在本文中，英銳恩單片機(jī)開(kāi)發(fā)工程師們分享了使用PIC單片機(jī)開(kāi)發(fā)的汽車電池電壓監(jiān)控器單片機(jī)方案，它可作為汽車電池及其充電系統(tǒng)的電子電壓監(jiān)控系統(tǒng)。只需插入汽車的車載插座，便可在七段LED顯示器上顯示電池端子兩端的瞬時(shí)輸出電壓。

該汽車電池電壓監(jiān)控器單片機(jī)方案使用Microchip的PIC16F1827是該方案的主控芯片，它使用內(nèi)置的固定參考電壓（FVR）模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)電池電壓的非常精確的A/D轉(zhuǎn)換。

汽車電池電壓監(jiān)控器單片機(jī)方案原理和框圖

正如上文所說(shuō)的，這個(gè)方案只是關(guān)于制造一個(gè)精確的數(shù)字電壓表，該電壓表插入汽車的點(diǎn)煙器插座，并顯示電池端子兩端的瞬時(shí)電壓。關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，此設(shè)備測(cè)得的電壓就是電池的實(shí)際輸出電壓。但是，如果引擎已啟動(dòng)或汽車正在行駛，它實(shí)際上會(huì)測(cè)量來(lái)自汽車充電系統(tǒng)（交流發(fā)電機(jī)+整流器）的電池兩端的充電電壓。

PIC16F1827單片機(jī)電路的+ 5V電源使用穩(wěn)壓器IC（例如LM7805）從汽車的電池輸出電壓（通常為+ 12V）獲得。電池端子電壓通過(guò)PIC16F1827的ADC通道測(cè)量。選擇PIC16F1827內(nèi)部的FVR模塊可得出4.096 V的穩(wěn)定正基準(zhǔn)電壓，以實(shí)現(xiàn)精確的A/D轉(zhuǎn)換。在饋入ADC通道之前，使用分壓器網(wǎng)絡(luò)將電池輸出電壓縮小至參考電壓以下。測(cè)量的瞬時(shí)電池電壓顯示在4位七段式LED顯示屏上。

該方案的電路圖如下所示。PIC16F1827單片機(jī)使用AN4 ADC通道來(lái)測(cè)量汽車電池端子之間的電壓。ADC輸入通道上的R1和R2電阻創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單的分壓器網(wǎng)絡(luò)，以按比例縮小電池正端的輸入電壓。AN4的最大可測(cè)量輸入電壓為4.096 V（通過(guò)內(nèi)部4.096 V參考電壓進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換來(lái)限制）。因此，可以通過(guò)以下等式獲得在沒(méi)有A/D飽和的情況下可以測(cè)量的最大輸入電壓（V Battery），

4.096 V = R2 * V電池 /（R1+R2）或 V電池=16.93V。

只需降低R2的值即可增加輸入電壓的范圍。5.1 V齊納二極管與R2并聯(lián)放置，以防止單片機(jī)ADC通道上的電壓超過(guò)5.1V。否則，任何意外的高輸入電壓都可能永久損壞單片機(jī)端口。

測(cè)得的電壓顯示在4位七段LED顯示屏上（共陰極）。七個(gè)段（ag）和小數(shù)點(diǎn)（DP）通過(guò)PIC16F1827的PORTB驅(qū)動(dòng)。單片機(jī)使用內(nèi)部時(shí)鐘源以500 KHz運(yùn)行。ULN2003達(dá)林頓陣列為七個(gè)分段LED模塊的每個(gè)公共陰極提供電流吸收器。

我們可以使用LM7805穩(wěn)壓器IC從汽車的車載插座（12 V輸出）獲得+5 V穩(wěn)壓電源。此外，你也可以使用USB車載充電器來(lái)實(shí)現(xiàn)此目的。USB端口具有4個(gè)引腳（+5 V，D +，D-和Gnd）。在車載充電器中，D +和D-引腳無(wú)用。因此，我打開(kāi)了USB車載充電器，將輸出D +引腳與電路的其余部分?jǐn)嚅_(kāi)，然后將其重新連接至電池的+12 V輸入。現(xiàn)在，我們?cè)谲囕d充電器的USB端口引腳中具有+5 V，Gnd，電池端子電壓和D-。然后，我使用USB-A公對(duì)B公適配器將這些信號(hào)線連接到單片機(jī)電路板上。

該方案的固件是在mikroC Pro中為PIC編譯器開(kāi)發(fā)的。下面描述了從10位ADC輸出（數(shù)字，DN）獲得輸入電壓的公式。

V電池 = V ADC，IN *（R1 + R2/R2）= 4.13 * V ADC，IN

ADC的分辨率= 4.096/1024 = 4 mV/DN

V ADC，IN = DN * 4（mV）=> V電池 = 4.13 * 4 * DN（mV）= 0.0165 * DN（V）

使用內(nèi)部基準(zhǔn)電壓進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換需要配置FVRCON和ADCON1寄存器。用于PIC編譯器的  mikroC Pro提供了一個(gè)用于A/D轉(zhuǎn)換的庫(kù)，但是默認(rèn)情況下它使用電源電壓V DD作為轉(zhuǎn)換的正參考。因此，mikroC Pro for PIC的內(nèi)置ADC庫(kù)對(duì)于我們的情況沒(méi)有用，我們需要編寫(xiě)自己的ADC子程序。源代碼如下：

汽車電池電壓監(jiān)控器單片機(jī)方案源碼.zip

以上就是英銳恩單片機(jī)開(kāi)發(fā)工程師分享的汽車電池電壓監(jiān)控器單片機(jī)方案。英銳恩專注單片機(jī)應(yīng)用方案設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，提供8位單片機(jī)、16位單片機(jī)、32位單片機(jī)、運(yùn)算放大器和模擬開(kāi)關(guān)。