STC15F单片机RC充放电测量电压方法

"STC15F104W单片机通过RC充放电方式利用IO口测量外部电压的方法及应用" STC15F104W是一款1T的单片机，它拥有OPEN-DRAIN模式的IO口，这使得在没有内置模拟数字转换器(ADC)的情况下，可以通过RC充放电技术来测量外部电压。这种技术具有成本低且易于实现的优势。 在RC充放电测量电压的过程中，主要涉及以下步骤： 1. 初始化阶段：设置P3.2（INT0）引脚为OPEN-DRAIN模式，将其输出设为0以对电容进行放电，并配置INT0为上升沿中断。同时，将Timer0配置为16位自动重装定时器，时钟源设置为12T，并开启中断功能。 2. 测量阶段：清除Timer0的计数值（TH0和TL0），将P3.2置为1，开始对电容充电，接着启动Timer0。当INT0检测到上升沿中断时，停止Timer0的计数，将P3.2置为0进行放电。此时，Timer0的计数值就代表了RC充电时间。 MCU在5V供电下，IO口识别“1”的阈值电压约为2V，因此输入电压需高于2V才能有效测量。例如，在4至12.4V的测试范围内，输入电压与RC充电时间的关系可通过以下公式计算： \[ T = -R \cdot C \cdot \ln\left(1 - \frac{2}{U_x}\right) \] 其中，\( U_x \)为输入电压，\( R \)为电阻值，\( C \)为电容值。以10V为例，RC充电时间预计为446uS，实际测量值为447uS。 值得注意的是，由于RC时间与电阻和电容值相关，电阻的温度漂移通常较小，但普通电容器的温度漂移可能较大，因此推荐使用温漂小、漏电流低的电容以提高测量稳定性。 由于电压与RC时间之间的关系是非线性的，实际应用中需要针对特定电路进行校准，以获得更精确的测量结果。在附录1中，列出了不同输入电压下Timer0的读数和对应的时间，可以观察到随着电压增加，充电时间减小的非线性趋势。 这种方法适用于那些对测量精度要求不非常高的应用场景。通过这种方法，开发者可以在不具备内置ADC的单片机上实现基本的电压测量功能，从而扩展了MCU的适用范围。