開源基于STC單片機內部基準mini電壓表—極簡設計創新制作

ID:123732 · 發表于 2016-10-20 15:32

開源基于STC單片機內部基準（Bandgap voltage reference）mini電壓表—極簡設計創新制作
1.hello-壇友們大家好！今天開源制作一款9.99v量程的電壓表（改變一下電阻和程序可以改為更大量程），只需要單片機數碼管電阻三種4個元件（沒有用到TL431之類的外接基準芯片），極簡設計精簡制作。感覺贊的話在評論區留個評論，謝謝支持，大家的支持就是我發帖的最大動力。
2.利用STC單片機STC15W408AS內部自帶的基準電壓（Bandgap voltage reference）最為參考電壓，用ADC測量出外部輸入的電壓。
3.昨晚奮斗到凌晨把程序改好，今天畫了原理圖，拍了照片。（發帖是一件辛苦的活，請評論一下帖子順便贊）
4.Bandgap voltage reference，常常有人簡單地稱它為Bandgap。最經典的帶隙基準是利用一個與溫度成正比的電壓與一個與溫度成反比的電壓之和，二者溫度系數相互抵消，實現與溫度無關的電壓基準，約為1.25V。因為其基準電壓與硅的帶隙電壓差不多，因而稱為帶隙基準。實際上利用的不是帶隙電壓�，F在有些Bandgap結構輸出電壓與帶隙電壓也不一致。（來自百度百科的解釋）
圖片中沒有測別的電源電壓，測量的是USB的供電電壓

mini電壓表測出來的是4.75v 萬用表測出來的是4.76v

下圖為在實驗板上的布局先插入電阻‘’插座、單片機

數碼管直接壓在單片機上插入實驗板（焊接過程自行腦補）

下圖為PADS畫的原理圖,附件中有原版。

看過留個評論謝謝！

/********************************************/
//2016.10.20日 1：01編寫完成
//作者：劉海龍（讀單片機內部BandGap基準電壓值參考的STC官網程序)
//硬件：STC15W408AS+3位共陰數碼管+2個10K的電阻（1/4w）
//晶振無說明的情況選12M
//測量口P1.7
#include <STC15W.h>
#include <intrins.h>
#include<4LED_YIN.H>//數碼管驅動顯示程序
#include <BandGap.H>//包含讀單片機內部BandGap基準電壓值
/********************************/
void main (void)
{ Delay20ms();//待系統穩定
InitADC();//初始化ADC
P1M1=0X80;//P1.7高阻輸入
init();//IO口設置初始化
while (1)
{
ShowResult(7);//顯示通道P1.7的測量值、單位為毫伏
disp(); //數碼管顯示電壓值
}
}

復制代碼

ID:66416 · 發表于 2021-7-13 01:21

@樓主，過來幫忙看一下，為什么我用的共陽極的，改了程序還是沒有顯示：
一、原理圖：
二、STC15ADC.c
/********************************************/
//2016.10.20日 1：01編寫完成
//作者：劉海龍（讀單片機內部BandGap基準電壓值參考的STC官網程序)
//硬件：STC15W408AS+3位共陰數碼管+2個10K的電阻（1/4w）
//晶振無說明的情況選12M
//測量口P1.3
#include <STC15W.h>
#include <intrins.h>
#include<4LED_YIN.H>//數碼管驅動顯示程序
#include <BandGap.H>//包含讀單片機內部BandGap基準電壓值
/********************************/
void main (void)
{ Delay20ms();//待系統穩定
InitADC();//初始化ADC
P1M1=0X08;//P1.3高阻輸入
   init();//IO口設置初始化
while (1)
{
      ShowResult(3);//顯示通道P1.3的測量值、單位為毫伏
      disp(); //數碼管顯示電壓值
}
}

三、4LED_YIN.H
/***********四位共陰數碼管驅動程序************/
//stc15w單片機
//1在主程序前加上初始化init（）；程序
//2硬件連接變動時需修改下面的參數
sbit H1 = P1^0;//設置第1位數碼管陽極連接的I/O口
sbit H2 = P1^1;//設置第2位數碼管陽極連接的I/O口
sbit H3 = P1^2;//設置第3位數碼管陽極連接的I/O口
//sbit H4 = P1^7;//設置第4位數碼管陽極連接的I/O口
sbit a = P3^7;
sbit b = P3^6;
sbit c = P3^5;
sbit d = P3^4;
sbit e = P3^3;
sbit f = P3^2;
sbit g = P3^1;
sbit dp = P3^0;
unsigned char PWM;//顯示亮度
unsigned int v;//定義測量電壓變量
#define P1M0SET 0x00 //設置I/O口工作方式//00000000（左到右，高到低位）
#define P1M1SET 0x00 //設置I/O口工作方式//00000000
#define P3M0SET 0xFF //設置I/O口工作方式//11111111
#define P3M1SET 0x00 //設置I/O口工作方式//00000000
/*****以上定義需要根據實際硬件情況更改******/
#define light 9    //設置LED顯示的亮度（值域：1~9）
#define DELAY_L 12 //設置每一個點顯示的時間長度（1~20）
/********* 延時函數 ***************/
void delay (unsigned int a){ // 用于點掃描的延時
unsigned int i;
while( a-- != 0){
for(i = 0; i < DELAY_L; i++);
}
}
/*********************************************************************************************/
unsigned char code disdata[]={0x03,0x9f,0x25,0x0d,0x99,0x49,0x41,0x1f,0x01,0x09}; //顯示0~9的段碼

//數碼管:負向位置;共陽極;負向連接

void dis_off (void){
P3 = P3M0SET; //關所有顯示
P1 = ~P1M0SET;
delay(10-PWM);
}
/*********************************************************************************************/
void displayHH1 (unsigned char q){ //第1位數碼管顯示程序
unsigned char i;
i = q & 0x7F;
if(i == 0x7F){
H1 = 0;a = 0;}delay(PWM);dis_off();
i = q & 0xBF;
if(i == 0xBF){
H1 = 0;b = 0;}delay(PWM);dis_off();
i = q & 0xDF;
if(i == 0xDF){
H1 = 0;c = 0;}delay(PWM);dis_off();
i = q & 0xEF;
if(i == 0xEF){
H1 = 0;d = 0;}delay(PWM);dis_off();
i = q & 0xF7;
if(i == 0xF7){
H1 = 0;e = 0;}delay(PWM);dis_off();
i = q & 0xFB;
if(i == 0xFB){
H1 = 0;f = 0;}delay(PWM);dis_off();
i = q & 0xFD;
if(i == 0xFD){
H1 = 0;g = 0;}delay(PWM);dis_off();
i = q & 0xFE;
if(i == 0xFE){
H1 = 0;dp = 0;}delay(PWM);dis_off();
}
/*********************************************************************************************/
void displayHH2 (unsigned char q){ //第2位數碼管顯示程序
unsigned char i;
i = q & 0x7F;
if(i == 0x7F){
H2 = 0;a = 0;}delay(PWM);dis_off();
i = q & 0xBF;
if(i == 0xBF){
H2 = 0;b = 0;}delay(PWM);dis_off();
i = q & 0xDF;
if(i == 0xDF){
H2 = 0;c = 0;}delay(PWM);dis_off();
i = q & 0xEF;
if(i == 0xEF){
H2 = 0;d = 0;}delay(PWM);dis_off();
i = q & 0xF7;
if(i == 0xF7){
H2 = 0;e = 0;}delay(PWM);dis_off();
i = q & 0xFB;
if(i == 0xFB){
H2 = 0;f = 0;}delay(PWM);dis_off();
i = q & 0xFD;
if(i == 0xFD){
H2 = 0;g = 0;}delay(PWM);dis_off();
i = q & 0xFE;
if(i == 0xFE){
H2 = 0;dp = 0;}delay(PWM);dis_off();
}
/*********************************************************************************************/
void displayHH3 (unsigned char q){ //第3位數碼管顯示程序
unsigned char i;
i = q & 0x7F;
if(i == 0x7F){
H3 = 0;a = 0;}delay(PWM);dis_off();
i = q & 0xBF;
if(i == 0xBF){
H3 = 0;b = 0;}delay(PWM);dis_off();
i = q & 0xDF;
if(i == 0xDF){
H3 = 0;c = 0;}delay(PWM);dis_off();
i = q & 0xEF;
if(i == 0xEF){
H3 = 0;d = 0;}delay(PWM);dis_off();
i = q & 0xF7;
if(i == 0xF7){
H3 = 0;e = 0;}delay(PWM);dis_off();
i = q & 0xFB;
if(i == 0xFB){
H3 = 0;f = 0;}delay(PWM);dis_off();
i = q & 0xFD;
if(i == 0xFD){
H3 = 0;g = 0;}delay(PWM);dis_off();
i = q & 0xFE;
if(i == 0xFE){
H3 = 0;dp = 0;}delay(PWM);dis_off();
}
void diplay_data (unsigned char l,unsigned char q){
switch (l){//顯示的數碼管位置
case 1://
displayHH1(q); //將顯示數據送入
break;//
case 2://
displayHH2(q); //將顯示數據送入
break;//
case 3://
displayHH3(q); //將顯示數據送入
break;//
// case 4://
// displayHH4(q); //將顯示數據送入
// break;//

}
}

/*****************IO口初始化**************************/
void init (void){
P3M1=P3M1SET;
P3M0=P3M0SET;
P1M0=P1M0SET;
P1M1=P1M1SET;
dis_off();
PWM = light;}
/*******************************************/
/******************顯示程序*************************/
void disp(){
unsigned int i;
for(i=0;i<50;i++){
diplay_data (1,disdata[v/1000]+0x80);
diplay_data (2,disdata[v%1000/100]);
diplay_data (3,disdata[v%100/10]);
}
}

四、BandGap.H
//內部BandGap為基準測電壓
//-----------------------------------------
#define  uchar unsigned char
#define uint  unsigned int
unsigned int v;
//ADC相關設定參數
#define ADC_POWER 0x80          //ADC電源控制位
#define ADC_FLAG 0x10          //ADC完成標志
#define ADC_START 0x08          //ADC起始控制位
#define ADC_SPEEDLL 0x00          //540個時鐘
#define ADC_SPEEDL  0x20          //360個時鐘
#define ADC_SPEEDH  0x40          //180個時鐘
#define ADC_SPEEDHH 0x60          //90個時鐘
//-----------------------------------------
//BandGap相關參數
//注意:需要在下載代碼時選擇"在ID號前添加重要測試參數"選項,才可在程序中獲取此參數
//#define ID_ADDR_ROM 0x03f7    //1K程序空間的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0x07f7    //2K程序空間的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0x0bf7    //3K程序空間的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0x0ff7    //4K程序空間的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0x13f7    //5K程序空間的MCU
#define ID_ADDR_ROM 0x1ff7    //8K程序空間的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0x27f7    //10K程序空間的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0x2ff7    //12K程序空間的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0x3ff7    //16K程序空間的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0x4ff7    //20K程序空間的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0x5ff7    //24K程序空間的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0x6ff7    //28K程序空間的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0x7ff7    //32K程序空間的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0x9ff7    //40K程序空間的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0xbff7    //48K程序空間的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0xcff7    //52K程序空間的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0xdff7    //56K程序空間的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0xeff7    //60K程序空間的MCU

//-----------------------------------------
//聲明

void Delay20ms() //@12.000MHz
{
unsigned char i, j, k;

_nop_();
_nop_();
i = 1;
j = 234;
k = 113;
do
{
do
{
while (--k);
} while (--j);
} while (--i);
}

/*----------------------------
初始化ADC
----------------------------*/
void InitADC()
{
   P1ASF = 0x00;                //不設置P1口為AD口
ADC_RES = 0;                   //清除結果寄存器
ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_SPEEDLL;
Delay20ms();
}
/*----------------------------
讀取ADC結果
----------------------------*/
uint GetADCResult(uchar ch)
{
uint ADC_10BIT_RES;
ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_SPEEDLL | ch | ADC_START;
_nop_();                      //等待4個NOP
_nop_();
_nop_();
_nop_();
while (!(ADC_CONTR & ADC_FLAG));//等待ADC轉換完成
ADC_CONTR &= ~ADC_FLAG;       //關閉 ADC
ADC_10BIT_RES=ADC_RES;    //得到高8位
ADC_10BIT_RES<<=2;
ADC_10BIT_RES+=ADC_RESL;    //得到低2位
return ADC_10BIT_RES;                //返回ADC結果

}

/*----------------------------
發送ADC結果
----------------------------*/
void ShowResult(uchar ch)
{
uint adc_res10,//測量設定通道adc值
bandgap,    //bandgap預儲存校準值，單位毫伏
adc_9gallery_res; //測量第九通道（bandgap）值
float power_voltage,       //系統供電電壓，單位毫伏
ADC_voltage;    //設定通道電壓值，單位毫伏

uchar  code *cptr; //定義ROM(代碼)區指針
//uchar  idata *iptr;//定義RAM(內存)區指針

cptr = ID_ADDR_ROM;       //從程序區讀取BandGap電壓值(單位:毫伏mV)
bandgap=*cptr++;
bandgap<<=8;
bandgap+=*cptr;
/*iptr = ID_ADDR_RAM;       //從內存區讀取BandGap電壓值(單位:毫伏mV)
bandgap=*iptr++;             //兩種方法結果一樣，上面的方法需要在下載式勾選"在ID號前添加重要測試參數"選項,才可在程序中獲取此參數
bandgap<<=8;                //下面的方法不需要
bandgap+=*iptr; */
//測量設定通道adc值
ADC_RES = 0;                   //清除結果寄存器
P1ASF = 0x08;                //設置P1.3口為AD口
GetADCResult(ch);
GetADCResult(ch);                //讀三次獲得穩定
adc_res10= GetADCResult(ch);
//測量第九通道（bandgap）值
ADC_RES = 0;                   //清除結果寄存器
P1ASF = 0x00;                //設置讀第九通道
GetADCResult(0);                //測bandgap時，調用此函數時通道數只能填0
GetADCResult(0);                //讀三次獲得穩定
adc_9gallery_res=GetADCResult(0);
//計算系統供電電壓
power_voltage=(float)bandgap*1024/adc_9gallery_res;
//計算ADC通道測得電壓值
ADC_voltage=(float)bandgap*adc_res10/adc_9gallery_res;
v=ADC_voltage;
v=v*2;
}

ID:123732 · 發表于 2016-10-20 16:39

下載時要勾選圖片中紅色圈內的選項

ID:98618 · 發表于 2016-10-20 19:52

電路還是很簡潔的，stc的內部基準不知道精度怎么樣。先收藏備用了，對了樓主你那個原理圖還漂亮請教下是用什么軟件做的啊？

ID:123732 · 發表于 2016-10-20 21:13

taoran 發表于 2016-10-20 19:52
電路還是很簡潔的，stc的內部基準不知道精度怎么樣。先收藏備用了，對了樓主你那個原理圖還漂亮請教下是用 ...

用的PADS9.5畫的

ID:126608 · 發表于 2016-11-3 04:02

做出來了，引腳可以任意改，非常好用。

ID:69271 · 發表于 2016-11-3 14:50

這個做和不錯。

ID:143203 · 發表于 2016-11-15 10:44

并沒有sch原理圖，，。

ID:143203 · 發表于 2016-11-15 10:45

尚尚網發表于 2016-11-3 14:50
這個做和不錯。

你下載的文件有原理圖么，有的話郵一份1218946827 企鵝

ID:69271 · 發表于 2016-11-15 16:18

Y!NG 發表于 2016-11-15 10:45
你下載的文件有原理圖么，有的話郵一份1218946827 企鵝

我看過刪了。

ID:69271 · 發表于 2016-11-15 16:19

Y!NG 發表于 2016-11-15 10:45
你下載的文件有原理圖么，有的話郵一份1218946827 企鵝

http://c.51hei.com/d/forum/201610/20/152000q1w7oikbv1bo2oek.png、
上面不上有嗎？

ID:148068 · 發表于 2016-11-15 17:05

感謝樓主分享

ID:123732 · 發表于 2016-11-15 17:35

Y!NG 發表于 2016-11-15 10:44
并沒有sch原理圖，，。

有的，你解壓出來后有個ADC.sch文件就是，之前是手工畫的圖，后來改成電腦畫的了。

ID:148440 · 發表于 2016-11-18 16:03

頂一頂，下載

ID:135950 · 發表于 2016-11-18 16:27

這是好東西啊，收藏起來先。。。

ID:99130 · 發表于 2016-11-20 21:32

Y!NG 發表于 2016-11-15 10:45
你下載的文件有原理圖么，有的話郵一份1218946827 企鵝

上面有圖直接復制一份不就好了又不需要你改

ID:99130 · 發表于 2016-11-20 21:33

只有我一個人覺得很浪費嗎？？？那么多IO口都沒用。不知道精度怎么樣

ID:108508 · 發表于 2016-11-25 21:01

很好，收藏了！

ID:161954 · 發表于 2017-1-16 08:20

非常棒，我也要學著做一個裝在電源上。

ID:84565 · 發表于 2017-3-21 19:59

頂貼了，下載下來看看，嘿嘿

ID:183837 · 發表于 2017-3-27 15:35

求附件內容

ID:184936 · 發表于 2017-3-30 22:23

正好學習，能郵到，O(∩_∩)O謝謝

ID:185829 · 發表于 2017-4-20 19:53

精簡的設計，精度0.5mv嗎

ID:123732 · 發表于 2017-4-21 12:18

nnq 發表于 2017-4-20 19:53
精簡的設計，精度0.5mv嗎

精度沒有那么高，兩個分壓電阻也有誤差的。

ID:129858 · 發表于 2017-4-24 22:04

這個的頂起來啊，這么好的源碼

ID:99130 · 發表于 2017-4-29 18:54

怎么修改測量范圍？具體辦法是？

ID:123732 · 發表于 2017-4-30 23:03

越快樂越墮落發表于 2017-4-29 18:54
怎么修改測量范圍？具體辦法是？

兩個電阻串聯分壓原理，改變兩個電阻的比值可以改變分壓多少，從而改變量程。

ID:99130 · 發表于 2017-5-2 18:50

劉海龍發表于 2017-4-30 23:03
兩個電阻串聯分壓原理，改變兩個電阻的比值可以改變分壓多少，從而改變量程。

程序如何修改呢

ID:123732 · 發表于 2017-5-2 22:34

越快樂越墮落發表于 2017-5-2 18:50
程序如何修改呢

具體修改方法見圖片

ID:55565 · 發表于 2017-5-3 16:27

很好，不錯學習下。

ID:195456 · 發表于 2017-5-3 17:41

贊一個，給力

ID:99130 · 發表于 2017-5-4 11:11

劉海龍發表于 2017-5-2 22:34
具體修改方法見圖片

這樣就可以了？數碼管的百位會不會亂碼？是繼續用三位數碼管嗎？如果是，那么小數點的位移怎么解決？比如測的電壓為30.5v時。

ID:195950 · 發表于 2017-5-4 14:55

劉海龍發表于 2017-5-2 22:34
具體修改方法見圖片

我理解能力有問題！一直很蒙你直接說量程到30V要怎么修改這樣好明白一點

ID:123732 · 發表于 2017-5-4 22:32

本帖最后由劉海龍于 2017-5-4 22:39 編輯

人工智能威力發表于 2017-5-4 14:55
我理解能力有問題！一直很蒙你直接說量程到30V要怎么修改這樣好明白一點

電阻R2改為2k，程序中的v=v*2改為v=v*6顯示程序也需要改為下面的這樣/******************顯示程序*************************/
void disp(){
unsigned int i;
for(i=0;i<50;i++){
diplay_data (1,disdata[v/10000]);
diplay_data (2,disdata[v%10000/1000]+0x80);
diplay_data (3,disdata[v%1000/100]);
}
}

ID:123732 · 發表于 2017-5-4 22:38

越快樂越墮落發表于 2017-5-4 11:11
這樣就可以了？數碼管的百位會不會亂碼？是繼續用三位數碼管嗎？如果是，那么小數點的位移怎么解決？比如 ...

/******************顯示程序*************************/
void disp(){
unsigned int i;
for(i=0;i<50;i++){
diplay_data (1,disdata[v/10000]);
diplay_data (2,disdata[v%10000/1000]+0x80);
diplay_data (3,disdata[v%1000/100]);
}
}

ID:99130 · 發表于 2017-5-5 14:05

劉海龍發表于 2017-5-4 22:38
/******************顯示程序*************************/
void disp(){
unsigned int i;

還請詳細說一下，我不太懂你的意思，謝謝

ID:200118 · 發表于 2017-5-12 21:52

謝謝分享，學習一下

ID:200118 · 發表于 2017-5-12 21:54

下載學習學習

ID:205616 · 發表于 2017-5-28 14:23

電壓變化公式是什么

ID:205616 · 發表于 2017-5-28 17:20

學習一下

ID:205616 · 發表于 2017-5-28 17:20

很好，值得分享

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