开源基于STC单片机内部基准mini电压表—极简设计创新制作

ID:123732 · 发表于 2016-10-20 15:32

开源基于STC单片机内部基准（Bandgap voltage reference）mini电压表—极简设计创新制作
1.hello-坛友们大家好！今天开源制作一款9.99v量程的电压表（改变一下电阻和程序可以改为更大量程），只需要单片机数码管电阻三种4个元件（没有用到TL431之类的外接基准芯片），极简设计精简制作。感觉赞的话在评论区留个评论，谢谢支持，大家的支持就是我发帖的最大动力。
2.利用STC单片机STC15W408AS内部自带的基准电压（Bandgap voltage reference）最为参考电压，用ADC测量出外部输入的电压。
3.昨晚奋斗到凌晨把程序改好，今天画了原理图，拍了照片。（发帖是一件辛苦的活，请评论一下帖子顺便赞）
4.Bandgap voltage reference，常常有人简单地称它为Bandgap。最经典的带隙基准是利用一个与温度成正比的电压与一个与温度成反比的电压之和，二者温度系数相互抵消，实现与温度无关的电压基准，约为1.25V。因为其基准电压与硅的带隙电压差不多，因而称为带隙基准。实际上利用的不是带隙电压。现在有些Bandgap结构输出电压与带隙电压也不一致。（来自百度百科的解释）
图片中没有测别的电源电压，测量的是USB的供电电压
电压表 300.jpg

mini电压表测出来的是4.75v 万用表测出来的是4.76v
电压表 301.jpg

下图为在实验板上的布局先插入电阻‘’插座、单片机
电压表 296.jpg

数码管直接压在单片机上插入实验板（焊接过程自行脑补）
电压表 298.jpg

下图为PADS画的原理图,附件中有原版。
ADC测电压原理图.png

看过留个评论谢谢！

/********************************************/
//2016.10.20日 1：01编写完成
//作者：刘海龙（读单片机内部BandGap基准电压值参考的STC官网程序)
//硬件：STC15W408AS+3位共阴数码管+2个10K的电阻（1/4w）
//晶振无说明的情况选12M
//测量口P1.7
#include <STC15W.h>
#include <intrins.h>
#include<4LED_YIN.H>//数码管驱动显示程序
#include <BandGap.H>//包含读单片机内部BandGap基准电压值
/********************************/
void main (void)
{ Delay20ms();//待系统稳定
InitADC();//初始化ADC
P1M1=0X80;//P1.7高阻输入
init();//IO口设置初始化
while (1)
{
ShowResult(7);//显示通道P1.7的测量值、单位为毫伏
disp(); //数码管显示电压值
}
}

复制代码

ID:66416 · 发表于 2021-7-13 01:21

@楼主，过来帮忙看一下，为什么我用的共阳极的，改了程序还是没有显示：
一、原理图：
二、STC15ADC.c
/********************************************/
//2016.10.20日 1：01编写完成
//作者：刘海龙（读单片机内部BandGap基准电压值参考的STC官网程序)
//硬件：STC15W408AS+3位共阴数码管+2个10K的电阻（1/4w）
//晶振无说明的情况选12M
//测量口P1.3
#include <STC15W.h>
#include <intrins.h>
#include<4LED_YIN.H>//数码管驱动显示程序
#include <BandGap.H>//包含读单片机内部BandGap基准电压值
/********************************/
void main (void)
{ Delay20ms();//待系统稳定
InitADC();//初始化ADC
P1M1=0X08;//P1.3高阻输入
   init();//IO口设置初始化
while (1)
{
      ShowResult(3);//显示通道P1.3的测量值、单位为毫伏
      disp(); //数码管显示电压值
}
}

三、4LED_YIN.H
/***********四位共阴数码管驱动程序************/
//stc15w单片机
//1在主程序前加上初始化init（）；程序
//2硬件连接变动时需修改下面的参数
sbit H1 = P1^0;//设置第1位数码管阳极连接的I/O口
sbit H2 = P1^1;//设置第2位数码管阳极连接的I/O口
sbit H3 = P1^2;//设置第3位数码管阳极连接的I/O口
//sbit H4 = P1^7;//设置第4位数码管阳极连接的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;//显示亮度
unsigned int v;//定义测量电压变量
#define P1M0SET 0x00 //设置I/O口工作方式//00000000（左到右，高到低位）
#define P1M1SET 0x00 //设置I/O口工作方式//00000000
#define P3M0SET 0xFF //设置I/O口工作方式//11111111
#define P3M1SET 0x00 //设置I/O口工作方式//00000000
/*****以上定义需要根据实际硬件情况更改******/
#define light 9    //设置LED显示的亮度（值域：1~9）
#define DELAY_L 12 //设置每一个点显示的时间长度（1~20）
/********* 延时函数 ***************/
void delay (unsigned int a){ // 用于点扫描的延时
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}; //显示0~9的段码

//数码管:负向位置;共阳极;负向连接

void dis_off (void){
P3 = P3M0SET; //关所有显示
P1 = ~P1M0SET;
delay(10-PWM);
}
/*********************************************************************************************/
void displayHH1 (unsigned char q){ //第1位数码管显示程序
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位数码管显示程序
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位数码管显示程序
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){//显示的数码管位置
case 1://
displayHH1(q); //将显示数据送入
break;//
case 2://
displayHH2(q); //将显示数据送入
break;//
case 3://
displayHH3(q); //将显示数据送入
break;//
// case 4://
// displayHH4(q); //将显示数据送入
// break;//

}
}

/*****************IO口初始化**************************/
void init (void){
P3M1=P3M1SET;
P3M0=P3M0SET;
P1M0=P1M0SET;
P1M1=P1M1SET;
dis_off();
PWM = light;}
/*******************************************/
/******************显示程序*************************/
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
//内部BandGap为基准测电压
//-----------------------------------------
#define  uchar unsigned char
#define uint  unsigned int
unsigned int v;
//ADC相关设定参数
#define ADC_POWER 0x80          //ADC电源控制位
#define ADC_FLAG 0x10          //ADC完成标志
#define ADC_START 0x08          //ADC起始控制位
#define ADC_SPEEDLL 0x00          //540个时钟
#define ADC_SPEEDL  0x20          //360个时钟
#define ADC_SPEEDH  0x40          //180个时钟
#define ADC_SPEEDHH 0x60          //90个时钟
//-----------------------------------------
//BandGap相关参数
//注意:需要在下载代码时选择"在ID号前添加重要测试参数"选项,才可在程序中获取此参数
//#define ID_ADDR_ROM 0x03f7    //1K程序空间的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0x07f7    //2K程序空间的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0x0bf7    //3K程序空间的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0x0ff7    //4K程序空间的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0x13f7    //5K程序空间的MCU
#define ID_ADDR_ROM 0x1ff7    //8K程序空间的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0x27f7    //10K程序空间的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0x2ff7    //12K程序空间的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0x3ff7    //16K程序空间的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0x4ff7    //20K程序空间的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0x5ff7    //24K程序空间的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0x6ff7    //28K程序空间的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0x7ff7    //32K程序空间的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0x9ff7    //40K程序空间的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0xbff7    //48K程序空间的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0xcff7    //52K程序空间的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0xdff7    //56K程序空间的MCU
//#define ID_ADDR_ROM 0xeff7    //60K程序空间的MCU

//-----------------------------------------
//声明

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;                //不设置P1口为AD口
ADC_RES = 0;                   //清除结果寄存器
ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_SPEEDLL;
Delay20ms();
}
/*----------------------------
读取ADC结果
----------------------------*/
uint GetADCResult(uchar ch)
{
uint ADC_10BIT_RES;
ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_SPEEDLL | ch | ADC_START;
_nop_();                      //等待4个NOP
_nop_();
_nop_();
_nop_();
while (!(ADC_CONTR & ADC_FLAG));//等待ADC转换完成
ADC_CONTR &= ~ADC_FLAG;       //关闭 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结果

}

/*----------------------------
发送ADC结果
----------------------------*/
void ShowResult(uchar ch)
{
uint adc_res10,//测量设定通道adc值
bandgap,    //bandgap预储存校准值，单位毫伏
adc_9gallery_res; //测量第九通道（bandgap）值
float power_voltage,       //系统供电电压，单位毫伏
ADC_voltage;    //设定通道电压值，单位毫伏

uchar  code *cptr; //定义ROM(代码)区指针
//uchar  idata *iptr;//定义RAM(内存)区指针

cptr = ID_ADDR_ROM;       //从程序区读取BandGap电压值(单位:毫伏mV)
bandgap=*cptr++;
bandgap<<=8;
bandgap+=*cptr;
/*iptr = ID_ADDR_RAM;       //从内存区读取BandGap电压值(单位:毫伏mV)
bandgap=*iptr++;             //两种方法结果一样，上面的方法需要在下载式勾选"在ID号前添加重要测试参数"选项,才可在程序中获取此参数
bandgap<<=8;                //下面的方法不需要
bandgap+=*iptr; */
//测量设定通道adc值
ADC_RES = 0;                   //清除结果寄存器
P1ASF = 0x08;                //设置P1.3口为AD口
GetADCResult(ch);
GetADCResult(ch);                //读三次获得稳定
adc_res10= GetADCResult(ch);
//测量第九通道（bandgap）值
ADC_RES = 0;                   //清除结果寄存器
P1ASF = 0x00;                //设置读第九通道
GetADCResult(0);                //测bandgap时，调用此函数时通道数只能填0
GetADCResult(0);                //读三次获得稳定
adc_9gallery_res=GetADCResult(0);
//计算系统供电电压
power_voltage=(float)bandgap*1024/adc_9gallery_res;
//计算ADC通道测得电压值
ADC_voltage=(float)bandgap*adc_res10/adc_9gallery_res;
v=ADC_voltage;
v=v*2;
}

ID:123732 · 发表于 2016-10-20 16:39

下载时要勾选图片中红色圈内的选项

ID:98618 · 发表于 2016-10-20 19:52

电路还是很简洁的，stc的内部基准不知道精度怎么样。先收藏备用了，对了楼主你那个原理图还漂亮请教下是用什么软件做的啊？

ID:123732 · 发表于 2016-10-20 21:13

taoran 发表于 2016-10-20 19:52
电路还是很简洁的，stc的内部基准不知道精度怎么样。先收藏备用了，对了楼主你那个原理图还漂亮请教下是用 ...

用的PADS9.5画的

ID:126608 · 发表于 2016-11-3 04:02

做出来了，引脚可以任意改，非常好用。

ID:69271 · 发表于 2016-11-3 14:50

这个做和不错。

ID:143203 · 发表于 2016-11-15 10:44

并没有sch原理图，，。

ID:143203 · 发表于 2016-11-15 10:45

尚尚网发表于 2016-11-3 14:50
这个做和不错。

你下载的文件有原理图么，有的话邮一份1218946827 企鹅

ID:69271 · 发表于 2016-11-15 16:18

Y!NG 发表于 2016-11-15 10:45
你下载的文件有原理图么，有的话邮一份1218946827 企鹅

我看过删了。

ID:69271 · 发表于 2016-11-15 16:19

Y!NG 发表于 2016-11-15 10:45
你下载的文件有原理图么，有的话邮一份1218946827 企鹅

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

ID:148068 · 发表于 2016-11-15 17:05

感谢楼主分享

ID:123732 · 发表于 2016-11-15 17:35

Y!NG 发表于 2016-11-15 10:44
并没有sch原理图，，。

有的，你解压出来后有个ADC.sch文件就是，之前是手工画的图，后来改成电脑画的了。

ID:148440 · 发表于 2016-11-18 16:03

顶一顶，下载

ID:135950 · 发表于 2016-11-18 16:27

这是好东西啊，收藏起来先。。。

ID:99130 · 发表于 2016-11-20 21:32

Y!NG 发表于 2016-11-15 10:45
你下载的文件有原理图么，有的话邮一份1218946827 企鹅

上面有图直接复制一份不就好了又不需要你改

ID:99130 · 发表于 2016-11-20 21:33

只有我一个人觉得很浪费吗？？？那么多IO口都没用。不知道精度怎么样

ID:108508 · 发表于 2016-11-25 21:01

很好，收藏了！

ID:161954 · 发表于 2017-1-16 08:20

非常棒，我也要学着做一个装在电源上。

ID:84565 · 发表于 2017-3-21 19:59

顶贴了，下载下来看看，嘿嘿

ID:183837 · 发表于 2017-3-27 15:35

求附件内容

ID:184936 · 发表于 2017-3-30 22:23

正好学习，能邮到，O(∩_∩)O谢谢

ID:185829 · 发表于 2017-4-20 19:53

精简的设计，精度0.5mv吗

ID:123732 · 发表于 2017-4-21 12:18

nnq 发表于 2017-4-20 19:53
精简的设计，精度0.5mv吗

精度没有那么高，两个分压电阻也有误差的。

ID:129858 · 发表于 2017-4-24 22:04

这个的顶起来啊，这么好的源码

ID:99130 · 发表于 2017-4-29 18:54

怎么修改测量范围？具体办法是？

ID:123732 · 发表于 2017-4-30 23:03

越快乐越堕落发表于 2017-4-29 18:54
怎么修改测量范围？具体办法是？

两个电阻串联分压原理，改变两个电阻的比值可以改变分压多少，从而改变量程。

ID:99130 · 发表于 2017-5-2 18:50

刘海龙发表于 2017-4-30 23:03
两个电阻串联分压原理，改变两个电阻的比值可以改变分压多少，从而改变量程。

程序如何修改呢

ID:123732 · 发表于 2017-5-2 22:34

越快乐越堕落发表于 2017-5-2 18:50
程序如何修改呢

具体修改方法见图片

ID:55565 · 发表于 2017-5-3 16:27

很好，不错学习下。

ID:195456 · 发表于 2017-5-3 17:41

赞一个，给力

ID:99130 · 发表于 2017-5-4 11:11

刘海龙发表于 2017-5-2 22:34
具体修改方法见图片

这样就可以了？数码管的百位会不会乱码？是继续用三位数码管吗？如果是，那么小数点的位移怎么解决？比如测的电压为30.5v时。

ID:195950 · 发表于 2017-5-4 14:55

刘海龙发表于 2017-5-2 22:34
具体修改方法见图片

我理解能力有问题！一直很蒙你直接说量程到30V要怎么修改这样好明白一点

ID:123732 · 发表于 2017-5-4 22:32

本帖最后由刘海龙于 2017-5-4 22:39 编辑

人工智能威力发表于 2017-5-4 14:55
我理解能力有问题！一直很蒙你直接说量程到30V要怎么修改这样好明白一点

电阻R2改为2k，程序中的v=v*2改为v=v*6显示程序也需要改为下面的这样/******************显示程序*************************/
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 · 发表于 2017-5-4 22:38

越快乐越堕落发表于 2017-5-4 11:11
这样就可以了？数码管的百位会不会乱码？是继续用三位数码管吗？如果是，那么小数点的位移怎么解决？比如 ...

/******************显示程序*************************/
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 · 发表于 2017-5-5 14:05

刘海龙发表于 2017-5-4 22:38
/******************显示程序*************************/
void disp(){
unsigned int i;

还请详细说一下，我不太懂你的意思，谢谢

ID:200118 · 发表于 2017-5-12 21:52

谢谢分享，学习一下

ID:200118 · 发表于 2017-5-12 21:54

下载学习学习

ID:205616 · 发表于 2017-5-28 14:23

电压变化公式是什么

ID:205616 · 发表于 2017-5-28 17:20

学习一下

ID:205616 · 发表于 2017-5-28 17:20

很好，值得分享

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