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本文介绍X-CTR100控制器 采集VIN输入电压功能，通过锂电池电压与电量关系，实现简单电量计功能。
原理
电池系统可通过电池电压检测实现简单的电源电量管理。
以电压为基础的方法属于最早应用的方法之一，它仅需测量电池两级间的电压。该方法基于电池电压和剩余电量之间存在的某种已知关系。它看似直接，但却存在难点：在测量期间，只有在不施加任何负载的情况下，才存在这种电池电压与电量之间的简单关联。当施加负载时(这种情况发生在用户对电量感兴趣的多数情况下)，电池电压就会因为电池内部阻抗所引起的压降而产生失真。此外，即使去掉了负载，发生在电池内部的张持过程(relaxation processe)也会在数小时内造成电压的连续变化，实际的充电过程中，温度、放电速率以及电池老化等众多因素都会影响充电状态。
容量百分比% |
电池电压 V |
100 |
4.2 |
90 |
4.08 |
80 |
4 |
70 |
3.93 |
60 |
3.87 |
50 |
3.82 |
40 |
3.79 |
30 |
3.77 |
20 |
3.73 |
15 |
3.7 |
10 |
3.68 |
5 |
3.5 |
0 |
2.5 |
使用后的电池的情况，许多人都会偶尔关心一下电池会不会老化, 老化后性能如何.这里贴上一个图, 就一目了然了.
一般手机设计待机电量时, 比如有4格5档(4-3-2-1-0)的电量指示.
设计者不会把我上面提到的新电池的电压对容量关系进行均分,取75%-50%-25%-0%这样进行电压划分.
因为要考虑到电池使用一段时间(比如1年)后, 其放电平台会降低,上述的比例肯定会失调.
所以厂家会考虑一点点这方面的余量.以新电池的60%-40%-20%-5%这样的比例进行设计.即
4.20V~3.90V满格
3.90V~3.80V三格
3.80V~3.72V两格
3.72V~3.65V一格
3.65以下，低电压告警。
虽然在使用新电池时, 第一格会待机比较长的时间, 最后一格待机比较短. 但是当这个电池使用个一年半载后, 其容量分布就比较接近均分的情况.
例程
本例程实现X-CTR100 VIN电压采集，并根据电压与电量关系实现简单电量计功能。
硬件说明
硬件资源：
- 串口UART1
- 3S锂电池或直流稳压电源（自备）
硬件连接：
使用MicroUSB数据线连接X-CTR100 COM接口。
VIN连接3S锂电池或直流稳压电源（12V），VIN电压采集部分原理图如下图所示。
由于VIN电压输入范围8~28V，故使用电阻分压，分压比例1/16。
软件生态
X-SOFT软件生态，X-API文件如下。
ax_vin.c——X-CTR100 VIN电压采集源文件
ax_vin.h——X-CTR100 VIN电压采集头文件
VIN操作函数如下：
void AX_VIN_Init(void); //VIN输入电压检测，ADC2初始化 uint16_t AX_VIN_GetVol_X100(void); //VIN获取输入电压值，数值扩大100倍。例如7.2V输出为720。 |
通过ADC2通道9采集VIN输入电压，不影响ADC功能。
软件说明
本程序包括两个主要函数，AX_VINVOL_Init()初始化函数和AX_VINVOL_GetVol_X100()电压采集函数，并根据电压与电量关系设置四个电量等级。
int main(void) { uint16_t vol;
//X-CTR100初始化 AX_Init(115200); printf("***X-CTR100 VIN电压采集例程***\r\n\r\n");
//模块初始化及配置 AX_VIN_Init();
//X-API测试：循环采集VIN电压值 printf("*循环采集VIN输入口电压值\r\n");
while (1) { vol = AX_VIN_GetVol_X100();
if (vol>1170) { printf("*VIN电压：%d(0.01V) 电量：四格\r\n", vol); } else if (vol > 1140) { printf("*VIN电压：%d(0.01V) 电量：三格\r\n", vol); } else if (vol > 1110) { printf("*VIN电压：%d(0.01V) 电量：二格\r\n", vol); } else if (vol > 1080) { printf("*VIN电压：%d(0.01V) 电量：一格\r\n", vol); } else { printf("*VIN电压：%d(0.01V) 电量：电量低告警，请尽快充电\r\n", vol); }
AX_Delayms(1000); } } |
实现效果
连接直流电源测试，如下，根据电压显示相应电量，运行效果如下图所示。
总结
通过本文学习，可以掌握X-CTR100控制器 简单锂电池电量计功能。在实际应用过程中，过大负载也会拉低电压，短时间电压降低不能代表实际电量，需要对电压做一定滤波和特殊处理。