电路设计:
首先当我们想知道设备还有多少电的时候,我们就需要有一个电压监测电路
通常我们会想到通过两个电阻分压的方式来获取电压,通过两个电阻分压,连接到单片机的ADC引脚。ADC测到的电压,就是锂电池电压的一半
因为锂电池的电压范围大概在2.7V到4.2V之间,所以ADC引脚的电压会在1.35~2.1V之间,不会超过普通单片机的3.3V电压
不过除非通过拨动开关将这部分电路彻底断电,比如平常的通过按键实现开关机,当产品处于关机状态时,我们以为锂电池就不耗电了,其实,通过电路可以发现,锂电池其实还在通过2个10k的电阻耗电
随着时间的推移,该产品放着放着电就减少了,而且当电池电压减少到2.7V以下时,锂电池就可能损坏不能用了
上面电路,就很巧妙的解决了这个问题
BAT_ADC_EN 引脚是单片机的一个普通IO引脚,在设备关机的时候,将引脚拉高,PMOS将电路断开,不让这两个分压电阻消耗电量
ADC值转换成实际电压值
现在我们要使用ADC,读取值
我们需要使用三个函数:
1)ADC_Start 启动ADC
2)ADC_PollForConversion ADC值的转换
3)ADC_GetValue 读取ADC值
u16 Get_Adc_Average(u8 times)
{
u32 temp_val = 0;
u8 t;
for(t = 0; t < times; t++)
{
HAL_ADC_Start(&hadc);
HAL_ADC_PollForConversion(&hadc, 1000);
temp_val += HAL_ADC_GetValue(&hadc);
delay_ms(5);
}
return temp_val / times;
}
但是如果你直接读BAT_ADC引脚是话,你会发现读出来的值并不是电池电压值,那我们读到的是什么值呢?
这就需要看一个特性,就是几位的ADC,在手册上就会给出,例如,STM32的ADC是12位的。另外,还有8位,10位,16位,24位等。
我们用STM32来举例子,stm32读到的ADC值,是从0到4095,当你把ADC引脚接了GND,读到的就是0,当你把ADC引脚接了VDD,读到的就是4095。
4095是怎么来的呢?
前面提到,STM32的ADC是12位的,我们知道,8位的值是从0~255;16位的值,是从0~65535。这两个位的最大值,是我们最为熟悉的。
(怎么算出来的?这问题就又降低到另一个层面了,这里我们说的几位的值,每个位只能是0或者1,比如2位的值,可以表示为00 01 10 11四种不同的值,这是以2进制表示的,转换成十进制就是0 1 2 3,所以得出结论,2位的值可以表示从0~3。同理,3位的值,可以表示十进制的0~7,你可以展开计算一下。4位的值,可以表示0~15,5位的值,可以表示从0~31,同理,你可以得出任意位的值可以表示的范围。)
所以,12位的值,可以表示从0~4095,这就是先在感性上,认识了为什么12位的ADC的值,是从0~4095
将读到的值换算成我们想要的电压值
前面提到了,我们输入GND,读到的值是0,输入VDD,得到的值是4095,那么,当你读到2035的时候,你知道输入电压多少V吗?这个问题,归根接地,就到了数学XY坐标,已知两点坐标值(0,0)(3.3,4095),给出任意X坐标值,求Y值的问题了吧?
BatADCValue=Get_Adc_Average(10); // 获取ADC原始值0~4095
BatValue= (float)BatADCValue * (3.3 / 2048); //得到电压值 为什么是2048?因为电阻分压了,需要再乘2,所以4096就变成了2048
printf("%.1fV\r\n",BatValue);
BatADCValue = BatValue*100; // 把float数据给了int
printf("%dV\r\n",BatADCValue);
到了这里,你就可以简单的通过使用3.3V这个基准电压获取到我们所需要的电池电压
如果想更进一步的学习,那就继续往下看。。。
参考电压是什么
在理想的情况下,我们希望VDD电压一直是3.3V,但是实际上你用万用表量一下你的VDDA的实际电压肯定不会一直稳定在3.300V。或许是2.296V,或许是3.312V。然后你把VDD连接到ADC引脚之后,得到的是4095,也就是,实际上,当你读出4095这个数据的时候,实际的电压值不是你想象中的3.300V。可能你会觉得几毫伏的电压差无所谓,但实际应用中,几毫伏就可能代表很大的实际工况,例如,在一个量程为50克的电子称上。
并且产品在正常使用的过程中,当电池电压小于3.3V时,LDO的输出电压,就不再是3.3V了,随着电池电压的减小,LDO的输出电压也会减小,如果一直使用3.3V作为基准来测量电池电压,就会出现错误,
所以…
我们需要找到单片机的 “内部参考电压”,让我们知道真实的基准电压是多少
通过查看手册,我们找到了这个公式:
VDDA_Value = 3.0*VREFINT_CAL/VREFINT_DATA
这个公式的含义简单介绍一下,
VREFINT_CAL:内部参考电压的校准值
VREFINT_DATA:ADC的通道17,内部参考电压的ADC值
VDDA_Value就是我们所需要的最准确的基准电压
将3.3V替换位VDDA_Value就可以了