使用1點條形圖顯示簡化電池電量計

隨著嵌入式系統，尤其是物聯網設備的快速發展，人們越來越需要改進為其供電的可充電電池系統。特別是，許多應用可以受益于具有成本效益但準確的電池電量計。雖然大多數汽車、醫療和軍事應用都需要完整的電池管理系統 （BMS） 的功能，但許多其他產品可以通過更簡單的電池電量計得到很好的服務，它可以簡單地告訴用戶有多少電量可以為設備供電。

此設計理念是一個單點條形圖顯示器，它提供了一種簡單、緊湊、低成本和低功耗的替代方案，可替代通常的四 LED 條形圖電池電量計 ［1］。它由一個表面貼裝 （SMD） 式 RGB LED 組成，由超小型微控制器驅動，在本例中為采用 6 引腳封裝的 Microchip PIC10F220 或 PIC10F222。由此產生的解決方案可以在小至 3.1 × 3.2 mm 2的 PCB 上實施，或輕松集成到現有設計中（圖 1）。

電池電量計的 1 點條形圖顯示圖 1單點條形圖顯示為通常的條形圖電池量表提供了一種緊湊且低功耗的替代方案。

原型板的小尺寸使其很容易添加到目前缺少電池電量計的現有產品中。在此示例中，它安裝在鋰離子電池移動電源的外殼內，其中 PIC 使用其內部 0.6V 帶隙基準測量電池電壓（在其自己的 Vdd 引腳上檢測）。使用 ADC 進行的測量表示 0.6V 參考電壓占 Vdd 輸入電壓檢測的百分比。隨著 Vdd 的增加，所得數字將減少，反之亦然，從而導致感測電壓與 A/D 輸出值之間存在“1/x”關系。Microchip 應用筆記 AN1072 ［2］ 中提供了從 A/D 輸出導出檢測電壓實際值的計算方法。

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與任何充電狀態計一樣，在選擇微控制器將顯示對應顏色的閾值電壓時，該設計必須考慮鋰離子電池 ［3］ 呈現的非線性電壓與充電狀態曲線到電池的充電狀態（紅色、黃色、綠色或藍色）。為了避免每次測量 Vdd 時使用 PIC 有限的數學功能來計算充電狀態所帶來的困難，我們創建了一個可以存儲在 PIC 程序存儲器中的查找表。該表（可在此處獲?。┦鞘褂?Microsoft Excel 創建的，僅涵蓋電池組的預期電壓范圍，在本例中為 2.9 至 4.3V。當由 PIC 的 8 位 ADC 測量時，這些電壓將產生 52 到 35 之間的輸出值。

查找表可以簡化充電狀態計算圖 2使用查找表可以簡化充電狀態計算。

為了限度地降低功耗，該設計使用高亮度 RGB LED ［4］ 并將微控制器配置為保持睡眠模式，直到它從其看門狗定時器接收到周期性中斷（大約每秒）。從睡眠模式喚醒后，控制器會測量其 Vdd 引腳上的電壓，并通過驅動與近測量值對應的顏色相關聯的 LED 引腳，使相應的 LED 短暫閃爍（每 0.25 秒脈沖 1 毫秒）。

閱讀更多設計理念微控制器的兩個版本的匯編程序源代碼清單可供，使設計能夠驅動共陽極或共陰極 RGB LED。代碼清單有完整的注釋，優化了大小，并使用宏來簡化閱讀。此外，它們結構緊湊，僅需要 85 個程序字和 3 個數據字節，因此很容易在幾乎任何其他引腳受限的 PICmicro 上實現應用程序。請注意，通過一些實驗，應該可以修改此處提供的程序以在閾值之間進行插值并根據電池的充電狀態按比例點亮兩個 LED。