注意单击菜单Project、Add file test出现需要的加载源文件界面，选择相应的界面类型，编译时注意对430单片机型号进行选择。

程序在运行时要注意对DS1302进行设置，开始调整时间之前要先对DS1302系统进行初始化，看看当前系统的时间是否为0，准确无误后，对时间进行上传，将有效的信息存储在EPROM中，然后上传给信息管理层，收到命令后对相应的时间进行修改，然后显示出具体的时间。LED数码管在显示之前，要对串口的工作方式进行设置，然后设置对应的地址指针，然后选择数段码，通过传送过来的脉冲来显示，最后知道段位的时间，然后再次选择段位，通过下一次传送显示这个段位的时间，以此类推，当所有的段位都显示出来后，取段结束显示时间成功。

4 结语

多用途定时器对于人们日常工作与生活中的定时给予了很大的帮助，利用单片机进行的多用途定时器经过实践应用，效果显著，功能完善，值得推广应用。

参考文献

[1]王秋爽.单片机开发基础与经典设计实例[M].机械工业出版社.2008：99.

[2]胡汉才.单片机原理及其接口技术[M].清华大学出版社.2010：55-58.

第9篇：电源设计需求范文

系统核心处理模块基于CC2530开发设计，选用星型拓扑结构组建无线传感器网络，具有容量大、低成本和低功耗等特点，且相邻两个节点传输距离可达10～150m，完全满足温室内无线调光系统设计需求。系统包括主控节点、驱动节点及植物LED执行器等3部分，其中，主控节点实现网络构建、环境信息采集、数据处理分析、人机交互及调光命令下发等功能;驱动光控制方式。其中，阈值控制方式可根据温室温度节点主要实现控制命令接收、数据解析及调光数据输出等功能;植物LED执行器实现LED灯组调控及亮度输出。主控节点采用全功能设备FFD(FullFunctionDe-vice)，具备网络协调功能，可联结其他FFD或精简功能设备(RFD)，组建无线传感器网络，可双向传输信息，具有协调作用;同时，根据系统设计要求，主控节点具有控制功能。电路设计增加环境光照与温度信息采集模块、人机交互模块(即液晶显示及按键)、工作指示灯、时钟模块以及复位模块，分别完成数据采集、人机交互和复位等控制功能。驱动节点采用简化功能设备RFD(ReducedFunc-tionDevice)与主控节点进行信息传输，同时完成控制命令输出;植物LED执行器基于植物光合作用分析，选用中心波长为660nm、半波带宽度为40nm的红光LED，以及中心波长为450nm、半波带宽度为40nm的蓝光LED两种特定波段LED作为光源，可根据驱动节点输出不同的调光命令，实现不同配光比的光环境调节。

2系统硬件设计

2．1主控节点结构及硬件设计主控节点主要负责构建及启动网络、网络参数选择、当前环境信息监测、控制方式选择、计算调光值、调光命令下发、人机交互等功能，包括电源模块、核心处理模块、无线模块、人机交互模块、数据采集模块和时钟模块等部分，

2．1．1核心处理模块系统选用CC2530作为中央处理器，内含高性能低功耗8051微控制器，工作电压3．3V，外设21个I/O口。其中，P1．0接入系统正常工作信号LED指示灯;P0．1接入手动按钮;人机交互模块电路为液晶分别与P0．0，P1．2，P1．5和P1．6连接，按键与P0．6和P2．0口连接;P0．2，P0．4，P0．5与时钟芯片DS1302相连;P1．4口与温度传感器连接，P1．1和P1．3口与光照传感器相连。具体电路根据CC2530芯片手册设计开发，降低了开发难度。

2．1．2人机交互模块

系统选用DB12864－16C作为液晶显示，采用普通复位按键作为设备按键，在满足系统工作要求的条件下，为节省I/O口使用，液晶与CC2530连接采用串行SPI方式进行通信，按键电路利用SN74HC32或门和LM358运放共同实现。具体电路根据SPI方式及运放典型电路开发设计。

2．1．3其他模块

电源模块采用5V适配器为主控节点供电。电源输入后，经过降压芯片ASM－1117典型电路为系统提供3．3V直流电压。数据采集模块包括环境温度采集和光照采集两种。其中，温度采集选用DS18B20作为温度传感器和ISL29010作为光照传感器，通过在光照传感器上覆盖红蓝光滤光片以及软件修正，实现对光合作用有效波段监测。时钟模块根据DS1302芯片手册中典型电路设计，可实现系统时间设制以及定时控制功能。同时，为满足系统后期扩展需求，将剩余I/O口作为备用扩展口使用，以提高系统实际应用及二次开发能力。

2．2驱动节点及植物LED执行器设计

驱动节点属于精简功能设备，只完成调光控制命令接收与信号输出功能，可减少电路设计，降低了智能调光系统的成本。驱动节点包括核心处理模块、无线接收模块、电源模块和继电器模块。具体电路为:P1．0连接红光LED驱动电路，P1．1连接蓝光LED驱动电路，P1．5连接红光信号继电器，P1．6连接蓝光信号继电器。LED执行器包括驱动模块及红蓝光LED灯组，由24V电源供电。驱动模块选择PT4115驱动芯片，是一款连续电感电流导通模式的降压恒流源，可用于驱动一颗或多颗LED串联。LED灯组根据植物生长所需光环境由若干红蓝光LED按比例组成，驱动节点与LED执行器原理。

3系统软件设计

本系统以IAR为软件开发平台，可以直接对Zig-Bee2007协议栈进行开发移植，生成高效可靠的可执行代码，并对代码进行调试。代码采用C语言开发，不仅有利于软件代码的可读性，而且能够满足对硬件功能的调试和控制，大大缩短了系统开发周期。系统软件主要包括节点间数据传输和节点功能软件两个部分。节点数据传输过程:首先，通过主控节点进行信道扫描，选择合适的信道组建网络。在IEEEE802．15．4协议中，将2．4G频段划分16个信道，编号为11－26。本系统选择默认值11信道。构建成功后，驱动节点以直接方式加入网络，即驱动节点作为主控节点的子节点，由主控节点向驱动节点发送，作为其子设备命令。主控节点在网络中起协调器作用，负责网络构建。为确保系统安全可靠工作，系统采用分布式分配机制为每个节点分配自己的地址，主控节点在组网以后使用0x0000作为自己的短地址，在驱动执行节点加入系统网络后，由主控设备随机分配一个不重复的16位短地址作为自己唯一的地址来进行通讯。主控节点控制软件包括两类传感器解析函数、计算决策程序、参数设定程序、液晶显示程序和时钟程序等子程序;驱动节点作为终端节点，在完成调光控制命令接收后，将控制信号输出给继电器和驱动电路;LED执行器根据调光控制命令实时调节红蓝光LED灯组状态，实现温室光环境的多种方式以及无线控制。

4运行结果

本设备已通过实验测试，并应用于西北农林科技大学某实验基地。试验证明，系统可根据用户实际需要实现手动控制、定时控制、阈值控制以及定量控制等多种控制方式调光，且所有控制命令均可采用无线传输方式进行准确传输。其中，在阈值控制方式下，主控节点可完成温室实时温度、红蓝光光强等环境因子检测，并基于光合作用机理精确决策温室作物实际需光量;驱动节点可稳定接收实际调光数据，并准确输出给驱动电路和继电器，LED执行器可根据控制命令准确调节LED灯组输出状态。目前，设备运行稳定，数据可靠，

5结论

1)本文设计了一种基于无线传感器网络的设施农业调光系统，可通过用户实际需求选择多种控制方式对温室作物光环境进行无线调控。其中，阈值控制方式综合考虑作物光合作用影响因素，根据温室温度、红蓝光光强等环境因子精确计算作物实际需光量实现了温室光环境的实时按需调节。