2019年10月10日 | 基于MSP430F413水果电池供电的低功耗时钟

  我最早接触MSP430时候，看到书的第一页就是一张水果电池的图片，一直以来想做一个低功耗的可以水果电池供电的系统，毕业之后的下半年选择MSP430F413单片机来画了一个低功耗的板子，一直没有调试成功，液晶显示太暗几乎看不到，最近又拿出来调试，更换偏压电阻，最终更换液晶后才可以正常显示，先看下最终效果：

最终效果

电路图：

调试过程

  最初调试时，先准备好苹果一个，电池正负极（铜锌），程序是显示一个数字，效果如下：

  突发奇想，用自来水试了一下，效果也是杠杠的（程序中间修改过，这是显示较多的液晶段）：

  时钟调试效果（这里电池没有接入电路，调试时所用，当时没有拿下来，用跳线帽接到水果供电的电路上）：

  刚刚调试时，万用表测试水果电池电压接近0.9V，短路电流25-30uA，接上电路仅显示数字7的时候，电流12uA，4节水果电池电压从3.4降到2.6V；水（普通自来水，每个地方水中含有离子数量不一样，获得电压电流都有区别）每节电池0.8V，短路电流接近40uA。

  程序换为时钟时，水果电池3.4V降到2.2V，大约维1个多小时，液晶完全没有显示，电极片换个位置重新插一下，时钟可以继续运行，测试电压和新做水果电池一样，苹果都要变干的时候，电压低一些，液晶明显变暗。

  后来，电路中提供液晶偏压电压的电阻有330K改为1M后，系统电流降到大约10uA，水果电池大约可以维持3-4小时，用水做的电池可以维持24小时以上

功耗分析

  这个低功耗的电路还有优化空间，单片机的不用的引脚可以再做优化，现有线路中有一般的液晶段引脚没有使用，却也提供的驱动波形，这里相对现有系统应当是浪费电流最大的一部分；另外一个优化空间是4个按键的上拉电阻太小，10K，3V的时候，按键按下瞬间，电流可以达到300uA，用水果电池的时候，按键功能不能使用，现在调试的时候，都是先拿CR2302供电，调节好时间后，再用水果(水)电池供电。

  进一步优化功耗后，电流应当可以降到5uA以下。

程序

  按键程序继续使用之前程序库中的按键程序；

  RTC计时使用TI的RTC软件库

  段码液晶的程序由程序库中的数码管程序移植而来：

    #include 

    #include  "segment_lcd_btl006.h"

    /*宏定义，数码管a-h各段对应的比特，更换硬件只用改动以下8行*/

    #define a       0x01                            //  AAAA

    #define b       0x02                            // F    B

    #define c       0x04                            // F    B

    #define d       0x80                            //  GGGG

    #define e       0x40                            // E    C

    #define f       0x10                            // E    C

    #define g       0x20                            //  DDDD  HH

    #define h       0x08        //小数点

    /*用宏定义自动生成段码表，很好的写法，值得学习*/

    /*更换硬件无需重写段码表*/

    const char tab[] = {

        a + b + c + d + e + f,                  // Displays "0"

        b + c,                                  // Displays "1"

        a + b + d + e + g,                      // Displays "2"

        a + b + c + d + g,                      // Displays "3"

        b + c + f + g,                          // Displays "4"

        a + c + d + f +g,                       // Displays "5"

        a + c + d + e + f + g,                  // Displays "6"

        a + b + c,                              // Displays "7"

        a + b + c + d + e + f + g,              // Displays "8"

        a + b + c + d + f + g,                  // Displays "9"

        a + b + c + e + f + g,                  // Displays "A"

        c + d + e + f + g,                      // Displays "B"  

        a + d + e + f,                          // Displays "C"

        b + c + d + e + g,                      // Displays "D"

        a + d + e + f + g,                      // Displays "E"

        a + e + f + g,                          // Displays "F"

        a + c + d + e + f,                      // Displays "G"

        b + c + e + f + g,                      // Displays "H"  

        e + f,                                  // Displays "I"

        b + c + d + e,                          // Displays "J"

        b + d + e + f + g,                      // Displays "K"

        d + e + f,                              // Displays "L"  

        a + c + e + g,                          // Displays "M" 

        a + b + c + e + f,                      // Displays "N"   

        c + e + g,                              // Displays "n"

        c + d + e + g,                          // Displays "o"

        a + b + c + d + e + f,                  // Displays "O"

        a + b + e + f + g,                      // Displays "P"

        a + b + c + f + g,                      // Displays "Q" 

        e + g,                                  // Displays "r"

        a + c + d + f +g,                       // Displays "S"

        d + e + f + g,                          // Displays "t"

        a + e + f ,                             // Displays "T" 

        b + c + d + e + f,                      // Displays "U"

        c + d + e,                              // Displays "v" 

        b + d + f + g,                          // Displays "W"

        b + c + d + f + g,                      // Displays "Y" 

        a + b + d + e + g,                      // Displays "Z"

        g,                                      // Displays "-"

        h,                                      // Displays "."  

        0                                       // Displays " "

    }; 

    #undef a

    #undef b

    #undef c

    #undef d

    #undef e

    #undef f

    #undef g 

    void lcd_init()

    {

        // Initialize LCD

        LCDCTL = LCDP1+LCDP0+LCD4MUX+LCDON;       // 4-Mux LCD, segments S0-S23

        BTCTL  = BTFRFQ1;                         // Set freqLCD = ACLK/128

        P5SEL  = 0xFC;                            // Set Rxx and COM pins for LCD

        // Clear LCD memory to clear display

        for (int i=0; i<12; i++)

        {

            LCDMEM[i] = 0x00;

        }

    }