水果供电AVR单片机趣味制作

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楼主 2022-05-08 10:48:28
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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。
  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


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《2015.10.16》● 技术源于积累,成功来自执着——单片机精讲吴鉴鹰
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