Arduino 掉电唤醒模式（用于电池供电的传感器）

dcjiang

   

Arduino面向业余电子爱好者们设计，其强大的三方（社区）资源使得原型搭建非常轻松！对于非专业产品设计师来说，很少从产品的整个生命周期去考虑，

通常只

考虑最简单的方法。普通爱好者想做

到电池供电，首先关注静态电流、电压范围，然后根据条件选择合适的MCU，Arduino通常不在备选范围，因为，它并没有为电池专门优化过。但其实，Arduino也能用于电池供电设备，只是没有那么优秀而已，本文给出几点提示，对如何优化Arduino使其用于电池供电。

    虽然不考虑产品生命周期，咱还是得有个总体设计：

• 用什么电池？可充电锂离子，还是普通AA电池。
• 信号采集频度，需要待机多久？3~5个月还是3~5年，如果是后者，还是找专门芯片吧，Arduino真的很难做到。
• 是否需要显示。
• 数据本地保存还是上传到网络。
  

    如果想用电池供电Arduino就不能选择Uno、Nano这类的5V产品，要用Pro min这种3.3V的产品，例如淘宝这种：

    3.3V 版本Arduino只工作在8MHz时钟，绝大多数情况下够用。这个小坂上有两样东西可以去掉，一个是防止电源反接（倒灌）的肖特基二极管，还有一个是3.3V LDO。前者短接以减少压降；后者视情况而定，Arduino Pro Mini可以在2.4V~5V都正常工作，这个LDO消耗大约1~2uA静态电流，几乎可以忽略。我通常保留这个LDO，因为2.4G或WiFi芯片需稳定3.3V电压，板载这个LDO可以胜任。

  板上的两个LED指示灯可以拆掉，把限流电阻拆掉即可。但通常Pin13的LED我保留，Pin13用于SPI SCK通信指示灯，可以检查SPI是否正常工作（电池供电不可能常开SPI）。

    这个板子与串口接法跟别的不同，你需要一个USB转串口TTL的芯片。还有，如果你想自动下载程序，需要接串口管脚4到DTR，否则每次下载程序要手动按一下复位键

（某些USB转串口没有引出DTR，那就只能手动了）

。不能

按

早也不能按太晚，挺考验手眼一致的，我经常失败。。。

    我用的是FT232+MAX232做电平转换，额外接4脚出来到DTR，此处可直接，Pro mini上有电容隔离。

好，接下来就下载下载Low Power的Arduino 库吧：

Low Power库下载 https://github.com/rocketscream/Low-Power

Low Power库手册 http://www.rocketscream.com/blog/2011/07/04/lightweight-low-power-arduino-library/

点击 Download ZIP，然后通过Arduino的导入Zip Library库

打开它的例子

看到它对不同芯片有不同的idle函数。idle函数可关闭很多不用的模块，但idle模块全关仍要消耗1~2mA的电流，作为电池供电还是不行，所以，接下来的部分才最重要：

file:///C:/Users/dfsdf/AppData/Local/YNote/data/qiaojiannan@vip.qq.com/9c5d9db1ce224811a39f81f4da7c7ba1/clipboard.png

这里选择过一段时间唤醒，当然，用外部中断可以进一步降低待机功耗，AVR芯片纯掉电模式是1.7uA，CMOS唤醒电路做到10uA以下不难。

因外部中断模式需要额外的硬件，本文以开启WDT为例。

PowerDown模式只有两个参数，关闭ADC和BOD。实际上PowerDown所有时钟都停止了，这些模块也干不了啥。

用万用表测一下电流的话，你会发现整个Arduino耗电降到了40~50uA，每隔8秒钟会唤醒一下下，然后继续掉电休眠。

4~50uA对于电池供电不能算优异，但3~5个月的待机没问题的，大致计算了一下：

如果按照这个数值计算那就太完美了，实际上不可能滴！

• 首先，Arduino不可能永远掉电，它需要时不时唤醒一下，如果按照每分钟采集一次数据（假设采集电流8mA），每次采集一秒，平均182uA；但如果还要2.4G模块或WiFi模块的话，平均就需要0.5~1.8mA，电池用不了太久，只能延长休眠时间；
• 其次，电池本身有自放电损耗，放着不用它也会每个月少个5%~20%的，温度越高损失的越快；
• 然后，如果带显示，比如LCD显示，通常还要消耗100~300uA（段划的比较少，点阵多些）；
• 还有，锂电池保护电路也会消耗，通常是几~十几uA；
  

综上，用电池给Arduino供电是可行的，待机半年并不需要特别的硬件电路，控制好休眠和唤醒的时间比例就好！

下图就是我做的电子秤，20Kg量程，精度5g，分辨度0.1g，用来称宝宝体重正合适。只要有变化就点亮LED，显示实时重量，不像其它产品还要按个开关或者敲一下。平均电流2.5mA。不能算优秀，但为快速响应尚可接受，多绑两块18650好了，这东西有的是（旧电脑拆出来的），不要钱。

成品

上面泡沫的目的是。。。

源码下载：file:///C:/Users/dfsdf/AppData/Local/YNote/data/qiaojiannan@vip.qq.com/c748590a88fb458386d6ae1a3d17fc4e/attachment.png?1467823782894

关于电池自放电的介绍网站

http://batteryuniversity.com/learn/article/elevating_self_discharge

http://batteryuniversity.com/learn/article/the_secrets_of_battery_runtime

duzj111

WeightSensor20Kg.rar

源代码。

vkr

长见识了

浩瀚天地

主要还是Atmega328的低功耗特性不够好，不支持时钟切换，使用外部晶体，功耗就偏高了。
如果修改熔丝，将时钟改为内部RC模式，应该还可以降低一定功耗。再使用WDT唤醒，休眠功耗应该降低到10uA以下。

行云流水

学习一下……