通過WUT寄存器，處理器及其軟件可訪問20位定時器的前16位，低4位只允許定時器硬件訪問。盡管如此，任何情況下只要軟件對WUT寄存器進行寫操作，其低4位也將清零。喚醒定時器的周期由以式給出：
喚醒定時器周期 = (源時鐘周期) x WUT[19:4] x 16
其中WUT[19:4]是20位定時器的前16位。注意，由于在WUT寄存器沒有包含定時器的低4位，周期數(shù)必須乘以16。通過使用這個公式，可看出一般在使用頻率為8kHz的環(huán)形振蕩器時，最大喚醒周期大約為131秒。上文中選擇一分鐘為休眠周期，將倒計數(shù)值30,000 (07530h)裝載到WUT即可產(chǎn)生一分鐘的休眠時間。假設喚醒定時器對環(huán)形振蕩器進行計數(shù)。
配置喚醒定時器時需要對定時器控制寄存器進行一次寫操作，將喚醒寄存器(WTE)的使能位WUTC.0置位以使能定時器。同時，喚醒定時器(WTCS)的時鐘選擇位WUTC.2必須置1，定時器才能對處理器的環(huán)形振蕩器進行計數(shù)。因此，應用程序必須向定時器控制寄存器(WUTC) 寫入十六進制數(shù)05初始化定時器。喚醒定時器標志(WTF)的WUTC.1位由定時器硬件置位，但必須由中斷服務程序清除，以防止重復響應同一中斷。
模擬比較器
MAXQ3210內(nèi)置1位模數(shù)比較器及其2.5V的電壓基準，這些電路是本應用的關鍵。比較器有兩個輸入端，＋和－，如圖2所示。比較器輸出是兩個輸入端模擬電壓之差的函數(shù)。本應用中，2.5V基準連接至“+”輸入端，“-”輸入端連接至傳感器的一端。如圖所示，“-”輸入端通過一個1.0M電阻由設置為高電平的端口P0.5上拉至高電平。因此，在正常狀態(tài)下，“-”輸入端電壓接近于5V，高于“+”輸入端2.5V基準電壓。比較器的極性選擇(CPOL)位CMPC.1在本應用中設置為0。比較器輸出結(jié)果CMO如下：
CMO = 0當(VREF<CMPI)時
CMO = 1當(VREF>CMPI)時
由此可見，正常狀態(tài)下比較器輸出CMPO為0。當水監(jiān)測傳感器的電極浸入水中時，兩電極之間的導電性將比較器輸入拉至地電位。這種狀態(tài)下，基準電壓高于CMPI，比較器輸出CMO變?yōu)楦唠娖健Ｓ捎诒容^器的高輸入阻抗，正常情況(無報警)下，只有非常小的電流流入比較器輸入端。當水監(jiān)測傳感器電極浸入水中時，水的電導率和1.0M電阻可以限制傳感器電極之間的電流。
揚聲器驅(qū)動
MAXQ3210提供了一個板上3引腳壓電揚聲器驅(qū)動接口，該接口可直接驅(qū)動壓電揚聲器。3引腳接口的引腳配置如下：
HORNB (揚聲器銅片)：這個輸出連接至壓電揚聲器的金屬電極。
HORNS (揚聲器銀片)：這個輸出連接至壓電揚聲器的陶瓷電極。當壓電揚聲器驅(qū)動使能時，這個輸出為HORNB提供互補輸出。
壓電揚聲器采用自驅(qū)動，使用揚聲器控制寄存器的揚聲器使能(HREN)位HRNC.0開啟或關閉壓電揚聲器驅(qū)動器。當HRNC.0置1時，揚聲器驅(qū)動器被激活，揚聲器將發(fā)出聲音報警。當HRNC.0位清零時，揚聲器不發(fā)聲。在本應用實例中，在傳感器電極浸入水中時，揚聲器將在一定的時間間隔內(nèi)發(fā)出5聲蜂鳴聲。如果檢測到低電池電壓，揚聲器將每次發(fā)出8聲蜂鳴聲，然后停止一分鐘。這種模式將一直持續(xù)到電池電壓過低導致系統(tǒng)復位，或外部觸發(fā)復位(外部復位沒有禁止時會發(fā)生這種情況)。
環(huán)形振蕩器
MAXQ3210內(nèi)置一個環(huán)形振蕩器，作為系統(tǒng)上電復位或退出停機模式的默認時鐘源。環(huán)形振蕩器使能后立即開始振蕩，不象晶體振蕩器至少需要65536個時鐘周期才能達到穩(wěn)定狀態(tài)。從停機模式喚醒時，如果系統(tǒng)延遲65,536個時鐘，在沒有執(zhí)行指令(例如，沒有任務運行)等待這個周期結(jié)束期間將會消耗大量功率。退出停機模式時，使用環(huán)形振蕩器可以避免這種功耗。實際上，退出停機模式時，環(huán)形振蕩器也需要4個時鐘周期達到穩(wěn)定狀態(tài)，但與晶體振蕩器相比，該時間間隔短得多。
為降低功耗，初始程序?qū)h(huán)形振蕩器配置為處理器的系統(tǒng)時鐘。將環(huán)形振蕩器選擇(RGSL)位CKCN.6置1實現(xiàn)。將該位置位，而處理器運行在晶體振蕩器時(處于系統(tǒng)初始化階段)，時鐘源將立即切換到環(huán)形振蕩器，這時沒有4個時鐘周期的延遲。
環(huán)形振蕩器的工作頻率設置在8kHz，實際頻率可能因不同器件而變化。頻率還會隨著溫度和電源電壓的變化而變化，因此，如果應用需要精確定時，則需考慮這些變化因素。在本應用中，頻率的精確性并不重要。
由于處理器在停機模式時，晶體振蕩器不工作，本應用中喚醒定時器必須設置為工作在環(huán)形振蕩器下(WTCS = WUTC.2 = 1)。系統(tǒng)也可以使處理器工作在晶體振蕩器下，而喚醒定時器則工作在環(huán)形振蕩器下。考慮到對喚醒定時器寄存器的讀/寫操作存在時序差異，本文沒有采用這種方法。
低電池電壓檢測
MAXQ3210配備了低電池電壓檢測電路，將低電池電壓檢測(LBDE)使能位PWCN.1置1，一旦輸入電源VDD降至低電池電壓門限VBF以下，低電池電壓中斷標志位(LBF) PWCN.3將由處理器的硬件置位。如果中斷使能，該中斷標志位將觸發(fā)一次中斷，但該中斷在此應用中沒有使用。每次處理器退出停機模式并檢測水位傳感器時，會檢測一次中斷標志位。如果電池電量過低，揚聲器將每次發(fā)出8聲蜂鳴聲，然后停止一分鐘，并如此循環(huán)。
評估板注意事項
為本應用編寫的程序已在MAXQ3210評估板上進行過測試。在這個開發(fā)環(huán)境下工作時，需要注意以下事項。第一，需注意處理器工作在環(huán)形振蕩器下，通過串口至JTAG板實現(xiàn)與評估板的通信，由處理器調(diào)試/JTAG總線完成。JTAG時鐘不能高于處理器時鐘的1/8。如果工作在環(huán)形振蕩器的處理器違反這條規(guī)定，JTAG接口板將無法與評估板進行通訊。JTAG接口板沒有從評估板上收到恰當信息時，PC機軟件將認為通訊失敗。發(fā)生這種情況時，PC機顯示一個錯誤消息，調(diào)試器被掛起。在將時鐘源更改為環(huán)形振蕩器的程序之前插入一個長延時可以避免這種情況。上電復位時環(huán)形振蕩器選擇位RGSL清零。插入這段延時，調(diào)試器就有時間在環(huán)形振蕩器正常工作之前獲得開發(fā)板的控制權(quán)。提供延時的程序在源文件中被‘加注釋’，但作為一個解決方案實例被保留在文件中。
另外一個需要注意事項是開發(fā)板上的MAX5160LEUA數(shù)字電位器，當跳線J11短路時，這個器件連接至電壓比較器的輸入端CMPI，該設計為在輸入端加載各種不同的電壓提供了便利。電位器的內(nèi)部電阻鏈的末端H連接至評估板電源VCC5；另一端L連接至地，滑動端W連接至CMPI。數(shù)字電位器的H-L端電阻為50k，阻值比CMPI的高阻輸入(FET輸入)低得多。在本應用中，開發(fā)板的短路器J11被去除。數(shù)字電位器沒有與CMPI連接，以充分利用其輸入端的高阻特性。
雖然對本應用并不重要，但在實際工作環(huán)境下，不同類型、品牌的電池在使用時的限制有很大差異。MAXQ3210的低電池電壓檢測門限設置在大約7.2V，這個設定值適合絕大多數(shù)堿性電池的應用。一塊新的9V堿性電池在檢測到低電池電壓后會在一段合理的時間內(nèi)正常報警，而有些電池在極端環(huán)境下可能允許的報警時間非常短。
對于任何最終投產(chǎn)的產(chǎn)品設計，都必須考慮、檢驗電池類型及外部工作環(huán)境。所提供的應用軟件、評估板的揚聲器將通過聲控報警指示電池電量過低，直至電池電量降至系統(tǒng)復位狀態(tài)。此時，電池將被耗盡，為了繼續(xù)工作就必須更換電池。
測試本應用筆記方案時，為了節(jié)省電池功耗，去除了開發(fā)板的電阻R1和R2。這兩個電阻分別是發(fā)光二極管LED D1和D2的限流電阻，該應用不需要LED。
結(jié)論
MAXQ3210微控制器所包含的諸多功能使其不僅適用于化學檢測器、報警系統(tǒng)以及白色家電等注重成本的電池供電應用，還適用于那些要求高性能、低功耗的應用。微控制器內(nèi)部集成的5V至9V穩(wěn)壓器、壓電揚聲器驅(qū)動器和模擬比較器使系統(tǒng)元器件數(shù)量最少。另外，當系統(tǒng)使用單節(jié)9V電池供電時，系統(tǒng)內(nèi)置8kHz的環(huán)形振蕩器、低電池電壓檢測電路、20位喚醒定時器和低功耗停機模式等功能可有效支持系統(tǒng)的低功耗工作，延長系統(tǒng)的工作時間。
[1]
