单片机学习系列（7）：电源管理与低功耗模式

单片机学习系列（7）：电源管理与低功耗模式

一、电源管理的重要性

在众多单片机应用场景中，无论是便携式的电子设备，如智能手环、无线传感器节点，还是一些依靠电池供电的远程监测装置等，电源管理都起着至关重要的作用。有效的电源管理不仅可以延长设备的续航时间，降低电池更换频率，还能提升整个系统的能源利用效率，减少能源浪费，同时也有助于满足一些对功耗有严格要求的应用场景，比如在一些需要长时间待机且间断性工作的物联网设备中。

二、单片机低功耗模式概述

睡眠模式

• 特点：在睡眠模式下，单片机的 CPU 停止运行，以减少功耗，但内部的一些关键寄存器、定时器等部分功能模块依然保持供电，可以继续维持计时等相关操作。例如，对于一个定时唤醒去采集环境数据的传感器节点，在两次采集任务的间隔期间，就可以进入睡眠模式来节省电量，定时器到时间后能触发唤醒机制，让单片机恢复正常工作状态。
• 进入与退出条件：不同单片机进入睡眠模式的操作有所不同，一般是通过设置特定的寄存器位来实现。比如在 51 单片机中，可执行相应的指令将电源控制寄存器（PCON）中的相关位进行设置，来使单片机进入睡眠模式。而要退出睡眠模式，常见的是通过外部中断、定时器中断等中断事件触发，单片机接收到中断信号后，会立即恢复正常运行，从进入睡眠模式的地方继续执行后续程序。

低功耗空闲模式

• 特点：相比于睡眠模式，低功耗空闲模式下，单片机内部更多的功能模块会被关闭或者处于低功耗状态，不过像实时时钟（RTC）、外部中断等依然能够正常响应，以便在有外部事件触发时能及时唤醒单片机。例如，在一个智能家居的温湿度传感器中，大部分时间可以处于低功耗空闲模式，当有用户通过手机 APP 发送查询指令（通过外部中断接收无线信号）或者温湿度超出设定阈值（通过传感器触发中断）时，能快速唤醒并进行数据传输或相应控制操作。