硬件:Mega88,32KHz外部晶振,2倍負壓電路由AVR的PWM驅動,LCD是靜態的筆端式LCD,用Mega88的IO口直接驅動,沒有分時掃描。
軟件:在Timer0中斷服務程序中每2秒鐘刷新LCD顯示,平時AVR工作在空閑模式。Timer1提供PWM波形驅動2倍負壓電路。
測量數據:
電路工作時水果電池電壓2.5V,整機電流30uA,2倍負電壓提供電壓大約-3V。
本來覺得水果電池驅動LCD只是展示會上的噱頭,三片檸檬的電力,應該足夠帶動LCD的。不過最初當我用Mega8L做了一個電路卻不能用水果電池驅動時,我下決心親自實踐一番,看看水果供電的AVR單片機能否成功。這樣我可以驗證對低功耗單片機設計的一些認識;而我手頭上一個用MSP430的項目,樣機已經做好多時了,覺得MSP430不爽(不只是貴,我們還要維護兩套平臺),有心想要改成AVR。那個MSP430功耗真是低,3節五號鎳鎘電池供電的樣機,停停走走用了一年多。
喜歡MSP430做低功耗設計的朋友,歡迎來砸磚。
這是水果電池的電極,陽極是做PCB的覆銅板,陰極是鍍鋅螺絲。將上述電極浸入滴過醋的三個水杯里,我測到水果電池的容量能達到:空載電壓3V,短路電流400uA。這使我有信心演示出水果供電的AVR單片機。
水果電池的電極
我用Mega8L做了一個電路,驅動靜態的筆端式LCD,能夠在2~3節電池下工作,卻不能用水果電池驅動。原來Mega8L標稱的最低工作電壓是2.7V,實際可以工作到2.5V。水果電池電壓被拉到1.9V,電流60uA,可見水果電池的容量很小。我沒有花時間去改進水果電池,倒是想進一步改進AVR。
于是我先用Tiny13做了一個閃爍LED的實驗,成功的驗證了水果對AVR單片機供電的可能。Tiny13是可以工作到1.8V的。LED是Fairchild的HLMP-D150,小電流時的亮度要比普通LED好。實際上當LED點亮時,絕大部分功耗在LED上。
Tiny13驅動LED閃爍(亮)
Tiny13驅動LED閃爍(滅)
一周以后的水果電池
我想用Mega88P之類的PicoPower技術的AVR芯片代替Mega8,工作電流比前一代產品小,工作電壓可以低到1.8V。終于收到了從Armok那里買的Mega88。雖然Mega88和Mega8 Pin-pin 兼容,但和Mega8的寄存器略有不同,還得重新為Mega88編譯代碼。3V下LCD亮了,但是2.3V下LCD已經完全黯淡無光。原來LCD是設計在5V工作的,于是又裝了一個2倍負壓電路,用對稱的PWM波驅動倍壓電路。
Mega88驅動LCD顯示數字0~9
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