【LPC824lite项目】基于LPC824 mbed的USB电量计

xinchao · 发表于 2016-12-3 15:01:09

本帖最后由 xinchao 于 2016-12-13 16:37 编辑

基于LPC824 mbed的USB电量计

项目介绍
1、方案主题
　　基于LPC824 mbed的USB电量计，可以用来测试手机、充电宝等USB设备的充放电电压、电流、电量。

2、方案功能
　　使用LPC824lite开发板，在mbed开发平台上实现电压、电流和电量检测的功能。

3、关键词
　　LPC824 电量计 mbed

工作原理介绍
1、硬件组成与介绍
　　一块LPC824lite开发板，一块LCD的段码屏，自制的USB电压电流检测模块，和测试用的放电模块。

整机电路
　　如下图，USB电源输入直接用LPC824lite开发板USB接口。LCD显示屏插在开发板数字接口上，自制的USB电压电流检测模块插在电源接口和模拟接口上。

USB电压电流检测模块
　　如下图，原理很简单，5V的电源用两个100K的电阻分压到一半送A0口检测，负极串了一个0.39欧姆的采样电阻，接到A1口检测。用洞洞板做的模块，USB座输出5V电源。
　　PS：别问我为什么用0.39的电阻，我是不会告诉你我只有0.39电阻的。。。

测试用的放电模块
　　二十多个510的电阻并联组成，大约200mA的放电电流。

2、此项目中LPC824lite的功能
　　LPC824lite为整个项目的核心。

　　用到的LPC824芯片的资源：ADC、GPIO、IIC、外部中断、UART等。
　　用到的LPC824lite开发板上的资源有LED、按键、AT24C02、接口等。

　　ADC：用了两路A0和A1，A0用于检测输出电压，A1检测采样电阻电压，计算电流。
　　GPIO：显示屏用了5路GPIO输出口来控制显示。
　　按键：只用了开发板上S4一个按键，程序中使用中断方式检测，分短按和长按两种模式。
　　AT24C02：开发板上存储芯片，共256个字节，IIC控制，用来存储数据。
　　UART：向电脑发送测试信息
　　LED:用了开发板上的5个LED1-5来显示运行状态。板上其它3个LED接口和显示屏冲突没用。

3、软件流程介绍
　　这次项目用的是mbed平台，所有代码调试都是在网页上完成，第一次用，感觉很简单，上手很快。
　　软件的流程比较简单，就不画流程图了：复位后完成各种初始化（串口、按键、显示屏等），读取保存的参数，然后进入主循环，主循环中每50ms做一次ADC检测，到达1秒时计算ADC的平均值，计算电压、电流和电量，并更新显示，保存数据。

　　按键：按键用中断方式检测，进入中断后延时50ms后再检测一次，以防抖，然后循环检测按键的弹起，若在2秒内按键弹起，则认为是按键[短按]，如超过2秒按键才弹起，则认为是按键[长按]。

　　显示：开机后显示电压电流，如图，上排显示的是电压4492mV，下排显示的是电流214mA。

　　不要说后边显示的是乱码，那是mV和mA，用7段显示屏只能这样表示了。
　　[短按]按键后切换到电量显示画面，如图，ELE 17表示电量是17mAh，下排显示的是时间，分别为时分秒。

　　计时器：使用mbed的Timer来计时（测试时发现个问题，详见后面）。

　　断电数据保存：每秒数据更新后都会保存电量和时间两个参数，防止测量中断时再复位后可以读出参数继续测量。比如在测试充电宝放电电量时，当充电宝电放完之后系统就会断电，这样的话重新上电时就能看到充电宝放电的电量和放电时间。

实物与演示
1、实物图片与说明
电压检测
　　如下图所示，检测到的电压为4231mA，和用万用表测得值4.228V相比还算可以，误差不算太大。
　　测试时是插到电脑USB供电的，再加上开发板5V输出电路上串了个二极管，所以输出电压只有4.2V了。。。

电流检测
　　测得84mA时万用表读数79.28mA，129mA时万用表读数123.18mA，误差大约5%，还可以接受，我的采样电阻是普通电阻，换成高精度低温漂的电阻会更精确。

测试充电宝放电电量

断电数据保存
在测试中如果824复位，或者电路断开，重新上电时会读取保存的已测试时间和电量的数据。

2、演示视频和源码
演示1：上电复位
　　上电显示开机提示“LPC824”，1秒后显示电压电流。

演示２：显示模式切换

　　短按按键S4，显示从电压电流切换到显示电量和时间，再次短按S4再切回显示电压电流。

演示3：复位电量和时间

　　长按按键S4两秒，电量和时间复位从0开始重新计算。

源代码：

XinChao_mbed_ELE_iar_lpc824.zip (2.26 MB, 下载次数: 137) 　　项目调试都是在网页mbed环境下进行的，源代码导出为IAR格式，导出Keil时出错，不知道什么原因...

发现的问题
　　在计时部分刚开始做的比较简单，50ms的延时用变量计数，时间长了误差太大。后来用了mbed的Timer模块，用起来比较简单，但是发现一个问题，当Timer计时到2148秒时会出现错误，Timer返回的数会变为负数。

pc.printf("Timer: read()=%f read_ms()=%d read_us()=%d\r\n", mytimer.read(), mytimer.read_ms(), mytimer.read_us());

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