随着计算机与智能芯片的广泛应用，低功耗无污染的绿色环保电子系统应运而生，而CMOS的普遍应用又为其设计低功耗电子系统提供了光明的前景，单片机在工业控制系统和家用电器中的广泛应用，为绿色电子系统注入了新鲜血液。目前最小功耗系统设计中的一些原则和方法，以及设计师们一些实践经验已成功地运用在系统过程控制中，但对绿色环保各项要求设计时考虑得不够，那么绿色环保电子系统的基本要求是什么呢怎样去实施呢1基本要求[br]　　1.1节能[br]　　在工业过程控制中普遍存在着待机操作，从而形成巨大的待机功率，使系统无效运行，功耗大得惊人。因此，系统组装睡眠和唤醒装置显得十分重要。[br]　　1.2减少电磁场污染[br]　　随着高频加工技术与移动通讯技术的飞速发展，电磁场污染已发展到足以影响人们健康生活的程度，因此绿色环保电子系统要求采用完善的屏蔽装置，电磁污染源远离居民稠密区，通讯系统尽量采用有线光缆降低EMI水平，以减少电磁场污染。[br]　　1.3减少环境污染[br]　　众所周知便携式电子产品重要竞争指标为功耗水平，但对产品使用电池所产生的污染则重视不够，废旧电池无公害处理和回收再生根本不去考虑和研究，致使废旧电池中的锌，镉，锂，酸等有害物质越来越严重地危害着人们赖以生存的地球。因此，电池厂改进电池生产工艺，以减少对环境的污染，电子产品的生产厂方则建立回收管理网络提高废旧电池回收率，将是今后产品的主要竞争指标之一。[br]　　1.4减少对电网的污染[br]　　工业生产中大量使用电弧炉，压器，荧光灯，特别是大量使用可控硅技术，并随着控制功率的剧增，高次谐波对工频电源网的污染日趋严重，正弦波变形，夹杂的脉冲电压越来越高，严重影响工业仪表的正常工作，使自动控制系统频频失控，造成加工精度下降，废品率增加，因此控制对电污染指标要求已提到绿色电子产品的设计中来。因而采用先进的变频技术，晶体管逆变技术来取代可控硅变流技术，以提高电网的品质因数，净化电源已显得非常必要。[br]　　2降低功耗与基本对策[br]　　低功耗是绿色环保电子的基本要求，因此采用MCU最小功耗系统设计是解决问题的良方。首先对应用系统的有效运行时域占空比进行分析。比如高速运行的系统与物理参数，人机交换的慢速响应要求形成了其惊人的有效运行占空比，在许多应用系统中可达到1：500或1：1000以上。而某些器件中的有效运行时域占空比则更大。在应用控制系统中MCU对外围模块分时操作也形成了有效运行占空比的现象，对于这些模块可根据空域占空比的情况采取睡眠与唤醒装置，以期达到有效运行区域占空比的降使无效功率。降至最低COMOS电路的广泛应用为绿色环保电路打开胜利的大门，全盘CMOS化控制电路基本成熟，CNMOS低功耗单片机的问世为我们绿色电子系统设计奠定了基础。现就对CMOS电路功耗管理MCU软硬件设计时应注意的问题谈一下自己的看法。[br]　　2.1功耗管理的内容[br]　　1）由于控制时域或空域占空比，是降低功耗的主要手段，因此对ID（IdleWaitSleep），PD（Powerdownstop）的退出与进入是功耗管理的主要内容，其次对双时钟MCU中的主时钟与子时钟按功耗大小进行转换控制，对单时钟按最小功耗对主频进行分频或倍频控制。[br]　　2）对外围接口器件，可采用可关断或可编程的低功耗器件对其进行控制管理。[br]　　3）对供电系统的DC/DC关断处理，以及对电源总线的切断与投入的管理。[br]　　2.2功耗管理的目标与实现[br]　　目标是最大限度地减少系统运行中的平均功耗，按CMOS电路功耗特性，实施多干少耗，少干微耗，不干不耗。控制MCU系统有效运行时域，空域的占空比，实现精细功耗管理。[br]　　针对管理目标要求，首先，将系统控制逻辑电路，全盘采用74HC系列电路取代74LS/74ALS系列芯片电路，以低功耗CH单片机取代普通芯片，如用80C51BH取代8051或8051AH，用80C31BH取代8031或8031AH芯片。其次，在满足系统运行的要求下，时钟易低不易高，系统易静不易动，电压易低不易高，增加防异常功耗的电路设计。对于大惯性控制系统则要求增加值守电路的设计，由于大惯性系统待机时间长，有效运行占空比极小，例如，啤酒发酵控制系统，因此，增加值守电路设计，其意义极大。值守电路可根据系统要求分为：（1）唤醒值守电路，用于系统开机下ID/PD状态下的唤醒；（2）开机值守电路，应用于系统关机下，值守电路承担开机任务；（3）运行值守电路，应用于系统关机后的检测系统或报警等系统的运行管理。[br]　　在软件编程方面采取多种技术形式，如中断技术，查询技术，定时，DMA，低功耗等技术。[br]　　寻求最小时空占空比，实现零功耗的精细管理。[br]　　3电磁兼容控制电磁污染[br]　　由于电磁干扰源的大量存在，电磁干扰现象经常发生，特别是进入二十一世纪，电磁干扰污染更加严重，设计产品时要注意使系统中各种电设备能和谐正常工作而不致相互发生电磁干扰。保证系统正常运行，增强系统的电磁兼容性，克服电磁污染。但是随着用电设备功能的多样化，结构的复杂化，功率增大和频率不断提升，它们的灵敏度又越来越高，因此这种相互包容兼顾，各显其能的状态很难获得。为了使系统达到电磁兼容，必须以系统的电磁环境为依据，要求每个电器设备不产生超过限度的电磁发射，同时又要求它具有一定的抗干扰能力。只有对每一个设备做这方面的约束，才能保证系统达到完全兼容又互不影响的空间环境。[br]　　这就必须制定一个严格的标准：各项设计指示不仅满足本系统的要求，而且不能影响其它系统各项工作。现就对设计时电磁兼容控制要求谈谈自己的看法。[br]　　3.1控制电磁干扰的基本内容[br]　　实践和理论的研究表明不管任何复杂系统还是简单的装置，任何一个电磁干扰的发生必须具备三个基本的要求：1）具有电磁干扰源。一般来讲，电磁干扰源主要分为自然干扰源和人为干扰源。[br]　　2）具有传播干扰能量的途径和通道。即：传播偶合方式和辐射偶合方式。[br]　　3）必须具有被干扰对象的响应。被干扰对象我们一般称为敏感设备。[br]　　只有具备这三个要求才会产生电磁干扰，因此控制电磁干扰的基本内容就是根据本系统的具体情况减少干扰源的能量，切断干扰的途径，降低敏感设备的灵敏度。[br]　　3.2控制电磁干扰的目标与策略[br]　　电磁干扰的控制目标是最大限度地减少系统电磁场干扰能量；尽量切断干扰的传导与辐射途径；减少敏感设备对电磁干扰的灵敏度，推广和实施电磁兼容标准化。[br]　　电磁兼容学科是在早期的抗干扰方法基础上发展形成的。其目标是为了使设备和系统达到在共存的环境中互不发生干扰，最大限度地发挥其工作效率。由于早期设计者主要精力花费在设计抑制干扰的传播上，因此工程技术人员常处与极为被动的地位就事论事。但目前工程技术人员应采用积极主动的预防策略，整体规划和”对抗”与”疏导”相结合的方针。[br]　　首先认识到电磁兼容控制是一个系统工程，应该在设备和系统开发，生产，使用与维护的各个阶段都充分予以考虑和实施，才可能有效。在控制方面除了采用传统的抑制干扰传播的技术，如屏蔽，接地，答接，合理布线等方法以外，还应当采取回避和疏导技术处理，如空间方位分离，频率划分与回避，滤波吸收和旁路等技术，可达到事半功倍的效果。[br]　　电磁兼容控制与控制技术方案如下：1）传输通道的抑制具体方法有滤波屏蔽，答接，接地，布线。[br]　　2）空间分离地点位置控制，自然地形隔离，方位角控制，电场矢量方向控制。[br]　　3）时间分离主动时间分离与被动时间分离。[br]　　4）频率管理频率管制，滤波，频率调制，数字传递，光电转换等。[br]　　5）电气隔离变压器隔离，光电隔离，继电器隔离等。[br]　　3.3各技术要求[br]　　1）电磁屏蔽技术屏蔽一般分为两种类型。一类为静电屏蔽，另一类为电磁屏蔽。静电屏蔽类要求有完善的屏蔽体和良好的接地。而电磁屏蔽不但要求有完善的屏蔽体而且还要求屏蔽体有良好的导电连续性及屏蔽体的良好的接地性。在实际的屏蔽中，电磁屏蔽的良好性能更大程度上依赖于机箱的结构，即导电的连续性，机箱上的接缝开口等都会造成电磁泄漏。解决的方法可采用导电橡胶，金属编织网，螺旋管衬垫，穿孔金属板，截止波导通风板等材料，研制推广使用新型电磁兼容涂料，切断电磁波的辐射传播途径。[br]　　2）滤波技术滤波技术的基本要求是选择有效信号和抑制干扰两大功能。因此滤波器可分为信号选择滤波器和电磁干扰滤波器（EMI）两大类：电磁干扰滤波器是抑制电磁干扰为目标的滤波器。由于电磁干扰形成的原因很多，故电磁干扰滤波器分为信号线EMI滤波器，电源EMI滤波器，印刷电路板EMI滤波器等几类EMI滤波器。这主要是根据电场干扰的传播途径不同而采用的不同方法进行对干扰的滤波。例如电源线是电磁干扰传入设备的主要途径，为防止电网上干扰经电源线串入设备中，电源入线一般均安装一个低通滤波器，对电源的共模高频干扰和差模干扰进行抑制。[br]　　3）接地技术接地技术是防止电磁干扰的极其重要的手段。接地点设计选择的好坏直接影响滤波，屏蔽等抗干扰效果。因此正确选择接地点，正确对接地信号进行分类，隔离是系统防止电磁干扰的重要手段。它们能有效地切断电磁干扰的传播途径。根据现代设备来讲一般地应分为数字地（处理数字信号电路），模拟地（处理模拟信号），信号地，大地。因此在信号转换时不同信号的地不能随便搭线，例如AD/DA转换，模拟地与数字地不可共用，光电隔离，隔离变压器初，次极地不可共用，搭接，电缆屏蔽网不可两端接地等。对设备防电磁干扰的屏蔽应接大地良好，供电系统尽量采用，TN-S系统，并使零线N与PE保护线分开。[br]　　4）严格执行EMC电磁兼容标准使电磁兼容性的辐射干扰和安全指标符合国家标准和国际标准，如国际无线干扰特别委员会标准（IEC）CLSPR22，中国卫生部GB195-88，中国国家环保局G138702-88等标准。严格控制电磁辐射污染源，全面开展电磁环境治理。[br]　　4谐波抑制清化电网[br]　　谐波的产生主要是电气设备中非线性元器件的使能，而产生的大于电网基波频率的频率分量。因此控制谐波的产生就要严格控制谐波源。具有非线特性的元件主要来源于半导体器件，如可控硅大功率二极管组成的变流设备，如晶闸管供电的直流提升机，交-交变频装置，晶闸管串级调速，还有电弧炉变压器，感应器，荧光灯等这些设备取用的电流都是非正弦形的，其谐波分量注入电网，使系统电压产生畸形，导致谐波污染。被谐波污染的电网能导致电动机附加热损耗增大，并干扰电动机力矩，使电动机发生振动，造成加工精度下降，电机烧坏的严重后果，可使系统中的电容发热失效，进而使可控硅产生误触发，对通讯及信息处理设备产生干扰，较高次谐波还会造成电磁辐射污染。[br]　　谐波的抑制方法多种多样，效果良好，但必须首先尽快立法，建立电网谐波管理的标准，制度。制定谐波限值，并以电磁兼容性为原则保持电网的绿色环境。有了国标，有了限值，利用目前的技术，例如将三相桥式的电路的脉冲数从6提高到12，可清除5，7……奇次谐波，将多个谐波源接于同一母线产生谐波互相补偿。降低网络谐波含量，利用单调谐波器，吸收特征谐波，利用高频滤波器，滤除13次以上谐波，降低系统Q值，以满足绿色电网的品质因数。[br]　[br]　　[br]