基于用Arduino开发板电池电压监测方案

电池有一定的电压限制，如果电压在充电或放电时超出规定的限制，电池的使用寿命就会受到影响或降低。每当我们在项目中使用电池供电时，有时我们需要检查电池的电压电量，确定是否需要充电或更换。本篇文章将帮助您如何使用Arduino开发板监测电池电压。该电池电压指示器可以指示电池状态，并且能够根据电池的不同电压在10段LED光柱上点亮LED。它还将一个LCD连接到Arduino开发板，并在LCD上显示电池电压。

所需的材料

●    Arduino UNO开发板

●    10段LED光柱显示器件

●    LCD液晶显示模块（16 * 2）

●    10K的电位器

●    电阻（10个100ohm; 330ohm）

●    电池（将要被测试）

●    连接导线

●    适用于Arduino的12v适配器

电路原理图

 

使用Arduino和LED光柱显示器件的电池电压指示器电路图

LED光柱显示

LED光柱显示器件采用工业标准尺寸，并且功耗低。光柱根据发光强度进行分类。该产品本身仍然符合RoHS标准。它具有高达2.6V的正向电压。每段功耗为65mW。 LED光柱显示的工作温度为-40℃至80℃。LED光柱显示器件有很多的应用，如音频设备、仪表板和数字读出显示器等。

以下是LED光柱显示器件的引脚图：

 

以下是LED光柱显示器件的引脚配置：

 

Arduino电池电压监测程序

在本文的末尾处给出了完整的Arduino代码。这里我们简单解释代码的一些重要部分。

在这里，我们定义LCD库并指定用于Arduino的LCD引脚。模拟输入取自A4引脚，用于检查电池电压。我们将该值设置为Float，以使电压达到两位小数。

#include

const int rs = 12, en = 13, d4 = A0, d5 = A1, d6 = A2, d7 = A3;

LiquidCrystal lcd(rs, en, d0, d1, d2, d3);

const int analogPin = A4;

float analogValue;

float input_voltage;

以下数组用于将引脚分配给LED光柱显示器件。

int ledPins[] = {

2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11

};       // an array of pin numbers to which LEDs are attached

int pinCount = 10;           // the number of pins (i.e. the length of the array)

 

 

将LCD和模拟引脚（A0、A1、A2、A3）设置为OUTPUT引脚。

void setup()

{

Serial.begin(9600);     //  opens serial port, sets data rate to 9600 bps

lcd.begin(16, 2);       //// set up the LCD's number of columns and rows:

pinMode(A0,OUTPUT);

pinMode(A1,OUTPUT);

pinMode(A2,OUTPUT);

pinMode(A3,OUTPUT);

pinMode(A4,INPUT);

lcd.print("Voltage Level");

}

这里，我们编写一个函数，以一种简单的方式使用LED光柱显示器件，您甚至也可以通过逐一编程来点亮LED，但代码会变得冗长。

void LED_function(int stage)

{

for (int j=2; j<=11; j++)

{

digitalWrite(j,LOW);

}

for (int i=1, l=2; i<=stage; i++,l++)

{

digitalWrite(l,HIGH);

//delay(30);

}

}

在这一部分中，我们使用模拟引脚读取电压值。然后，我们使用模数转换公式将模拟值转换为数字电压值，并在LCD上进一步显示。

//  Conversion formula for voltage

analogValue = analogRead (A4);

Serial.println(analogValue);

delay (1000);

input_voltage = (analogValue * 5.0) / 1024.0;

lcd.setCursor(0, 1);

lcd.print("Voltage= ");

lcd.print(input_voltage);

Serial.println(input_voltage);

delay(100);

根据输入电压的值，我们给出了一些条件来控制LED光柱显示器件。您可以在代码中查看以下条件：

if (input_voltage < 0.50 && input_voltage >= 0.00 )

{

digitalWrite(2, HIGH);

delay (30);

digitalWrite(2, LOW);

delay (30);       // when the voltage is zero or low the 1st LED will indicate by blinking

}

else if (input_voltage < 1.00 && input_voltage >= 0.50)

{

LED_function(2);

}

else if (input_voltage < 1.50 && input_voltage >= 1.00)

{

LED_function(3);

}

else if (input_voltage < 2.00 && input_voltage >= 1.50)

{

LED_function(4);

}

else if (input_voltage < 2.50 && input_voltage >= 2.00)

{

LED_function(5);

}

else if (input_voltage < 3.00 && input_voltage >= 2.50)

{

LED_function(6);

}

else if (input_voltage < 3.50 && input_voltage >= 3.00)

{

LED_function(7);

}

else if (input_voltage < 4.00 && input_voltage >= 3.50)

{

LED_function(8);

}

else if (input_voltage < 4.50 && input_voltage >= 4.00)

{

LED_function(9);

}

else if (input_voltage < 5.00 && input_voltage >= 4.50)

{

LED_function(10);

}

}

 

电池电压指示器的工作

电池电压指示器只需读取Arduino的模拟引脚的值，并使用模数转换（ADC）公式将其转换为数字值即可。 Arduino Uno的ADC具有10位分辨率（所以整数值从0 - 2 ^ 10 = 1024）。 这意味着它将0到5伏的输入电压映射到0到1023之间的整数值。所以如果我们将输入模拟电压anlogValue乘以（5/1024），那么我们就可以得到输入电压的数字值。 在这里，我们学习了如何在Arduino中使用ADC输入。 然后使用该数字值相应地点亮LED光柱显示器件。

编辑：hfy