單片機測量電量需要使用外圍電路進行轉換，常用的是電阻分壓法。電阻分壓法通過電阻分壓形成一個分壓器，輸出電壓與被測電壓成比例。單片機通過adc讀入分壓器輸出值，并根據分壓公式計算被測電壓。分壓電阻阻值選擇應考慮被測電壓范圍和單片機adc分辨率。
如何使用單片機測量電量
測量原理
單片機無法直接測量電量，需要使用外圍電路將電量轉換為數字信號，然后再進行處理。常用的方法是電阻分壓法。
電阻分壓法
電阻分壓法通過使用兩個電阻將被測電壓分壓，形成一個分壓器。分壓比例如下：
Vout = Vin * (R2 / (R1 + R2))
其中：
- Vout 是分壓器輸出電壓
- Vin 是被測電壓
- R1 是分壓器電阻1的阻值
- R2 是分壓器電阻2的阻值
如下圖所示，使用電阻分壓法測量電池電壓：
[單片機電阻分壓法測量電量電路圖]
- 將電阻R1和R2連接到電池兩端形成分壓器。
- 分壓器輸出端Vout連接到單片機的ADC輸入引腳。
- 單片機通過ADC讀入Vout值。
計算
根據電阻分壓公式，可以計算電池電壓：
Vin = Vout * ((R1 + R2) / R2)
代碼實現
以下是用 C 語言實現的單片機電量測量代碼：
#include <avr/io.h> #include <util/delay.h> int main() { // 初始化 ADC ADMUX = (1 << REFS0); // 使用內部基準電壓 ADCSRA = (1 << ADEN) | (1 << ADPS2) | (1 << ADPS1) | (1 << ADPS0); // 啟用 ADC, 設置采樣頻率 while (1) { // 啟動 ADC 轉換 ADCSRA |= (1 << ADSC); // 等待轉換完成 while (ADCSRA & (1 << ADSC)); // 讀取轉換結果 uint16_t adcValue = ADC; // 計算電池電壓 float voltage = adcValue * (5.0 / 1023.0) * ((10000 + 10000) / 10000); // 輸出電池電壓 printf("電池電壓：%.2fV ", voltage); _delay_ms(1000); } return 0; }
注意事項
- 分壓器電阻的阻值需要根據被測電壓范圍和單片機ADC的分辨率選擇。
- 電源電壓不能超過單片機ADC的最大輸入電壓。
- 需要考慮電路中的噪聲和干擾因素，采取適當的抗干擾措施。
