基于Arduino的低功耗睡眠模式设计方案
功耗是设备长时间连续运行而不断电的关键因素。因此，为了解决这个问题，几乎每个控制器都带有睡眠模式，这有助于开发人员设计电子设备以实现最佳功耗。休眠模式通过关闭未使用的模块将器件置于省电模式。
今天我们将了解arduino睡眠模式（sleep mode）并使用ammeter演示功耗。 arduino睡眠模式也称为arduino省电模式（power save mode）或arduino待机模式（standby mode）。
arduino睡眠模式
睡眠模式允许用户停止或关闭微控制器中未使用的模块，从而显着降低功耗。 arduino uno、arduino nano和pro-mini配备了atmega328p，它有一个欠压检测器（bod），用于监控睡眠模式时的电源电压。
atmega328p有六种睡眠模式：
要进入任何睡眠模式，我们需要在睡眠模式控制寄存器（smcr.se）中启用睡眠位。然后，睡眠模式选择位选择idle、adc noise reduction、power-down、power-save、standby和external standby的睡眠模式。
内部或外部arduino中断或复位可以将arduino从睡眠模式唤醒。
空闲（idle）模式
要进入空闲休眠模式，请写入控制器“000”的sm [2,0]位。此模式停止cpu，但允许spi、2线串行接口、usart、看门狗、计数器、模拟比较器工作。空闲模式基本上停止clkcpu和clkflash。通过使用外部或内部中断，可以随时唤醒arduino。
空闲睡眠模式的arduino代码：
lowpower.idle(sleep_8s, adc_off, timer2_off, timer1_off, timer0_off, spi_off, usart0_off, twi_off);
有一个用于在arduino中设置各种低功耗模式的库。因此，首先从给定链接下载并安装库，然后使用上面的代码将arduino置于空闲睡眠模式。通过使用上面的代码，arduino将进入8秒的睡眠状态并自动唤醒。正如您在代码中所看到的，空闲模式会关闭所有定时器、spi、usart和twi（2线接口）。
adc降噪模式（adc noise reduction）
要使用此睡眠模式，请将sm [2,0]位写入“001”。该模式会停止cpu，但允许adc、外部中断、usart、2线串行接口、看门狗和计数器运行。 adc降噪模式基本上停止clkcpu、clki / o和clkflash。我们可以通过以下方法从adc降噪模式唤醒控制器：
● 外部复位
● 看门狗系统复位
● 看门狗中断
● 欠压复位
● 2线串行接口地址匹配
● int上的外部电平中断
● 引脚更改中断
● 定时器/计数器中断
● spm / eeprom就绪中断
掉电模式（power-down mode）
掉电模式会停止所有生成的时钟，并且只允许异步模块的操作。可以通过将sm [2,0]位写入'010'来启用它。在此模式下，外部振荡器关闭，但2线串行接口、看门狗和外部中断继续运行。它只能通过以下方法之一禁用：
● 外部复位
● 看门狗系统复位
● 看门狗中断
● 欠压复位
● 2线串行接口地址匹配
● int上的外部电平中断
● 引脚更改中断
用于掉电周期模式的arduino代码：
lowpower.powerdown(sleep_8s, adc_off, bod_off);
该代码用于打开省电模式。通过使用上面的代码，arduino将进入8秒的睡眠状态并自动唤醒。
我们还可以使用具有中断的掉电模式，其中arduino将进入休眠状态，但仅在提供外部或内部中断时才会唤醒。
用于掉电中断模式的arduino代码：
void loop()
{
// allow wake up pin to trigger interrupt on low.
attachinterrupt(0, wakeup, low);
lowpower.powerdown(sleep_forever, adc_off, bod_off);
// disable external pin interrupt on wake up pin.
detachinterrupt(0);
// do something here
}
省电模式（power-save）
要进入省电模式，我们需要将sm [2,0]引脚写入'011'。该睡眠模式类似于掉电模式，只有一个例外，即如果启用定时器/计数器，即使在睡眠时它也将保持运行状态。可以使用定时器溢出唤醒设备。
如果您没有使用时间/计数器，建议使用掉电模式而不是省电模式。
待机模式（standby）
待机模式与掉电模式相同，它们之间的唯一区别是外部振荡器在此模式下保持运行。要启用此模式，请将sm [2,0]引脚写入“110”。
扩展待机模式（extended standby）
此模式类似于省电模式，只有振荡器保持运行的一个例外。当我们将sm [2,0]引脚写入'111'时，器件将进入扩展待机模式。从延长待机模式唤醒器件需要6个时钟周期。
需要的组件
● arduino uno开发板
● dht11温湿度传感器
● usb电流表
● 面包板
● 连接线
usb电流表
usb电流表是一种即插即用设备，用于测量任何usb端口的电压和电流。加密狗插入usb电源（计算机usb端口）和usb设备（arduino）之间。该器件具有与电源引脚串联的0.05欧姆电阻，通过它可以测量所消耗的电流值。该设备配有四个七段显示屏，可立即显示连接设备消耗的电流和电压值。这些值以每三秒的间隔刷新。
电路原理图
在上面的演示中演示了arduino深度睡眠模式，arduino插入usb电流表，然后将usb电流表插入笔记本电脑的usb端口。 dht11传感器的数据引脚连接到arduino的d2引脚。
代码说明
首先包含dht11传感器和lowpower库。要下载lowpower库，请单击此链接。然后我们定义了dht11的数据引脚所连接的arduino引脚编号，并定义了一个dht对象。
#include
#include
#define datapin 2
dht dht;
在void setup()函数中，我们使用serial.begin(9600)启动了串行通信，这里9600是波特率。我们使用arduino的内置led作为睡眠模式的指示器。因此，我们将引脚设置为输出，将数字写入设置为低电平。
void setup() {
serial.begin(9600);
pinmode(led_builtin,output);
digitalwrite(led_builtin,low);
}
在void loop()函数中，我们将内置led设为high，并从传感器读取温度和湿度数据。在这里，dht.read11();函数是从传感器读取数据。计算完数据后，我们可以通过将值保存到任何变量来检查这些值。在这里，我们采用了两个浮点型变量't'和'h'。因此，温度和湿度数据在串口监视器上串行打印。
void loop() {
serial.println(get data from dht11);
delay(1000);
digitalwrite(led_builtin,high);
int readdata = dht.read11(datapin); // dht11
float t = dht.temperature;
float h = dht.humidity;
serial.print(temperature = );
serial.print(t);
serial.print( c | );
serial.print(humidity = );
serial.print(h);
serial.println( % );
delay(2000);
在启用睡眠模式之前，我们正在打印“arduino: - i am going for a nap”并使内置led为低电平。之后，在代码中使用下面提到的命令启用arduino睡眠模式。
下面的代码启用arduino的空闲周期性睡眠模式，并提供8秒的睡眠。它将adc、定时器、spi、usart、2线接口转为off状态。
然后它会在8秒后自动从睡眠中唤醒arduino并打印出“arduino:- hey i just woke up”。
serial.println(arduino:- i am going for a nap);
delay(1000);
digitalwrite(led_builtin,low);
lowpower.idle(sleep_8s, adc_off, timer2_off, timer1_off, timer0_off,
spi_off, usart0_off, twi_off);
serial.println(arduino:- hey i just woke up);
serial.println();
delay(2000);
}
因此，通过使用此代码，arduino将在一分钟内唤醒24秒，并在36秒的剩余时间内保持睡眠状态，这将显着降低arduino气象站的功耗。
因此，如果我们将arduino与睡眠模式一起使用，我们可以将设备运行时间显著增加。
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今天我们将了解arduino睡眠模式（sleep mode）并使用ammeter演示功耗。 arduino睡眠模式也称为arduino省电模式（power save mode）或arduino待机模式（standby mode）。
arduino睡眠模式
睡眠模式允许用户停止或关闭微控制器中未使用的模块，从而显着降低功耗。 arduino uno、arduino nano和pro-mini配备了atmega328p，它有一个欠压检测器（bod），用于监控睡眠模式时的电源电压。
atmega328p有六种睡眠模式：
要进入任何睡眠模式，我们需要在睡眠模式控制寄存器（smcr.se）中启用睡眠位。然后，睡眠模式选择位选择idle、adc noise reduction、power-down、power-save、standby和external standby的睡眠模式。
内部或外部arduino中断或复位可以将arduino从睡眠模式唤醒。
空闲（idle）模式
要进入空闲休眠模式，请写入控制器“000”的sm [2,0]位。此模式停止cpu，但允许spi、2线串行接口、usart、看门狗、计数器、模拟比较器工作。空闲模式基本上停止clkcpu和clkflash。通过使用外部或内部中断，可以随时唤醒arduino。
空闲睡眠模式的arduino代码：
lowpower.idle(sleep_8s, adc_off, timer2_off, timer1_off, timer0_off, spi_off, usart0_off, twi_off);
有一个用于在arduino中设置各种低功耗模式的库。因此，首先从给定链接下载并安装库，然后使用上面的代码将arduino置于空闲睡眠模式。通过使用上面的代码，arduino将进入8秒的睡眠状态并自动唤醒。正如您在代码中所看到的，空闲模式会关闭所有定时器、spi、usart和twi（2线接口）。
adc降噪模式（adc noise reduction）
要使用此睡眠模式，请将sm [2,0]位写入“001”。该模式会停止cpu，但允许adc、外部中断、usart、2线串行接口、看门狗和计数器运行。 adc降噪模式基本上停止clkcpu、clki / o和clkflash。我们可以通过以下方法从adc降噪模式唤醒控制器：
● 外部复位
● 看门狗系统复位
● 看门狗中断
● 欠压复位
● 2线串行接口地址匹配
● int上的外部电平中断
● 引脚更改中断
● 定时器/计数器中断
● spm / eeprom就绪中断
掉电模式（power-down mode）
掉电模式会停止所有生成的时钟，并且只允许异步模块的操作。可以通过将sm [2,0]位写入'010'来启用它。在此模式下，外部振荡器关闭，但2线串行接口、看门狗和外部中断继续运行。它只能通过以下方法之一禁用：
● 外部复位
● 看门狗系统复位
● 看门狗中断
● 欠压复位
● 2线串行接口地址匹配
● int上的外部电平中断
● 引脚更改中断
用于掉电周期模式的arduino代码：
lowpower.powerdown(sleep_8s, adc_off, bod_off);
该代码用于打开省电模式。通过使用上面的代码，arduino将进入8秒的睡眠状态并自动唤醒。
我们还可以使用具有中断的掉电模式，其中arduino将进入休眠状态，但仅在提供外部或内部中断时才会唤醒。
用于掉电中断模式的arduino代码：
void loop()
{
// allow wake up pin to trigger interrupt on low.
attachinterrupt(0, wakeup, low);
lowpower.powerdown(sleep_forever, adc_off, bod_off);
// disable external pin interrupt on wake up pin.
detachinterrupt(0);
// do something here
}
省电模式（power-save）
要进入省电模式，我们需要将sm [2,0]引脚写入'011'。该睡眠模式类似于掉电模式，只有一个例外，即如果启用定时器/计数器，即使在睡眠时它也将保持运行状态。可以使用定时器溢出唤醒设备。
如果您没有使用时间/计数器，建议使用掉电模式而不是省电模式。
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#include
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dht dht;
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}
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float t = dht.temperature;
float h = dht.humidity;
serial.print(temperature = );
serial.print(t);
serial.print( c | );
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delay(2000);
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然后它会在8秒后自动从睡眠中唤醒arduino并打印出“arduino:- hey i just woke up”。
serial.println(arduino:- i am going for a nap);
delay(1000);
digitalwrite(led_builtin,low);
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spi_off, usart0_off, twi_off);
serial.println(arduino:- hey i just woke up);
serial.println();
delay(2000);
}
因此，通过使用此代码，arduino将在一分钟内唤醒24秒，并在36秒的剩余时间内保持睡眠状态，这将显着降低arduino气象站的功耗。
因此，如果我们将arduino与睡眠模式一起使用，我们可以将设备运行时间显著增加。
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