用水果供电的AVR单片机——挑战MSP430的低功耗

clark

用水果供电的AVR单片机——挑战MSP430的低功耗 [复制链接]

引自：http://www.ourdev.cn/bbs/bbs_content.jsp?bbs_sn=1333173&bbs_page_no=1&bbs_id=9999

我本来觉得水果电池驱动LCD只是展示会上的噱头，三片柠檬的电力，应该足够带动LCD的。不过最初当我用 Mega8L做了一个电路却不能用水果电池驱动时，我下决心亲自实践一番，看看水果供电的AVR单片机能否成功。这样我可以验证对低功耗单片机设计的一些认识；而我手头上一个用MSP430的项目，样机已经做好多时了，觉得MSP430不爽（不只是贵，我们还要维护两套平台），有心想要改成AVR。那个 MSP430功耗真是低，3节五号镍镉电池供电的样机，停停走走用了一年多。

喜欢MSP430做低功耗设计的朋友，欢迎来砸砖。
这是水果电池的电极，阳极是做PCB的覆铜板，阴极是镀锌螺丝。将上述电极浸入滴过醋的三个水杯里，我测到水果电池的容量能达到：空载电压3V，短路电流400uA。这使我有信心演示出水果供电的AVR单片机。

水果电池的电极

我用Mega8L做了一个电路，驱动静态的笔端式LCD，能够在2～3节电池下工作，却不能用水果电池驱动。原来Mega8L标称的最低工作电压是
2.7V，实际可以工作到2.5V。水果电池电压被拉到1.9V，电流60uA，可见水果电池的容量很小。我没有花时间去改进水果电池，倒是想进一步
改进AVR。

于是我先用Tiny13做了一个闪烁LED的实验，成功的验证了水果对AVR单片机供电的可能。Tiny13是可以工作到1.8V的。LED是Fairchild的
HLMP-D150，小电流时的亮度要比普通LED好。实际上当LED点亮时，绝大部分功耗在LED上。


Tiny13驱动LED闪烁（亮）


Tiny13驱动LED闪烁（灭）


一周以后的水果电池

我想用Mega88P之类的PicoPower技术的AVR芯片代替Mega8，工作电流比前一代产品小，工作电压可以低到1.8V。终于收到了从Armok那里买的
Mega88。虽然Mega88和Mega8 Pin-pin 兼容，但和Mega8的寄存器略有不同，还得重新为Mega88编译代码。3V下LCD亮了，但是2.3V下LCD已经
完全黯淡无光。原来LCD是设计在5V工作的，于是又装了一个2倍负压电路，用对称的PWM波驱动倍压电路。


Mega88驱动LCD显示数字0～9

最终能工作的水果供电的AVR单片机的配置如下：

硬件：Mega88，32KHz外部晶振，2倍负压电路由AVR的PWM驱动，LCD是静态的笔端式LCD，用Mega88的IO口直接驱动，没有分时扫描。

软件：在Timer0中断服务程序中每2秒钟刷新LCD显示，平时AVR工作在空闲模式。Timer1提供PWM波形驱动2倍负压电路。

测量数据：
电路工作时水果电池电压2.5V，整机电流30uA，2倍负电压提供电压大约-3V。


Mega88 低功耗的设置和循环显示数字0～9的代码。

Mega88驱动静态LCD m88fruit_1.rar (1.36 KB, 下载次数: 101)

2009-10-16 16:42 上传

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[ 本帖最后由 clark 于 2009-10-16 16:43 编辑 ]

tiankai001

好贴！！！
顶起来！！！

论坛正在开展“社区大征集---让我们来谈谈AVR单片机的低功耗设计”。楼主这篇文章真是及时雨啊！！！

同时也诚挚邀请楼主能够参加我们的这个活动！！！

让我们一起来把AVR单片机的低功耗设计进行到底！！！

zqzq501311

真的很强悍，好贴，仔细看完了，佩服佩服！

xh8631790

不怎么明白，但厉害

zhjzh72_2004

如果是 要 搞     低功耗，很有意思。。。。。。。。。
但是，，原电池  设计得太差了。。。。。。。电解质   可以用。
但是 电极材料  不是有意思（）

springvirus

江大哥的帖，的确很强大！！狂顶之！！

空山新雨

真的很强悍，好贴，仔细看完了，佩服佩服！

徐淑琴

好厉害的样子

徐淑琴

但是为什么没看到灯亮呢