有一種常見的工業(yè)和消費(fèi)應(yīng)用，即按一個長間隔（如每分鐘一次）對環(huán)境條件，如GpS（全球定位系統(tǒng)）位置、電壓、溫度或光線進(jìn)行采樣的系統(tǒng)。這類系統(tǒng)正越來越多地采用無線和電池供電方式，它每分鐘蘇醒過來，作一次采樣，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭粋€中央數(shù)據(jù)采集終端，然后再次進(jìn)入睡眠狀態(tài)。本設(shè)計實(shí)例用一片AlteraEpM240-T100CpLD（復(fù)雜可編程邏輯器件）中的一小部分，結(jié)合一些分立電容、電阻、二極管和MOSFET，通過一個RC按時器電路，自動將一個CpLD系統(tǒng)從完全斷電狀態(tài)喚醒。這種方法在兩種情況下都有最小的功耗：一種是電源接通時的采樣期間，另一種是系統(tǒng)斷電（除RC電路以外）時的采樣之間。

圖1是基本的CpLD開/關(guān)按時器。Q1是一片IRLML6302p溝道MOSFET，用作系統(tǒng)的電源控制開關(guān)。當(dāng)門節(jié)點(diǎn)為VCC時，R2上拉，連接CpLD和整個系統(tǒng)的電源均被切斷，只有RC電路消耗少量電能。CpLD帶有一個控制塊、一個4.4MHz內(nèi)部振蕩器、一個3位寄存器，以及6個I/O。圖2為控制部分的狀態(tài)機(jī)。狀態(tài)機(jī)的輸出為高電平，所有其它輸出均為低電平。從掉電到上電的虛線表示時間延遲，該時間延

遲在系統(tǒng)斷電時由R1與C1構(gòu)成的RC電路測量。開關(guān)S1接通時電路初始化。當(dāng)S1閉合時，D2將門節(jié)點(diǎn)拉低，當(dāng)門電壓低于VCC0.7V時Q1導(dǎo)通。Q1加電不到200ms后，EpM240-T100工作在上電狀態(tài)。上電狀態(tài)將電源節(jié)點(diǎn)拉低，將門電壓保持在0.7V，在開關(guān)打開后使Q1維持導(dǎo)通。上電狀態(tài)亦將充電節(jié)點(diǎn)拉至VCC。這個動作將C1的負(fù)端充電至VCC。由于reset=0，控制塊進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，而Register1被復(fù)位。一旦S1打開，控制塊進(jìn)入使能狀態(tài)，使能信號驅(qū)動為1。接下來，采樣與傳輸電路開始工作，使done信號為0。當(dāng)采樣與傳輸完成時，done信號變?yōu)?，而控制塊進(jìn)入保存狀態(tài)。保存狀態(tài)按照Register1中的值，將電容C2充電至CN。保存狀態(tài)激活100ms時間，使輸出對10mF電容完全充電。經(jīng)過100ms后，控制塊進(jìn)入斷電狀態(tài)，停止驅(qū)動充電節(jié)點(diǎn)與電源節(jié)點(diǎn)。R4將電源節(jié)點(diǎn)拉高，而R2拉高門節(jié)點(diǎn)。當(dāng)門節(jié)點(diǎn)使VCC-VTQ1達(dá)到大約2.3V時，Q1切斷系統(tǒng)的供電。EpM240-T100的所有I/O均處于高阻抗?fàn)顟B(tài)，并且不影響門節(jié)點(diǎn)或充電節(jié)點(diǎn)。充電節(jié)點(diǎn)開始于VCC，并在電源關(guān)斷時開始通過R1放電。一旦充電節(jié)點(diǎn)掉落到2.3V，D1拉低門節(jié)點(diǎn)。當(dāng)充電節(jié)點(diǎn)達(dá)到1.6V時，門節(jié)點(diǎn)為2.3V，Q1導(dǎo)通。Q1導(dǎo)通的時間略小于R1和C1的t。關(guān)斷時間等于R1×C1=100,000×0.0001=10s。

器件在上電狀態(tài)上電，但很快轉(zhuǎn)至采樣狀態(tài)。采樣狀態(tài)記錄電容C2、C3和C4上的值。這些電容用作非易失存儲器，保存以前上電循環(huán)的次數(shù)。假如C4~C2上采樣的Register1值小于7，則控制塊開始遞增，而Register1的值以1為增量新增。然后，控制塊再次進(jìn)入保存狀態(tài)，C2~C4充電到一個新的二進(jìn)制值001。器件再次斷電。在第8次上電循環(huán)，或上電后大約80s，控制塊轉(zhuǎn)為使能狀態(tài)，因而開始一個新的采樣與傳輸順序。這個過程每80s重復(fù)一次。你可以調(diào)整C1和R1改變Register1的大小和使能循環(huán)之間的計數(shù)，就可以改變這個80s的周期。由于80s周期包含8個較小的上電采樣、測試與斷電循環(huán)，供電的占空周期小于3%，因此，這種方法將電池壽命新增了33倍。