分享一个软硬件开源的低功耗时钟项目

李肖遥 2024-04-14 22:07
    关注、星标公众号,直达精彩内容
来源 | 网络

这是一款基于 AVR128DA48 的超低功耗 LCD 时钟,能够使用 CR2032 纽扣电池或太阳能电池运行三年以上:


它使用 AVR128DA48 的片上温度传感器,用 ADC 读取其自身的电源电压。还有一个 I2C 接口,你可以连接一个外部传感器,如湿度传感器。

介绍

尽管LCD液晶显示是相对较旧的技术,但与新型显示器相比,它们仍具有多项优势,包括低功耗、低成本和可读性。

1.硬件电路
LCD 时钟的电路:
基于 AVR128DA48单片机


LCD显示
LCD显示器为四位七段静态LCD,40引脚,可显示温湿度,LCD 显示器安装在电路板的正面,元件在背面。

MCU处理器
该处理器是采用 TQFP-48 封装的 AVR128DA48,但该 PCB 可与一系列其他 48 引脚处理器配合使用,比如选择内存容量更低、价格更低的一些MCU代替。

电池(电源)
这里采用CR2032 或类似电池为其供电,或者使用太阳能电池,附加超级电容来供电:

I2C接口
为方便扩展,这里添加了I2C接口,这里可以添加温湿度传感器,或者其他I2C从设备。

源码

这里先分享一些主要源码内容,最后提供源码链接。

1.IO配置
void PortSetup () {  for (int p=0; p<4; p++) Digit[p]->DIR = 0xFF;       // All pins outputs  PORTE.DIR = PIN0_bm | PIN1_bm;                      // COMs outputs, PE0 and PE1  PORTF.DIR = PIN5_bm | PIN4_bm;                      // 1A, colon}
2.时钟
这里节省成本,并非使用时钟芯片或模块,用单片机定时器计数实现时钟的功能。

利用定时器中断实现时钟计数、更新:
ISR(RTC_PIT_vect) {  static uint8_t cycles = 0;  static unsigned long halfsecs;  RTC.PITINTFLAGS = RTC_PI_bm;                        // Clear interrupt flag  // Toggle segments  for (int p=0; p<4; p++) Digit[p]->OUTTGL = 0xFF;    // Toggle all PORTA,B,C,D pins  PORTE.OUTTGL = PIN0_bm | PIN1_bm;                   // Toggle COMs, PE0 and PE1  PORTF.OUTTGL = PIN5_bm | PIN4_bm;                   // Toggle segment 1A, Colon
cycles++; if (cycles < 32) return; cycles = 0;
// Update time halfsecs = (halfsecs+1) % 172800; // 24 hours uint8_t ticks = halfsecs % 120; // Half-second ticks if (MinsButton()) halfsecs = ((halfsecs/7200)*60 + (halfsecs/120 + 1)%60)*120; if (HoursButton()) halfsecs = halfsecs + 7200;
if (MinsButton() || HoursButton() || ticks < 108) DisplayTime(halfsecs); else if (ticks == 108) DisplayVoltage(); else if (ticks == 114) DisplayTemp();}

3.显示时间
LCD显示部分就LCD有关:
void DisplayTime (unsigned long halfsecs) {  uint8_t minutes = (halfsecs / 120) % 60;  #ifdef TWELVEHOUR  uint8_t hours = (halfsecs / 7200) % 12 + 1;  #else  uint8_t hours = (halfsecs / 7200) % 24;  #endif  Digit[0]->OUT = Char[hours/10];  Digit[1]->OUT = Char[hours%10];  Digit[2]->OUT = Char[minutes/10];  uint8_t units = Char[minutes%10];  Digit[3]->OUT = units;  uint8_t colon = (halfsecs & 1)<<4;                  // Toggle colon at 1Hz     PORTF.OUT = (units>>1 & PIN5_bm) | colon;}

4.ADC采集温度
这都是操作寄存器实现的功能:
void DisplayVoltage () {  ADC0.MUXPOS = ADC_MUXPOS_DACREF0_gc;                // Measure DACREF0  ADC0.CTRLA = ADC_ENABLE_bm;                         // Single, 12-bit, left adjusted  ADC0.COMMAND = ADC_STCONV_bm;                       // Start conversion  while (ADC0.COMMAND & ADC_STCONV_bm);               // Wait for completion  uint16_t adc_reading = ADC0.RES;                    // ADC conversion result  uint16_t voltage = adc_reading/50;  ADC0.CTRLA = 0;                                     // Disable ADC
// Display it Digit[0]->OUT = Char[Space]; Digit[1]->OUT = Char[voltage/10] | 0x80; // Decimal point Digit[2]->OUT = Char[voltage%10]; uint8_t units = Char[Vee]; Digit[3]->OUT = units; PORTF.OUT = (units>>1 & PIN5_bm); // No colon}
5.功耗问题
做这种产品,低功耗难度最大(做过低功耗的同学才能理解这种难度)

博主做了一个测试,在不同时钟频率下的功耗对比:
时钟频率
24MHz
12MHz
4MHz
1MHz
能量消耗
9.5µA
10.7µA
11.3µA
12.8µA

看到这测试结果,你肯定会感到疑惑:频率越低功耗怎么越大?

这里主要是测试平均功耗,频率越低,代码执行时间越长,其功耗相对更高

使用电池时:
CR2032 纽扣电池的典型容量为 225 mAh,因此功耗 7.3µA 时,时钟的预期电池寿命约为 (225/0.0073/24/365)3.5 年。

使用太阳能时:
使用 0.47F 超级电容器,你可以理解为 1 秒内的电流为 0.47A。可以算出工作时间:(0.47/7.3x10 ‑6 /60/60)大约 18 小时,这就能足以让时钟在白天使用太阳能电池供电过夜。

还有更多介绍,可以参看:
http://www.technoblogy.com/

开源软硬件资料

这里为方便喜欢DIY的同学,提供了软硬件各种资料的地址。

源码地址:
http://www.technoblogy.com/list?3KYM

硬件地址:
https://github.com/technoblogy/lcd-clock


版权声明:本文来源网络,免费传达知识,版权归原作者所有。如涉及作品版权问题,请联系我进行删除。

‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧  END  ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧

关注我的微信公众号,回复“加群”按规则加入技术交流群。


点击“阅读原文”查看更多分享,欢迎点分享、收藏、点赞、在看。

李肖遥 公众号“技术让梦想更伟大”,作者:李肖遥,专注嵌入式,只推荐适合你的博文,干货,技术心得,与君共勉。
评论
  • 11-29学习笔记11-29学习笔记习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习笔记&记录学习习笔记&记学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记
    youyeye 2024-12-02 23:58 51浏览
  • 最近几年,新能源汽车愈发受到消费者的青睐,其销量也是一路走高。据中汽协公布的数据显示,2024年10月,新能源汽车产销分别完成146.3万辆和143万辆,同比分别增长48%和49.6%。而结合各家新能源车企所公布的销量数据来看,比亚迪再度夺得了销冠宝座,其10月新能源汽车销量达到了502657辆,同比增长66.53%。众所周知,比亚迪是新能源汽车领域的重要参与者,其一举一动向来为外界所关注。日前,比亚迪汽车旗下品牌方程豹汽车推出了新车方程豹豹8,该款车型一上市就迅速吸引了消费者的目光,成为SUV
    刘旷 2024-12-02 09:32 98浏览
  • 当前,智能汽车产业迎来重大变局,随着人工智能、5G、大数据等新一代信息技术的迅猛发展,智能网联汽车正呈现强劲发展势头。11月26日,在2024紫光展锐全球合作伙伴大会汽车电子生态论坛上,紫光展锐与上汽海外出行联合发布搭载紫光展锐A7870的上汽海外MG量产车型,并发布A7710系列UWB数字钥匙解决方案平台,可应用于数字钥匙、活体检测、脚踢雷达、自动泊车等多种智能汽车场景。 联合发布量产车型,推动汽车智能化出海紫光展锐与上汽海外出行达成战略合作,联合发布搭载紫光展锐A7870的量产车型
    紫光展锐 2024-12-03 11:38 65浏览
  • 光伏逆变器是一种高效的能量转换设备,它能够将光伏太阳能板(PV)产生的不稳定的直流电压转换成与市电频率同步的交流电。这种转换后的电能不仅可以回馈至商用输电网络,还能供独立电网系统使用。光伏逆变器在商业光伏储能电站和家庭独立储能系统等应用领域中得到了广泛的应用。光耦合器,以其高速信号传输、出色的共模抑制比以及单向信号传输和光电隔离的特性,在光伏逆变器中扮演着至关重要的角色。它确保了系统的安全隔离、干扰的有效隔离以及通信信号的精准传输。光耦合器的使用不仅提高了系统的稳定性和安全性,而且由于其低功耗的
    晶台光耦 2024-12-02 10:40 102浏览
  • 遇到部分串口工具不支持1500000波特率,这时候就需要进行修改,本文以触觉智能RK3562开发板修改系统波特率为115200为例,介绍瑞芯微方案主板Linux修改系统串口波特率教程。温馨提示:瑞芯微方案主板/开发板串口波特率只支持115200或1500000。修改Loader打印波特率查看对应芯片的MINIALL.ini确定要修改的bin文件#查看对应芯片的MINIALL.ini cat rkbin/RKBOOT/RK3562MINIALL.ini修改uart baudrate参数修改以下目
    Industio_触觉智能 2024-12-03 11:28 41浏览
  • RDDI-DAP错误通常与调试接口相关,特别是在使用CMSIS-DAP协议进行嵌入式系统开发时。以下是一些可能的原因和解决方法: 1. 硬件连接问题:     检查调试器(如ST-Link)与目标板之间的连接是否牢固。     确保所有必要的引脚都已正确连接,没有松动或短路。 2. 电源问题:     确保目标板和调试器都有足够的电源供应。     检查电源电压是否符合目标板的规格要求。 3. 固件问题: &n
    丙丁先生 2024-12-01 17:37 83浏览
  •         温度传感器的精度受哪些因素影响,要先看所用的温度传感器输出哪种信号,不同信号输出的温度传感器影响精度的因素也不同。        现在常用的温度传感器输出信号有以下几种:电阻信号、电流信号、电压信号、数字信号等。以输出电阻信号的温度传感器为例,还细分为正温度系数温度传感器和负温度系数温度传感器,常用的铂电阻PT100/1000温度传感器就是正温度系数,就是说随着温度的升高,输出的电阻值会增大。对于输出
    锦正茂科技 2024-12-03 11:50 66浏览
  • 概述 说明(三)探讨的是比较器一般带有滞回(Hysteresis)功能,为了解决输入信号转换速率不够的问题。前文还提到,即便使能滞回(Hysteresis)功能,还是无法解决SiPM读出测试系统需要解决的问题。本文在说明(三)的基础上,继续探讨为SiPM读出测试系统寻求合适的模拟脉冲检出方案。前四代SiPM使用的高速比较器指标缺陷 由于前端模拟信号属于典型的指数脉冲,所以下降沿转换速率(Slew Rate)过慢,导致比较器检出出现不必要的问题。尽管比较器可以使能滞回(Hysteresis)模块功
    coyoo 2024-12-03 12:20 70浏览
  • 作为优秀工程师的你,已身经百战、阅板无数!请先醒醒,新的项目来了,这是一个既要、又要、还要的产品需求,ARM核心板中一个处理器怎么能实现这么丰富的外围接口?踌躇之际,你偶阅此文。于是,“潘多拉”的魔盒打开了!没错,USB资源就是你打开新世界得钥匙,它能做哪些扩展呢?1.1  USB扩网口通用ARM处理器大多带两路网口,如果项目中有多路网路接口的需求,一般会选择在主板外部加交换机/路由器。当然,出于成本考虑,也可以将Switch芯片集成到ARM核心板或底板上,如KSZ9897、
    万象奥科 2024-12-03 10:24 37浏览
  • 戴上XR眼镜去“追龙”是种什么体验?2024年11月30日,由上海自然博物馆(上海科技馆分馆)与三湘印象联合出品、三湘印象旗下观印象艺术发展有限公司(下简称“观印象”)承制的《又见恐龙》XR嘉年华在上海自然博物馆重磅开幕。该体验项目将于12月1日正式对公众开放,持续至2025年3月30日。双向奔赴,恐龙IP撞上元宇宙不久前,上海市经济和信息化委员会等部门联合印发了《上海市超高清视听产业发展行动方案》,特别提到“支持博物馆、主题乐园等场所推动超高清视听技术应用,丰富线下文旅消费体验”。作为上海自然
    电子与消费 2024-11-30 22:03 86浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦