应广单片机比较器测电压代码详解：不用ADC检测VDD电池低压（PMS150C/PFS154）

应广单片机比较器测电压代码详解：低压检测、分压计算与调试优化

用比较器做电压阈值检测，不依赖 ADC 的低成本方案

应广单片机比较器测电压低压检测分压计算代码详解

一、比较器测电压的本质
二、为什么常用比较器检测电压
三、比较器 vs ADC 检测电压
四、典型电路思路
五、分压电阻与阈值计算
六、输入电压范围注意事项
七、参考电压来源
八、初始化代码框架
九、轮询方式读取结果
十、软件滤波避免误判
十一、迟滞设计
十二、中断方式检测
十三、完整软件框架
十四、调试技巧

一、应广单片机比较器测电压，本质上是在做什么？

在很多低成本电子产品中，经常会遇到电压检测需求，例如电池低压提醒、输入电源检测、充电电压判断、过压保护、掉电检测等。对于这些场景，很多工程师会想到使用 ADC 采样，但在一些应广单片机项目中，使用内部比较器往往也是一种更简单、更经济的方案。

需要先说明一点：比较器并不能像 ADC 一样读取具体电压值。

ADC 可以得到类似这样的结果：

当前电池电压 = 3.72V

而比较器只能判断两个电压谁高谁低：

待测电压 > 参考电压
或
待测电压 < 参考电压

所以，所谓“应广单片机比较器测电压”，更准确地说，应该叫：

应广单片机利用比较器进行电压阈值检测

也就是说，它适合判断电压是否超过某个门槛，而不是用来做高精度电压测量。

如果产品只需要知道“电池是否低压”“电源是否插入”“电压是否超过保护点”，比较器方案非常合适；如果需要显示电压数值、电池百分比或进行精细控制，则应优先考虑 ADC 方案。

二、为什么应广单片机项目常用比较器检测电压？

应广单片机常见于小家电、玩具、LED 控制、充电器、消费电子、电池供电产品等成本敏感场景。这类产品往往有几个特点：

成本要求低；
程序资源有限；
IO 和 ADC 资源有限；
功耗要求较高；
电压检测只需要判断高低，不需要精确数值。

在这种情况下，使用比较器检测电压有明显优势。

1. 成本低，外围简单

如果芯片内部已经集成比较器和参考电压模块，外部通常只需要两个分压电阻，就可以完成电池低压检测或输入电压判断。相比外置比较器芯片，BOM 成本更低，PCB 面积也更小。

2. 程序逻辑简单

ADC 检测电压通常需要：

启动 ADC → 等待转换 → 读取采样值 → 换算电压 → 滤波 → 判断阈值

而比较器只需要判断输出状态：

if (CMP_OUT) {
    // 电压高于阈值
} else {
    // 电压低于阈值
}

对低成本 MCU 来说，这种逻辑更轻量。

3. 响应速度快

比较器属于硬件模拟判断，电压跨过阈值后输出状态会快速变化。对于过压保护、掉电检测、短路保护等场景，比较器比纯软件 ADC 轮询更直接。

4. 有利于低功耗设计

部分应广 MCU 型号支持比较器中断或低功耗唤醒。如果产品平时处于休眠状态，可以利用比较器检测外部电压变化，从而唤醒单片机。

5. 节省 ADC 资源

一些应广单片机型号 ADC 通道有限，或者产品中 ADC 已经用于 NTC、电位器、光敏电阻等采样。此时将低压检测交给比较器，可以释放 ADC 资源。

三、比较器和 ADC 检测电压有什么区别？

很多初学者会把比较器和 ADC 混在一起，但二者定位完全不同。

对比项目	比较器检测电压	ADC 检测电压
输出结果	高于/低于阈值	具体数字量
是否能得到电压值	不能	可以
程序复杂度	低	较高
响应速度	快	取决于采样周期
成本和资源占用	低	较高
适合场景	欠压、过压、电源插入检测	电压显示、电量估算、传感器采样
精度	取决于参考源和比较器误差	取决于 ADC 位数和参考源

简单总结：

只判断门槛，用比较器；要读取数值，用 ADC。

例如：

判断电池是否低于 3.0V → 用比较器
显示电池电压为 3.68V → 必须用 ADC
判断 USB 5V 是否插入 → 用比较器
做电池百分比显示 → 建议用 ADC

四、应广单片机比较器检测电压的典型电路思路

比较器通常有两个输入端：

CMP+：正输入端
CMP-：负输入端

当：

CMP+ > CMP- → 比较器输出为高电平
CMP+ < CMP- → 比较器输出为低电平

实际项目中，常见连接方式如下：

待测电压 → 电阻分压 → 比较器一个输入端
参考电压 → 比较器另一个输入端

例如检测电池是否低压：

电池电压 Vin
   |
  R1
   |
   +---- 接入比较器输入端
   |
  R2
   |
  GND

分压点电压为：

Vcmp = Vin × R2 / (R1 + R2)

然后让比较器将 Vcmp 与内部参考电压或外部参考电压进行比较。

五、分压电阻和检测阈值怎么计算？

计算前必须先确认芯片型号是否支持内部固定基准。 应广不同型号（如 PMS150C、PFS154、PMS132B 等）的比较器参考电压档位不同，部分型号只有 VDD 分压，没有 1.2V 固定基准。若芯片没有固定基准，请改用外部参考电压或 ADC 方案。

假设希望检测电池电压是否低于 3.0V，当前芯片型号支持 1.2V 内部参考电压，那么可以让电池电压经过分压后，在 3.0V 时刚好等于 1.2V。

公式如下：

Vcmp = Vin × R2 / (R1 + R2)

设定：

Vin = 3.0V
Vcmp = 1.2V

则：

1.2 = 3.0 × R2 / (R1 + R2)

也就是：

R2 / (R1 + R2) = 0.4

可以选择：

R1 = 150K
R2 = 100K

此时：

Vcmp = Vin × 100K / (150K + 100K)
Vcmp = Vin × 0.4

当电池电压为 3.0V 时：

Vcmp = 3.0V × 0.4 = 1.2V

这样比较器就可以根据分压点与参考电压的大小关系，判断电池是否低于设定阈值。

功耗提示： 150K + 100K 分压在 3V 电池下消耗约 12µA。如需进一步降低功耗，可选用 MΩ 级电阻（如 1.5M + 1M），但需注意高阻分压更容易受干扰，建议增加滤波电容。

六、分压设计时不能忽略输入电压范围

这是比较器测电压方案中非常重要的一点。

无论是普通 IO、ADC 输入，还是比较器输入，引脚电压都不能超过芯片规格书允许范围。特别是检测高于 MCU 供电电压的信号时，不能直接接到单片机引脚。

例如单片机供电为 3V，而外部输入可能是 5V、12V 甚至更高，就必须通过电阻分压、限流、滤波或钳位保护后再接入比较器输入端。

实际设计时需要关注：

分压后最大电压不能超过比较器输入允许范围；
输入电流不能超过 IO 钳位能力；
高阻分压容易受干扰；
必要时增加 RC 滤波；
强干扰环境下可增加限流电阻或保护器件；
具体限制必须以应广对应型号规格书为准。

这一点不能只靠代码解决，硬件设计必须先安全。

七、参考电压来源会直接影响检测精度

很多文章在讲应广单片机比较器测电压代码时，会默认芯片内部有 1.2V 参考电压。但实际情况并不一定如此。

不同应广单片机型号的比较器资源差异较大，可能存在以下几种情况：

支持内部固定参考电压；
支持内部 Bandgap 基准；
支持 VDD 分压作为参考；
支持外部参考电压输入；
参考电压档位有限；
某些低成本型号比较器功能较简单。

如果参考电压来自稳定的内部基准，适合做电池低压判断。

如果参考电压来自 VDD 分压，而待测电压本身又是 VDD，那么比较关系可能会随电源一起变化，无法得到稳定的绝对低压点。

因此，做低压检测时要特别注意：

参考源是否稳定？
参考源是否随 VDD 变化？
检测对象是否就是 VDD 本身？
芯片内部参考误差有多大？
量产时是否需要留余量？

如果产品对阈值要求较高，应考虑校准、外部基准，或者使用 ADC 结合软件修正。

八、应广单片机比较器初始化代码思路

由于应广单片机型号较多，不同芯片的寄存器名称、比较器输入通道、参考电压选择方式、开发环境都可能不同。 以下代码更适合作为比较器电压检测代码框架，实际项目中应以具体型号的 数据手册、官方头文件、官方例程、Padauk IDE 或对应开发环境说明、Mini-C 或汇编支持情况为准进行移植。

/*
 * 应广单片机比较器电压检测代码框架
 *
 * 说明：
 * 1. 不同型号寄存器名称不同，以下代码用于说明配置流程；
 * 2. 实际项目请根据具体芯片规格书和官方例程修改；
 * 3. 比较器只能判断电压高低，不能读取具体电压值；
 * 4. 若芯片不支持内部参考电压，需要改用外部参考或其他方案。
 */

void Comparator_Init(void)
{
    /*
     * 1. 配置待测电压输入脚
     * - 设置为输入模式；
     * - 关闭上拉/下拉；
     * - 如芯片要求，切换为模拟功能；
     * - 确认该引脚支持比较器输入复用。
     */
    // Set_CMP_Input_Pin();
    // Disable_Pullup();
    // Select_Analog_Function();

    /*
     * 2. 开启比较器模块
     */
    // Comparator_Enable();

    /*
     * 3. 选择比较器正输入端
     * 例如：CMP+ = 外部分压电压
     */
    // Comparator_Positive_Input_Select(EXTERNAL_PIN);

    /*
     * 4. 选择比较器负输入端
     * 例如：CMP- = 内部参考电压或外部参考电压
     */
    // Comparator_Negative_Input_Select(INTERNAL_VREF);

    /*
     * 5. 开启并选择参考电压
     * 注意：并非所有型号都支持可选内部参考电压。
     */
    // Vref_Enable();
    // Vref_Select(VREF_1_2V);

    /*
     * 6. 设置输出极性
     * 根据实际逻辑选择是否反相。
     */
    // Comparator_Output_Polarity_Normal();

    /*
     * 7. 等待比较器和参考电压稳定
     * 实际延时根据芯片手册和测试结果决定。
     */
    DelayMs(2);

    /*
     * 8. 清除比较器标志位
     * 如需中断，再开启比较器中断。
     */
    // Comparator_Clear_Flag();
    // Comparator_Interrupt_Enable();
}

九、轮询方式读取比较器结果

如果产品对响应速度要求不高，比如普通电池低压提醒，可以在主循环中定时读取比较器输出状态。

typedef enum {
    VOLTAGE_NORMAL = 0,
    VOLTAGE_LOW
} voltage_state_t;

volatile voltage_state_t voltage_state = VOLTAGE_NORMAL;

void Voltage_Check_Task(void)
{
    /*
     * 假设：
     * CMP_OUT = 1 表示待测电压高于参考电压；
     * CMP_OUT = 0 表示待测电压低于参考电压。
     *
     * 实际逻辑要根据比较器输入端连接方式和输出极性确认。
     */

    if (CMP_OUT) {
        voltage_state = VOLTAGE_NORMAL;
    } else {
        voltage_state = VOLTAGE_LOW;
    }
}

主循环示例：

int main(void)
{
    System_Init();
    Comparator_Init();

    while (1) {
        Voltage_Check_Task();

        if (voltage_state == VOLTAGE_LOW) {
            Low_Voltage_Process();
        } else {
            Normal_Work_Process();
        }

        DelayMs(10);
    }
}

轮询方式优点是简单、稳定、容易调试。缺点是响应速度取决于查询周期。

十、增加软件滤波，避免临界点误判

实际产品中，电池电压、电源输入、电机负载、电感开关、LED 驱动都会带来纹波和干扰。如果只判断一次比较器输出，可能会误判。更可靠的方式是连续多次确认。

#define LOW_CONFIRM_COUNT       5
#define NORMAL_CONFIRM_COUNT    5

void Voltage_Check_Filter(void)
{
    static unsigned char low_count = 0;
    static unsigned char normal_count = 0;

    if (CMP_OUT == 0) {
        /*
         * 电压低于阈值
         */
        if (low_count < LOW_CONFIRM_COUNT) {
            low_count++;
        }

        normal_count = 0;

        if (low_count >= LOW_CONFIRM_COUNT) {
            voltage_state = VOLTAGE_LOW;
        }
    } else {
        /*
         * 电压高于阈值
         */
        if (normal_count < NORMAL_CONFIRM_COUNT) {
            normal_count++;
        }

        low_count = 0;

        if (normal_count >= NORMAL_CONFIRM_COUNT) {
            voltage_state = VOLTAGE_NORMAL;
        }
    }
}

如果每 10ms 检测一次，连续 5 次确认，相当于需要约 50ms 才改变状态。这样可以有效过滤瞬间抖动。

十一、迟滞设计：比较器稳定性的关键

比较器检测电压时，最常见的问题是阈值附近反复跳变。

比如低压阈值设为 3.0V，当电池电压在 2.99V 到 3.01V 之间波动时，比较器输出可能频繁变化，导致系统一会儿低压、一会儿正常。解决这个问题，最好加入迟滞。

1. 软件迟滞

软件迟滞的思路是：进入低压和恢复正常使用不同阈值。

低于 3.0V：判定为低压
高于 3.2V：恢复为正常

这样电压必须明显回升后才恢复，系统不会在临界点来回抖动。

如果只有一个比较器固定阈值，也可以通过状态机、延时确认、不同处理策略实现类似效果。

2. 硬件迟滞

硬件迟滞通常通过正反馈电阻实现，使比较器翻转后阈值发生轻微变化。它的响应更直接，但需要额外计算电阻参数，并验证实际波形。

3. 内部迟滞

部分 MCU 比较器可能支持内部迟滞功能。如果应广具体型号支持，应优先查看规格书中的比较器迟滞配置位。

工程经验上，低压检测不建议只做一次判断，至少要有以下其中一种措施：

软件多次确认；
软件迟滞；
硬件 RC 滤波；
硬件迟滞；
芯片内部迟滞。

十二、中断方式检测电压变化

如果需要快速响应电压变化，例如掉电检测、过压保护、外部电源插入唤醒，可以使用比较器中断。

示例代码框架如下：

void Comparator_ISR(void)
{
    /*
     * 不同应广型号中断入口和标志位名称不同，
     * 以下仅表示处理流程。
     */

    if (Comparator_Get_Flag()) {
        Comparator_Clear_Flag();

        if (CMP_OUT) {
            voltage_state = VOLTAGE_NORMAL;
        } else {
            voltage_state = VOLTAGE_LOW;
            low_voltage_flag = 1;
        }
    }
}

中断方式的优点：

响应速度快；
不需要频繁轮询；
适合保护类功能；
可用于低功耗唤醒。

中断方式的缺点：

阈值附近抖动可能导致频繁中断；
需要正确清除中断标志；
需要处理误触发；
中断内不宜执行复杂任务。

建议中断中只设置标志位，具体处理放到主循环中完成。

if (low_voltage_flag) {
    low_voltage_flag = 0;

    /*
     * 在主循环中执行低压处理
     * 例如关闭负载、停止 PWM、提示用户等。
     */
    Low_Voltage_Process();
}

十三、完整软件框架示例

下面给出一个更接近实际项目的框架，包含初始化、滤波和状态处理。依旧需要根据具体应广单片机型号修改底层寄存器。

/*
 * 应广单片机比较器电压检测完整框架
 *
 * 功能：
 * - 使用比较器检测电压是否低于设定阈值
 * - 包含软件滤波，防止误触发
 * - 状态变化回调处理
 * - 适用于电池低压检测、电源插入检测等场景
 */

#include 
#include 

/* ===== 硬件配置 ===== */
#define CMP_OUT              (P0 & (1 << 0))  // 比较器输出引脚
#define LOW_CONFIRM_COUNT    5
#define NORMAL_CONFIRM_COUNT 5

/* ===== 状态定义 ===== */
typedef enum {
    VOLTAGE_NORMAL = 0,
    VOLTAGE_LOW
} voltage_state_t;

/* ===== 全局变量 ===== */
voltage_state_t voltage_state = VOLTAGE_NORMAL;
volatile bool low_voltage_pending = false;

/* ===== 比较器初始化 ===== */
void Comparator_Init(void)
{
    /*
     * 1. 配置输入引脚
     * 2. 开启比较器
     * 3. 选择输入通道和参考电压
     * 4. 设置输出极性
     * 5. 等待稳定
     */
    // 具体寄存器配置请参考对应型号数据手册
}

/* ===== 滤波检测 ===== */
void Voltage_Check_Filter(void)
{
    static uint8_t low_count = 0;
    static uint8_t normal_count = 0;

    if (CMP_OUT == 0) {
        if (low_count < LOW_CONFIRM_COUNT) {
            low_count++;
        }
        normal_count = 0;

        if (low_count >= LOW_CONFIRM_COUNT) {
            if (voltage_state != VOLTAGE_LOW) {
                voltage_state = VOLTAGE_LOW;
                low_voltage_pending = true;
            }
        }
    } else {
        if (normal_count < NORMAL_CONFIRM_COUNT) {
            normal_count++;
        }
        low_count = 0;

        if (normal_count >= NORMAL_CONFIRM_COUNT) {
            if (voltage_state != VOLTAGE_NORMAL) {
                voltage_state = VOLTAGE_NORMAL;
                low_voltage_pending = true;
            }
        }
    }
}

/* ===== 低压处理函数 ===== */
void Low_Voltage_Process(void)
{
    // 关闭非关键负载
    // 停止 PWM 输出
    // 点亮低压指示灯
    // 或进入低功耗模式
}

/* ===== 恢复正常处理函数 ===== */
void Normal_Voltage_Process(void)
{
    // 恢复负载
    // 恢复 PWM
    // 关闭低压指示灯
}

/* ===== 主循环 ===== */
int main(void)
{
    System_Init();
    Comparator_Init();

    while (1) {
        // 定时检测（约 10ms）
        Voltage_Check_Filter();

        if (low_voltage_pending) {
            low_voltage_pending = false;

            if (voltage_state == VOLTAGE_LOW) {
                Low_Voltage_Process();
            } else {
                Normal_Voltage_Process();
            }
        }

        DelayMs(10);
    }
}