STC15F单片机RC电路测电压方法与实战

"这篇文档介绍了一个使用STC15F104单片机通过RC充放电方式来实现电压测量的低成方案，并利用虚拟串口进行数据传输。" 在电子工程领域，有时需要在没有集成模拟数字转换器(ADC)的微控制器(MCU)上测量外部电压。STC15F104是一款1T架构的单片机，它支持OPEN-DRAIN模式的I/O口，这使得我们可以通过简单的硬件和软件设计来实现电压测量。本文档详细阐述了如何利用RC电路和单片机的定时器功能来达成这一目标。 首先，RC电路由一个电阻(R)和一个电容(C)组成，它能用来进行电压采样。在测量过程中，电阻一端连接外部待测电压，另一端连接到单片机的I/O口，电容则用于存储电荷。初始化时，单片机将选定的I/O口设置为OPEN-DRAIN模式，输出低电平使电容放电。接着，设置该口为高电平开始对电容充电，同时启动定时器计数。当电容电压达到门限值（约2V）时，单片机会检测到上升沿并中断，此时停止计时，电容再次被拉低，准备下一次测量。定时器的计数值即代表了RC充电时间。 充电时间T与输入电压Ux、电阻R和电容C的关系由以下公式给出： \[ T = -R \cdot C \cdot \ln\left(1 - \frac{2}{U_x}\right) \] 例如，当输入电压为10V，若电路中R=1KΩ，C=1μF，理论上的充电时间为446μS。实际应用中，需要考虑到电容的温度系数和漏电流，这些因素会影响测量的准确性。为了提高精度，应选择温漂小、漏电小的电容。 通过实验，记录了不同输入电压下的定时器读数和实际充电时间。数据显示，随着输入电压的增加，充电时间减少，两者呈非线性关系。实际项目中，为了得到更精确的电压值，需要进行校准和标定。 最后，测量的数据通过虚拟串口发送，这是单片机与计算机或其他设备通信的一种方式，无需物理串口，而是利用软件模拟实现，降低了硬件需求，增加了系统的灵活性。 总结来说，这篇文档提供了一种适用于低精度要求场景的电压测量方法，借助STC15F104单片机和简单的RC电路，实现了低成本的电压测量，并通过虚拟串口实现了数据的远程传输。这种方法特别适合资源有限的嵌入式系统设计。