STM32案例(1S~6S锂电池电压检测)

stm32 adc例程STM32 ADC例程是指在STM32微控制器上使用ADC（模拟数字转换器）进行电压检测的实例程序。

这个例程是非常有用的，因为它可以帮助开发人员更好地理解和掌握STM32微控制器的ADC功能。

要运行STM32 ADC例程，您需要掌握以下一些基本概念：1. ADC初始化：首先要初始化ADC接口，以便将其配置为所需的状态。

2. ADC输入通道选择：ADC能够接收多个不同的输入通道，因此需要选择要使用的通道。

3. ADC采样时间：ADC采样时间会影响输出结果的准确性。

采样时间越短，准确性越高。

4. ADC转换速率：ADC转换速率指的是系统每秒钟执行的转换次数。

通常，较快的转换速率可能会影响ADC准确性。

在运行STM32 ADC例程之前，您需要确认您的硬件环境已经全部搭建完毕。

接下来，您可以按照如下步骤进行操作：1. 配置ADC：首先，您需要选择要使用的ADC以及所希望的采样时间和转换速率。

此外，还需要配置其他参数，例如参考电压和校准方式。

2. 配置输入通道：然后，您需要选择要使用的输入通道。

通道的选择应基于测量需求。

例如，如果您需要测量电池电压，则需要选择与电池相关的通道。

选择通道后，还需要配置其他通道参数，例如增益和偏置。

3. 启动ADC：当您完成ADC配置和通道选择后，就可以启动ADC并开始转换电压信号。

转换结果将以数字格式保存在数据寄存器中。

4. 处理数据: 在ADC执行完转换之后，您将需要处理所获得的数据。

如果您想要可视化或记录数据，您可以使用串口或者其他通信接口将数据输出到计算机或者其他处理设备上。

如果您想要对数据进行实时处理，则可以使用GPIO控制器或其他外设对数据进行处理。

5. 停止ADC: 当您完成所需测量或转换后，您可以停止ADC并将其配置回最初的状态。

综上，STM32 ADC例程作为一款非常实用的程序，可以帮助开发者更好地掌握STM32的ADC功能。

通过了解和应用该例程，开发人员可以更加准确地测量电压波形，有利于设计和优化各种电子系统。

锂电池检测方法锂电池是一种常见的电池类型，广泛应用于手机、笔记本电脑、电动汽车等领域。

然而，由于锂电池在使用过程中可能存在安全隐患，因此对其进行检测是非常重要的。

本文将介绍几种常见的锂电池检测方法，希望能对大家有所帮助。

首先，常见的一种锂电池检测方法是使用电压表进行检测。

通过测量锂电池的电压，可以了解电池的电量情况。

一般来说，锂电池的标称电压为3.7V，当电压低于3.2V时，电池即将耗尽，需要及时充电。

通过电压表检测锂电池的电压，可以及时了解电池的使用情况，避免因电量不足而影响设备的正常使用。

其次，锂电池的内阻检测也是一种常用的检测方法。

内阻是指电池在放电过程中所产生的电阻，是衡量电池性能的重要指标之一。

通过内阻检测，可以了解电池的老化程度以及是否存在损坏。

一般来说，内阻越大，电池的性能就越差。

因此，定期对锂电池进行内阻检测，可以及时发现电池的异常情况，保证设备的安全使用。

另外，温度检测也是一种重要的锂电池检测方法。

锂电池在充放电过程中会产生热量，因此温度的变化可以反映电池的工作状态。

一般来说，锂电池在充电过程中会产生较高的温度，而在放电过程中温度会逐渐降低。

通过监测锂电池的温度变化，可以了解电池是否存在过热的情况，及时采取相应的措施，保证电池的安全使用。

最后，除了以上介绍的几种方法外，还有一些高级的检测设备可以对锂电池进行更为精确的检测，如循环寿命测试仪、防爆测试仪等。

这些设备可以对锂电池的循环寿命、安全性能等进行全面的检测，为电池的设计和生产提供重要参考。

综上所述，锂电池的检测是非常重要的，可以帮助我们及时了解电池的使用情况，保证设备的安全使用。

通过电压检测、内阻检测、温度检测以及高级检测设备的使用，可以全面了解锂电池的性能，为其安全使用提供保障。

希望本文介绍的锂电池检测方法对大家有所帮助。

基于STM32的锂电池电量状态监测系统设计
刘春蕾;陈朝阳;丁一博;甄文爽;路洪鹏
【期刊名称】《仪表技术》
【年(卷),期】2024()3
【摘要】提出了一种基于STM32主控和INA226电流电压检测芯片的氢气燃料电池供电的24 V锂电池电量状态(SoC)监测系统。

通过INA226芯片采集锂电池的内部数据,监视分流压降和总线电源电压,实现了对锂电池电量状态的精确监测。

详细介绍了锂电池电量状态监测系统的总体设计方案,以及STM32主控和INA226监测模块的电路设计和程序设计。

通过实验验证,该系统能够有效地监测锂电池的电量状态,为氢气燃料电池供电系统的稳定运行提供了可靠的保障。

【总页数】4页(P18-20)
【作者】刘春蕾;陈朝阳;丁一博;甄文爽;路洪鹏
【作者单位】河北建筑工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TM912
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S T M 32的无人机动力锂电池充电器设计陈帅,郗小鹏,张勇(天津航天中为数据系统科技有限公司,天津300450)摘要:为了解决无人值守应用场景无人机动力锂电池进行机载充电连线复杂㊁充电数据交互性差的问题,设计了一种基于S TM 32的无人机锂电池充电器,提出了一种充电模块和均衡保护模块分离设计的两线式充电方法,使充电线缆连接更加简洁㊂同时通过R S 485接口实现充电状态数据对外部设备的实时交互㊁充电历史数据的回放㊂测试结果表明,设计的充电器满足快速充电要求㊂关键词:无人机锂电池;均衡保护模块;充电日志;S TM 32中图分类号:TM 910.6 文献标识码:AD e s i g n o f L i t h i u m B a t t e r y C h a r ge rf o r U A V B a s e d o n S T M 32C h e n S h u a i ,X i X i a o p e ng ,Zh a n g Y o n g(T i a n j i n Z h o n g w e i A e r o s p a c e D a t a S y s t e m T e c h n o l o g y L t d ,T i a n ji n 300450,C h i n a )A b s t r a c t :I n o r d e r t o s o l v e t h e p r o b l e m s o f c o m p l i c a t e d c o n n e c t i o n a n d p o o r i n t e r a c t i o n o f c h a r g i n g d a t a o f U A V p o w e r l i t h i u m b a t t e r yi n u n a t t e n d e d a p p l i c a t i o n s c e n a r i o ,a k i n d o f U A V l i t h i u m b a t t e r y c h a r g e r b a s e d o n S TM 32i s d e s i g n e d ,a n d a t w o -w i r e c h a r g i n g me t h o d w i t h s e p a r a t e d e s i g n of c h a rg i n g m o d u l e a n d e q u a l i z a t i o n p r o t e c t i o n m o d u l e i s p r o p o s e d ,whi c h m a k e s t h e c o n n e c t i o n o f c h a r g i n g c a b l e m o r e c o n c i s e .A t t h e s a m e t i m e ,t h e r e a l -t i m e i n t e r a c t i o n o f c h a r g i n g s t a t e d a t a t o e x t e r n a l d e v i c e s a n d t h e p l a y b a c k o f c h a r g i n g h i s t o r yd a t a a re r e a l i z e d t h r o u g h R S 485i n t e rf a c e .T h e t e s t r e s u l t s s h o w t h a t t h e s y s t e m m e e t s t h e r e q u i r e m e n t s o f f a s t c h a rg i n g .K e y wo r d s :U A V l i t h i u m b a t t e r y ;b a l a n c e d p r o t e c t i o n m o d u l e ;c h a r g e l o g ;S TM 32引 言锂电池具有能量密度高㊁使用寿命长㊁自放电率低㊁无记忆效应等优点[1],因此在电动旋翼无人机上得到广泛的应用㊂但是锂电池在充电过程中容易出现过充电,发生壳体变形㊁锂电池发热发生火灾的安全事故,严重影响了其使用寿命[2-3]㊂传统的无人机锂电池充电需要把电源插头㊁平衡插头与充电器连接好才开始充电,充电状态通过屏幕显示的方式与操作者进行交互,无法有效满足无人值守场景下机载充电连线简单㊁实时交互充电数据的需求㊂图1 锂电池充电器硬件框图本文基于上述需求设计了一种无人机锂电池充电器,通过把充电模块安装在地面端㊁均衡保护模块安装在无人机上的方式实现了使用两条充电线完成无人机锂电池充电功能,同时具备电池均衡㊁过充电保护的功能㊂充电模块通过R S 485总线方式与外部设备进行充电数据的交互㊂1 锂电池充电器硬件设计锂电池充电器硬件组成如图1所示,充电器分为充电模块㊁均衡保护模块㊂充电模块对电压数据㊁锂电池电流等数据进行采集,控制功率变换电路实现锂电池探测㊁预充电㊁恒流充电㊁恒压充电[4-5]㊂充电模块具备充电状态回报㊁风扇控制功能㊂均衡保护模块实现无人机锂电池的过充电保护㊁单体电池电压均衡功能㊂1.1 S T M 32最小系统设计锂电池充电器采用S T M 32F 405R G T 7为控制核心,该处理器基于C o r t e x M 4内核,带有F P U 和D S P 指令集;工作频率高达到168MH z ,具备210D M I P S 的处理能力[6]㊂S T M 32F 405R G T 7最小系统包含R C 复位电路㊁铁电存储器电路㊁R S 485通信电路㊁L D O 供电电路等㊂1.2 功率变换电路功率变换部分采用四开关B u c k B o o s t 电路实现B u c k 功能㊂原理图如图2所示㊂图2 四开关B u c k B o o s t 原理图U 14通过自举电容C 33施加偏压,当U 14关断且U 16导通时B H S 为低电平,电源V C C 12V 通过二极管对自举电容充电[7]㊂通过U 14㊁U 16互补导通实现同步B u c k 功能[8],U 15保持常态导通,为B u c k 电路输出提供一个通路㊂连续工作模式下电感的选择可通过下式进行电感最小值L m i n 参数的计算[9]:L m i n =V o u t (V i n m a x -V o u t )V i n m a x f s w I o u tK 电感纹波电流I r i p pl e ㊁电流有效值I r m s ㊁电感电流峰值I pe a k 通过下式计算:I r i p p l e =V o u t (V i n m a x -V o u t )V i n m a xf s w I o u tL ,I r m s =I 2o u t +I r i p p l e 12,I pe a k =I o u t +I r i p p l e 2式中,K 为电感的纹波电流相对于最大输出电流的系数(取0.3),f s w 为开关频率,V i n m a x 为输入最大电压,I o u t 为输出额定电流㊂当输出电压在20~26V 之间变化时,最小感量为8.3~5.4μH ,I pe a k 为22.5A ,选择参数为10μH /30A电感㊂1.3 电压检测电路电压检测电路包含对输入电压㊁电池电压检测两部分,电压检测采用差分电路对电压进行等比例缩放㊂输入电压检测电路如图3所示㊂图3 电压检测电路1.4 电流检测电路电流检测电路如图4所示,电流检测电路采用对2个20m Ω并联康铜丝电阻进行电压采样间接检测电流的方法[10]㊂电路采用运放跟随的方式为同向比例放大电路提供0.9V 偏置基准实现放电电流的双向检测㊂图4 电流检测电路1.5 均衡保护电路通过6片S 8209串行级联的方式实现6个单体电池过充电保护㊁电压均衡的电路,当检测到单体电池电压超过过充电检测电压时切断充电回路,超过均衡检测电压时对充电电流实现旁路功能㊂原理如图5所示㊂2 锂电池自动充电器软件设计2.1 锂电池探测软件设计充电模块上电后循环执行探测流程直至探测到端口图5 均衡保护电路存在电压,通过放电探测判断是否为输出电容残余电压,充电探测阶段对电池是否存在进行确认判断,保证了充电安全,具体软件流程如图6所示㊂图6 锂电池探测阶段软件流程图2.2 锂电池充电器数据存储软件设计存储器存储数据分为目录帧㊁数据帧两部分㊂目录帧记录了数据帧的当前地址,数据存储通过数据帧地址索引的方式进行循环覆盖存储,流程图如图7所示㊂图7 充电器数据存储软件流程图2.3 锂电池充电器充电程序软件设计充电器成功探测到电池后,根据电池电压进入预充电模式或恒流充电模式㊂预充电模式充电器以2A 电流对电池充电㊂恒流模式以20A 的电流对电池进行充电,当电压满足恒压跳转条件后充电阶段进入恒压充电㊂充电的各个阶段均有超时㊁过压㊁过流㊁温度等安全策略㊂充电流程如图8所示㊂图8 锂电池充电器充电软件流程图3 实验测试结果充电实验平台包含明纬P S P 60027开关电源(30V 输出)㊁锂电池充电器㊁T A T T U 高压版22000m A h 电池㊁D Z 4760电源开关㊂实验平台测试阶段充电触点采用A S 150插头替代,为提高测试的安全性增加了电源开关㊂充电数据通过R S 485串口在匿名科创地面站软件上进行充电过程数据监测,充电完成后匿名科创地面站软件显示数据如图9所示㊂A C C X 表示输入电压为29.6V ,A C C Y 表示电池电压为26V ,A C C Z 表示锂电池60m A充电电流,G Y R X 表示温度为31.66ħ,G Y R Y 表示已充电容量18784m A h ,G Y R Z 为充电时间4380s,MA G X ㊁MA G Y ㊁MA G Z 为充电状态数据㊂图9 锂电池充电完成数据锂电池充电器已完成50余次充电实验,其中电池电压21V 条件下充电过程数据如表1所列㊂充电结束后6个单体电池间最大电压差为11m V ,电池单芯电压记录如表2所列㊂表1 充电过程数据记录充电时间/s 充电容量/m A h充电电流/A2027621556020300016460143240172209.534831769073719180785.23971184043.54380187842结 语表2 电池单芯电压数据记录电池序号单芯电压/V 14.34024.34034.34944.34154.34364.338锂电池充电器通过两条充电线实现了锂电池充电㊁过充电保护及均衡功能,具备连线简洁的优点㊂同时充电器具备超时报警㊁高温报警㊁过电压㊁过电流等多项安全保护机制,可通过R S 485与外部设备进行数据交互,满足工业应用的场景需求㊂参考文献[1]张金顶,王太宏,龙泽,等.基于M S P 430单片机的12节锂电池管理系统[J ].电源技术,2011,35(5):514516.[2]陈昭,丁喜波.多控制方式的锂电池充电策略[J ].电源技术,2019,43(6):10201021,1038.[3]妥安平,魏志明,李家亮,等.空间便携设备用锂电池保护技术研究[J ].电源技术,2019,43(6):10171019.[4]米长宝.基于B M S 的电力汽车充电器设计[D ].成都:西南交通大学,2011.[5]杨明华.恒流恒压模式锂离子电池充电器的设计[D ].苏州:苏州大学,2015.[6]曾浩,张祺,郑斯凯.基于S TM 32F 407的图像远程采集终端[J 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双ADC通道测量电压值说明书
一：原理图
电压测量等功能电路图
二：工作原理
根据PA0和PA1输入的电压，可转换成不同的AD值，通过获取寄存器中的AD值，再将其转变为电压值。

开发板使用了3.3V的外部参考电压。

ADC的使用请参考《STM32中文参考资料》。

三：实验现象及操作
程序下载到开发板，并运行后，可以观察到数码管的左边三位和右边三位点亮。

并显示有精确到小数点后2位的数值。

当PA0或PA1槽没有任何接入时，不同的开发板可能显示的值有所不同，但对电压的测量没有影响。

先取一个电压值小于3.3V的电池，将电池的负极接EXT的GND槽，电池的正极接EXT 的PA0槽或PA1槽，根据正极接入不同的插槽，是的电压值显示的位置不同。

●左边三位形成的十进制值为PA0槽测到的电压值，精确到小数点后2位。

●右边三位形成的十进制值为PA1槽测到的电压值，精确到小数点后2位。

锂电池电压测量方法
直接测量的电压值只能参考。

1、电池容量一般用mAh毫安时表示，1mAh表示：1毫安电流放电1个小时
2、电池总容量用C表示
步骤/方法
把电池充满电，单只锂电池充充满电后的电压是4.2V；
用万用表使电池恒流（ 0.5C，相对于电池容量而言)放电，终止电压设定为3v；
用恒流放电的时间乘以放电电流就是电池容量了；
检验：如果恒流放电不能达到两个小时，那么标称电压就是不够的。

电池就有假冒伪劣的可能性。

注意事项
容量测试是以满电电压和设定的终止电压为参数的，因为锂电池的最低放电电压是2.75V，所以，小于3V的电压已经对锂电池测试没有意义；
固定电流放电一般用多少C表示，锂电池一般用0.5C放电进行测试。

0 引言本文以长寿命、高安全性的锂电池为研究对象，设计了一种以STM32F103增强型单片机为核心的锂电池组在线监测仪，增强型系列的时钟频率能达到72MHz，是同类产品中性能最高的产品，拥有专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用设计的ARM Cortex- M3内核，它为实现MCU 的需要提供了低成本的平台、缩减的管脚数目、降低的系统功耗，同时提供卓越的计算性能和先进的中断系统响应。

1 锂电池组参数监测系统硬件电路设计系统主要由电流检测模块、电压检测模块、温度检测模块、电量检测模块、STM32F103单片机模块以及串口通信模块等模块组成。

以STM3F103单片机为主处理器，对电池组的多种参数进行监测。

采样数据通过TFTLCD 液晶模块显示，并通过串口通信实时传送至电脑。

图1为锂电池组参数监测电路的整体设计框图。

图1 系统整体设计框图1.1 电流检测模块电流检测模块以INA282芯片作为核心电路。

INA282为一高精密电压放大器，可以将所测电压进行约50倍放大。

该芯片供电电压范围为2.7V 至18V。

通过在该芯片两端并联一个采样电阻R1，可将电流值转换成电压值在芯片的5脚输出，且5脚的输出电压与流经R1上的电流大小成比例变化。

通过单片机可测得5脚输出电压值V2，根据式（1）可计算出当前电池组电流I。

图2为INA282采样模块原理图。

I=V2/50R1K （其中K 为误差校正系数）(1)图2 INA282电流采样模块原理图1.2 电压检测模块电压检测模块首先进行分压，然后，采用16位高精度低功耗模数转换器ADS1115将所测电压进行AD 转换，转换成数字信号进行处理。

ADS1115芯片可以准确测到1mV 数量级的电压，并且同时对多路电压进行测量，运用此方法可以将测量基金项目：大学生创新训练计划项目（SZDG2019011）。

数据误差控制在0.2%以内。

图3为电压检测模块的原理图：1.3 温度检测模块温度检测电路采用数字温度传感器DS18B20。

基于单片机的电池电压检测方案设计电池的电压检测是电池管理系统中非常重要的一项功能，它能够提供给用户电池的实时电压信息，帮助用户了解电池的使用情况，以便及时做出相应的调整。

本文将介绍一种基于单片机的电池电压检测方案设计。

一、方案简介本方案采用基于单片机的电压检测电路，通过对电池电压进行采样和处理，得到电池的实时电压值，并将其显示在LCD屏幕上。

二、硬件设计1. 电池电压检测电路电池电压检测电路采用电阻分压法进行电压的采集。

具体连接方式如下图所示：[图1]R1和R2是一个电阻分压器，Vout是分压后的电压信号，Vin是电池的实际电压。

2. 单片机选型本方案选择一款适用于电池电压检测的低功耗型单片机，如STM32系列单片机。

其主要特点是低功耗、高性能和丰富的外设接口。

3. LCD屏幕选择适合的LCD屏幕来显示电池的电压信息，可以使用液晶显示屏或者OLED显示屏。

三、软件设计1. ADC采样配置通过单片机的ADC模块对电压的采集进行配置，设置采样时钟、通道和采样精度等参数。

2. ADC采样和计算在主程序中，循环读取ADC转换结果，并将其转换为电压值。

具体的计算公式如下：电压值 =（ADC转换结果 / 采样精度）* 参考电压采样精度是ADC的位数，参考电压是ADC参考电压。

3. LCD显示通过单片机的GPIO口和LCD屏幕进行通信，将电池的电压值显示在屏幕上。

四、方案优缺点本方案的主要优点是采用了低功耗的单片机和分压法进行电压采集，能够有效减少能源消耗。

LCD屏幕的使用也使得电池的电压信息可以直观地显示在屏幕上。

该方案仍然存在一些缺点。

由于电阻分压法的电压采集误差较大，需要进行电压校准以提高准确度；LCD屏幕的功耗较高，可能影响整个系统的电池续航时间。

五、总结本文介绍了一种基于单片机的电池电压检测方案设计，通过电压分压和ADC采样计算，实现对电池实时电压的检测和显示。

该方案在提供电压信息的也需要考虑功耗的控制和电压精度的提高。

锂电池电压检测电路
其中电压Vi和Vb分别是锂电池电压和基准比较电压，用来比较和计算锂电池电压大小，I/O-VL和I/O-VB这两个I/O是用来有效或失效输入电压，例如，当I/O-VL做为输出，且输出零时，锂电池电压不会向电容充电，从而可以使基准电压不受干扰的充到电容上，电阻R3和电容C1组成RC电路，其作用就是使充电的电压有一个上升的时间，利于单片机检测。

此电路的检测原理是，当检测锂电池电压时，I/O-VL引脚设置为输入模式，使I/O-VL引脚为高阻状态，阻止锂电池电流流入I/O口，使其向电容C1充电，同时引脚I/O-VB设置为输出模式，并输出零，短接基准电压电源，保证锂电池电压在充电时，不受基准电压干扰，当电容上的电压充到单片机I/O口的门槛判别电压时，记录这一段时间T1,同样利用以上方法使基准电压对电容充电，当电容上的电压上升到I/O口的判别门槛电压时，记录这段时间T2。

既然知道了两个电压在相同RC电路上的充电时间，就可以根据RC电路的充电公式
Vc=V(1-E(-T/RC))便可求出电压的大小。