对于长时间不关闭而连续运行的设备而言，功耗是一个关键问题。因此，要克服此问题，几乎每个控制器都带有睡眠模式，该模式可帮助开发人员设计电子产品以实现最佳功耗。睡眠模式通过关闭未使用的模块将设备置于省电模式。
之前我们已经解释了ESP8266的节电模式。今天，我们将学习Arduino睡眠模式，并通过使用Ammeter演示功耗。Arduino睡眠模式也称为Arduino省电模式或Arduino待机模式。
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，从而大大降低了功耗。Arduino UNO，Arduino Nano和Pro-mini随附ATmega328P，并且具有欠压检测器（BOD），可在睡眠模式时监视电源电压。
ATmega328P有六种睡眠模式：
要进入任何睡眠模式，我们需要启用睡眠模式控制寄存器（SMCR.SE）中的睡眠位。然后，睡眠模式选择位在空闲，ADC降噪，掉电，省电，待机和外部待机之间选择睡眠模式。
内部或外部Arduino中断或复位可以将Arduino从睡眠模式唤醒。
空闲模式
要进入空闲睡眠模式，请写控制器000的SM位。此模式停止CPU，但允许SPI，2线串行接口，USART，看门狗，计数器，模拟比较器运行。空闲模式基本上停止了CLK CPU和CLK FLASH。通过使用外部或内部中断，可以随时唤醒Arduino。
用于空闲睡眠模式的Arduino代码：
LowPower.idle（SLEEP_8S，ADC_OFF，TIMER2_OFF，TIMER1_OFF，TIMER0_OFF，SPI_OFF，USART0_OFF，TWI_OFF）;
在arduino中有一个用于设置各种低功耗模式的库。因此，首先从给定的链接下载并安装库，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将进入八秒钟的睡眠状态并自动唤醒。正如您在代码中看到的那样，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
要使用该睡眠模式，将SM位写为001。该模式停止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降噪模式基本上可以停止CLK CPU，CLK I / O和CLK FLASH。我们可以通过以下方法将控制器从 ADC降噪 模式唤醒：
- 外部复位
- 看门狗系统重置
- 看门狗中断
- 掉电复位
- 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/计数器中断
- SPM / EEPROM准备中断
掉电模式
掉电模式将停止所有生成的时钟，并且仅允许异步模块运行。可以通过将SM位写为010来使能。在这种模式下，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。只能通过以下一种方法禁用它：
- 外部复位
- 看门狗系统重置
- 看门狗中断
- 掉电复位
- 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
掉电定期模式的Arduino代码：
LowPower.powerDown（SLEEP_8S，ADC_OFF，BOD_OFF）;
该代码用于打开掉电模式。通过使用上面的代码，Arduino将进入八秒钟的睡眠状态并自动唤醒。
我们还可以将掉电模式与中断一起使用，在该模式下，Arduino会进入睡眠状态，但仅在提供外部或内部中断时才唤醒。
掉电中断模式的Arduino代码：
void loop（） { //允许唤醒引脚在低电平时触发中断。 attachInterrupt（0，唤醒，LOW）; LowPower.powerDown（SLEEP_FOREVER，ADC_OFF，BOD_OFF）; //禁止唤醒引脚上的外部引脚中断。 detachInterrupt（0）; //在这里做某事 }
省电模式
要进入省电模式，我们需要将SM引脚写入'011'。该睡眠模式类似于掉电模式，只有一个例外，即如果启用了定时器/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将设备唤醒。
如果您不使用时间/计数器，建议使用掉电模式而不是省电模式。
待机模式
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保持在该模式下运行。为了使能该模式，将SM引脚写入“ 110”。
扩展待机模式
该模式与省电模式相似，只是振荡器一直处于运行状态。当我们将SM引脚写入“ 111”时，器件将进入扩展待机模式。该设备将花费六个时钟周期从扩展待机模式中唤醒。
按照电路图连接电路后，以下是该项目的要求。使用Arduino IDE将睡眠模式代码上传到Arduino。Arduino将进入空闲睡眠模式。然后，检查USB电流表中的电流消耗。否则，您也可以使用钳形表。
所需组件
- Arduino UNO
- DHT11温湿度传感器
- USB电流表
- 面包板
- 连接线
要了解有关将DHT11与Arduino结合使用的更多信息，请点击链接。在这里，我们使用USB Ammeter来测量Arduino在睡眠模式下消耗的电压。
USB电流表
USB电流表是一种即插即用设备，用于测量来自任何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。该器件具有一个与电源引脚串联的0.05ohm电阻器，通过该电阻器可以测量汲取的电流值。该设备带有四个七段显示器，可立即显示所连接设备消耗的电流和电压值。这些值每隔三秒翻转一次。
规范：
- 工作电压范围：3.5V至7V
- 最大额定电流：3A
- 体积小巧，便于携带
- 无需外部电源
应用：
- 测试USB设备
- 检查负载水平
- 调试电池充电器
- 工厂，电子产品和个人使用
电路原理图
在上述设置中，我们将Arduino插入USB电流表以演示Arduino深度睡眠模式。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
最后给出了带有视频的项目的完整代码。
通过包括用于DHT11传感器和所述库中的代码起始 低功率 库。要下载低功耗库，请单击链接。然后，我们定义了DHT11的数据引脚所连接到的Arduino引脚号，并创建了一个DHT对象。
#包括
在 void setup 函数中，我们使用 serial.begin（9600） 启动了串行通信 ， 这里的9600是波特率。我们正在使用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，并将数字写为低电平。
void setup（）{ Serial.begin（9600）; pinMode（LED_BUILTIN，OUTPUT）; digitalWrite（LED_BUILTIN，LOW）; }
在 空循环 功能中，我们将内置LED设为高电平，并从传感器读取温度和湿度数据。在这里， DHT.read11（）; 命令正在从传感器读取数据。计算数据后，我们可以将其保存到任何变量中来检查值。在这里，我们采用了两个浮点型变量 't' 和 'h' 。因此，温度和湿度数据将在串行监视器上串行打印。
void loop（）{ Serial.println（“从DHT11获取数据”）; 延迟（1000）; digitalWrite（LED_BUILTIN，HIGH）; int readData = DHT.read11（dataPin）; // DHT11 浮点数t = DHT.temperature; 浮点h = DHT。湿度; 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，我们先打印 “ Arduino：-我要打个ap”， 然后将内置LED调低。之后，使用代码中下面提到的命令启用Arduino睡眠模式。
下面的代码启用Arduino的 空闲定期睡眠模式 ，并提供八秒钟的睡眠。它将ADC，定时器，SPI，USART，2线接口变为OFF状态。
然后，它会在8秒钟后自动将Arduino从睡眠中唤醒，并显示 “ Arduino：-嘿，我刚醒来”。
Serial.println（“ Arduino：-我要午睡”）; 延迟（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：-嘿，我刚醒来”）; Serial.println（“”）; delay（2000）; }
因此，通过使用此代码，Arduino将在一分钟内仅唤醒24秒，并且将在36秒的其余时间内保持睡眠状态，这将大大降低Arduino气象站的功耗。
因此，如果我们将Arduino与睡眠模式一起使用，我们可以使设备运行时间大约增加一倍。