В качестве индикатора используется LCD на контроллере HD44780. Микроконтроллер, применяемый  в этом проекте, имеет 12 входов/выходов, из которых 8 могут быть настроены как аналоговые входы для встроенного АЦП (аналого-цифрового преобразования). В качестве опорного напряжения для АЦП выбрано напряжение питания Vdd (+5V).

В этой статье рассмотрим измерение напряжения в пределах 0-20 В.

Т.к микроконтроллер не может принимать 20 В непосредственно на вход АЦП, для понижения напряжения используется простая схема делителя напряжения на резисторах.

 

 

Для питания схемы используется линейный регулятор напряжения +5В (7805 или 78L05).

 

 

Точность измерений зависит от правильного расчета резисторов для делителя и стабильности линейного регулятора +5В. По формуле, приведенной выше рассчитываем значения для R1 и R2, это 1267 и 3890 Ом. Измеренная стабильность регулятора +5.02 В. Расчеты для АЦП:

 

0 - 5.02 V (опорное) ---> 0-1023 (10-бит АЦП, Digital Count )

==> Разрешение (5,02-0)/(1023-0)=0,004907 В/шаг

Va = 1267*Vin/(1267+3890) = 0.2457*Vin
=>Vin= 4.07*Va = 4.07* Digital Count * 0.004907
= 0.01997 * Digital Count
= 0.02*Digital Count (округлили) 
 
Чтобы избавиться от плавающих чисел рассчитаем входное напряжение как  2*Digital Count

 

Например, измеряемое напряжение Vin = 7.6V. Тогда,
Va = 0.2457*Vin = 1.87V
=> Digital Count = 1.87/0.004907 = 381
=> Рассчитанное через АЦП напряжение = 2*381 = 0762 = 07.6V (Первые 3 цифры из 4.)

 

Код для микроконтроллера написан на mikroC:

 

// подключаем LCD модуль

sbit LCD_RS at RC4_bit;
sbit LCD_EN at RC5_bit;
sbit LCD_D4 at RC0_bit;
sbit LCD_D5 at RC1_bit;
sbit LCD_D6 at RC2_bit;
sbit LCD_D7 at RC3_bit;
sbit LCD_RS_Direction at TRISC4_bit;
sbit LCD_EN_Direction at TRISC5_bit;
sbit LCD_D4_Direction at TRISC0_bit;
sbit LCD_D5_Direction at TRISC1_bit;
sbit LCD_D6_Direction at TRISC2_bit;
sbit LCD_D7_Direction at TRISC3_bit;

char Message1[] = "Voltage";
unsigned int ADC_Value, DisplayVolt;
char *volt = "00.0";

void main() {
ANSEL = 0b00000100; // RA2/AN2 аналоговый вход 
ADCON0 = 0b00001000; // Выбран аналоговый вход @ AN2
ADCON1 = 0x00;
CMCON0 = 0x07 ; // Отключаем компаратор

TRISC = 0b00000000; // PORTC Все Выход

TRISA = 0b00001100; // PORTA Все выходы, исключая RA3 и RA2
Lcd_Init(); // Инициализация LCD
Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR); // Очищаем дисплей 
Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF);

Lcd_Out(1,4,Message1);
Lcd_Chr(2,10,'V');

do {

ADC_Value = ADC_Read(2);
DisplayVolt = ADC_Value * 2;
volt[0] = DisplayVolt/1000 + 48;
volt[1] = (DisplayVolt/100)%10 + 48;
volt[3] = (DisplayVolt/10)%10 + 48;
Lcd_Out(2,5,volt);
delay_ms(100);
} while(1);

}