基于MAXQ2010的便携医用设备方案设计

　　像许多用来采集或存储数据的电子设备一样，基于MAXQ2010的数据记录仪采用USB接口与主机（如个人电脑）通信。但是，由于MAXQ2010自己没有USB接口，我们利用FTDI公司的芯片FT232R实现USB与UART的转接。

采用FT232R可以给数据记录仪设计带来许多好处。首先，当USB总线活动时，数据记录仪可以利用FT232R的3.3V稳压器输出供电，仅需一对二极管即可实现与电池供电的自动切换，因为稳压器输出（减去0.2V二极管前向压降）电压总比电池电压减去二极管压降后的电压高，这样就可保证连接到USB总线时，记录仪不用电池而通过 USB Vbus供电。 采用两个二极管（图1）是为了防止给电池充电，输出电容用来降低负载瞬变对电池的影响。其次，MAXQ2010可以利用两个串口（UART）中的一个直接与运行在个人电脑上的应用程序通信，不需要任何额外的驱动程序。两个串口之间通过一个建立在USB接口上的虚拟COM口连接。本设计采用MAXQ2010基于32kHz 晶体的FLL作为其自身的时钟源（如果需要还可为RTC提供时基），其成本比其它晶体或谐振电路的成本要低得多。FLL 电路相当于一个倍频系数为256的倍频器，将32kHz的晶体振荡频率变到8.388MHz作为MAXQ2010的时钟。

　　为计算基于MAXQ2010的数据记录仪究竟会消耗多少电流，可以考虑执行以下操作：首先一个外部信号（如按键或传感器电压突然升高）将微控制器从停止模式唤醒；系统随即通过一个单端的ADC通道读取模拟传感器电压，将采集的传感器电压值存储在数据RAM中；此时为了节省功耗，微控制器重回到停止模式，而在约60秒后，微控制器再次被唤醒（ 回到第 1步）。因此，计算平均电流消耗并估算电池寿命需要将微控制器的以下参数代入公式（1）：tActive（完成上述全部操作所需的时间，包括进入停止模式的时间）、iActive（上述操作期间的典型电流值）、tStop（保持停止模式的时间）、iStop（停止模式的典型电流）、tExit（从停止模式被唤醒所需的时间）、iExit（被唤醒时的典型电流）。

　　(tActive × iActive) + (tStop × iStop) + (tExit + iExit)

　　tActive + tStop + tExit

　　根据以上参数的值可以计算出平均电流大约为202nA；即如果电源是一个普通的CR2032纽扣锂电池，可以估算出电池寿命为1138小时。不同电池生产厂家生产的电池的特性会有所不同，CR2032电池在90%的放电区间内压降不超过0.3V，这意味着在电池电压降到2.7V之前（经过一个二极管压降后为2.5V，满足单电源工作时的最低电压），微控制器可以工作1024个小时。

　　增加电池容量或数量、用可充电电池，或当连接到USB时自动充电等许多措施均以用来延长电池寿命。一般平均电流仅略高于停止模式的待机电流，这是因为停止模式的时间远长于程序运行时间，停止模式的电流起主导作用。程序循环体代码可以被扩展，如测量多个传感器值或增加其它功能并不会显著改变电池寿命。当然，使用其它外设功能，如LCD显示，LED指示或串口等都会增加功耗，设计者在计算实际电池寿命时需要综合考虑这些功能可能增加的功耗。