高精度ADC,OLED实时显示:STM32打造专业级锂电池电压监测
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高精度ADC,OLED实时显示:STM32打造专业级锂电池电压监测
引用
CSDN
1.
https://blog.csdn.net/qq_40431685/article/details/140033351
锂电池作为一种高效的可充电能源,广泛应用于各种便携式电子设备和电动交通工具中。准确监测锂电池电压对于确保电池安全运行、延长电池寿命至关重要。本文将介绍一种基于STM32微控制器的锂电池电压监测系统设计方案,并提供详细的电路图、代码示例和调试步骤,帮助读者快速掌握锂电池电压监测技术。
系统概述
本系统以STM32F103C8T6微控制器为核心,采用分压电路将锂电池电压调整至ADC可测量范围,通过STM32内置的ADC模块采集电压信号,并进行数字滤波处理,最后将测量结果显示在OLED屏幕上。
系统功能:
- 实时监测锂电池电压
- 电池电压过压、欠压报警
- 电池电量百分比显示
- OLED屏幕显示
系统框图:
硬件设计
2.1 电路原理图
以下是系统电路原理图:
2.2 元器件选择
元器件 | 描述 |
---|---|
STM32F103C8T6 | 微控制器 |
锂电池 | 3.7V 锂离子电池 |
OLED显示屏 | 0.96寸 I2C OLED显示屏 |
电阻R1, R2 | 分压电阻,阻值根据电池电压和ADC量程选择 |
LED | 报警指示灯 |
2.3 电路工作原理
- 分压电路: 由电阻R1和R2组成,将锂电池电压分压后送至STM32的ADC输入引脚PA0。
- ADC采集: STM32内置的ADC模块将模拟电压信号转换为数字信号。
- 电压转换: 通过ADC采集到的数字信号,根据分压比例计算出实际电池电压。
- OLED显示: 将测量得到的电池电压、电量百分比等信息显示在OLED屏幕上。
- 报警功能: 当电池电压过高或过低时,点亮LED指示灯进行报警。
软件设计
3.1 ADC初始化
void ADC_Init(void)
{
ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
// 使能ADC1和GPIOA时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
// 配置PA0为模拟输入模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
// 配置ADC参数
ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;
ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);
// 校准ADC
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
ADC_ResetCalibration(ADC1);
while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));
ADC_StartCalibration(ADC1);
while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));
// 使能ADC1
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);
}
3.2 电压采集与转换
float Get_Battery_Voltage(void)
{
uint16_t ADC_Value;
// 读取ADC转换结果
ADC_Value = ADC_GetConversionValue(ADC1);
// 将ADC值转换为电压值
// 注意:这里需要根据实际分压比例进行计算
float Voltage = ADC_Value * (3.3 / 4096) * (R1 + R2) / R2;
return Voltage;
}
3.3 OLED显示
void OLED_Display(float voltage)
{
char str[20];
// 清屏
OLED_Clear();
// 显示电压值
sprintf(str, "Voltage: %.2fV", voltage);
OLED_ShowString(0, 0, str, 1);
// 显示电量百分比
// 注意:这里需要根据电池电压和放电曲线计算电量百分比
uint8_t percent = (voltage - 3.0) / (4.2 - 3.0) * 100;
if (percent > 100) percent = 100;
sprintf(str, "SOC: %d%%", percent);
OLED_ShowString(0, 16, str, 1);
// 刷新屏幕
OLED_Refresh_Gram();
}
3.4 报警功能
void Alarm_Check(float voltage)
{
if (voltage > 4.2)
{
// 电压过高,点亮LED报警
GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_1);
}
else if (voltage < 3.0)
{
// 电压过低,点亮LED报警
GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_1);
}
else
{
// 电压正常,熄灭LED
GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_1);
}
}
3.5 主函数
int main(void)
{
// 初始化时钟、GPIO、ADC、OLED等外设
System_Init();
while (1)
{
// 获取电池电压
float batteryVoltage = Get_Battery_Voltage();
// OLED显示电压值和电量百分比
OLED_Display(batteryVoltage);
// 电压报警检测
Alarm_Check(batteryVoltage);
// 延时一段时间
Delay_ms(100);
}
}
调试步骤
- 按照电路图连接好硬件电路。
- 将代码编译后下载到STM32开发板中。
- 连接锂电池,观察OLED屏幕是否显示电池电压和电量百分比。
- 模拟电池电压过压和欠压情况,观察LED报警功能是否正常。
总结
本文介绍了一种基于STM32的锂电池电压监测系统设计方案,该方案电路简单、成本低、易于实现。通过对锂电池电压进行实时监测,可以有效防止电池过充过放,延长电池使用寿命,提高电池安全性。
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