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背景

小车做好了，电池也买了，想要读取当前电池的电量，于是了解了一下，关键信息做下记录

理论计算方式

前置知识

什么是ADC分辨率

ADC分辨率决定了模拟信号转换为数字值的精细程度,也就是我们从引脚读取的原始的10进制数据含有多少个二进制数据。常见分辨率如下

8位分辨率：0-255（256个值，2的8次方）
10位分辨率：0-1023（1024个值，2的10次方）
12位分辨率：0-4095（4096个值，2的12次方）
16位分辨率：0-65535（65536个值，2的16次方）

引脚的选取

一定要选取支持adc的引脚，否则读取到数值会为0。esp32s3一般情况下分布如
ADC通道 可用GPIO ：

ADC1 GPIO1 ~ GPIO10
ADC2 GPIO11 ~ GPIO20

ESP32-S3和ARDUINO的ADC分辨率是多少

Arduino框架下，ESP32默认是12位（0-4095），arduinio分辨率是10位（0-1023）

ESP32-S3如何设置分辨率

设置12位分辨率：analogReadResolution(12)

电压检测模块为什么要分压

1. ESP32的ADC只能承受3.3V，分压后高电压不会损坏芯片
2. 可以测量比3.3V更高的电压（最大25V）
3. 隔离高压部分，降低风险
4. 模块化设计，方便使用

从引脚读取电压的计算

计算过程如下图

您的电压检测系统： 电池电压 (8.42V) │ ▼ [分压模块 5:1] 分压后电压 (1.684V) → ESP32 ADC引脚 │ ▼ [ADC转换] 数字值 (约2090) │ ▼ [软件计算] 恢复的分压电压 = (2090 ÷ 4095) × 3.3 = 1.684V，这里更好理解是这个2090x(3.3/4095) │ ▼ [乘以分压比] 电池电压 = 1.684V × 5 = 8.42V ✅

ADC_REF_VOLTAGE 这个值很重要，这里只得是板载电压是3.3v，而不是5v。是因为

模拟电压 (0-3.3V) → ADC转换 → 数字值 (0-4095)
数字值 x 3.3 /4098= 模拟电压

具体代码如下

// 完整的电压监测程序 const int VOLTAGE_PIN = 4; const float ADC_REF_VOLTAGE = 3.3; // ESP32-S3参考电压 const float DIVIDER_RATIO = 5.0; // 分压比，看电压检测模块的分压是多少 const int ADC_RESOLUTION = 4095; // 12位ADC最大值，ESP32-S3的ad引脚是12位分辨率 void setup() { Serial.begin(115200); analogReadResolution(12); analogSetAttenuation(ADC_11db); } float readBatteryVoltage() { // 1. 读取ADC值 int adcValue = analogRead(VOLTAGE_PIN); // 2. 计算分压后的电压（乘以3.3是关键！） float dividedVoltage = (adcValue / (float)ADC_RESOLUTION) * ADC_REF_VOLTAGE; // 3. 恢复实际电压 float batteryVoltage = dividedVoltage * DIVIDER_RATIO; return batteryVoltage; } void loop() { float voltage = readBatteryVoltage(); Serial.print("电池电压: "); Serial.print(voltage, 2); Serial.println("V"); // 分步显示计算过程 int adcValue = analogRead(VOLTAGE_PIN); float dividedVoltage = (adcValue / 4095.0) * 3.3; Serial.print("ADC值: "); Serial.print(adcValue); Serial.print(" → 分压后: "); Serial.print(dividedVoltage, 3); Serial.print("V → 乘以"); Serial.print(DIVIDER_RATIO); Serial.print(" → "); Serial.print(voltage, 2); Serial.println("V"); delay(1000); }

电压修正方法

修正真实分压比

先获取如下值：

实际输入电压：V_actual（万用表实测值，如 5.00V）； ADC 采样值：adcValue（串口打印的原始值，如 819）； ESP32 参考电压：V_ref（如 3.3V，后续会校准）。

进行如下计算

已知：V_actual=5.00V，adcValue=819，ADC_RESOLUTION=4095，V_ref=3.3V 计算：(819/4095)*3.3 = 0.66V（模块输出到 ESP32 的采样电压） 真实分压比：5.00 / 0.66 ≈ 7.58（而非理论值 5.0）

代码修正：将DIVIDER_RATIO替换为实测计算出的真实值（如 7.58)

修正参考电压

找到 ESP32-S3 的3.3V引脚（VCC_3V3）和GND引脚； 用万用表直流电压档测量这两个引脚的电压，得到V_ref_actual（如 3.28V）。

代码修正：将ADC_REF_VOLTAGE替换为实测值（如 3.28）

多次采样

float readBatteryVoltage() { const int SAMPLE_COUNT = 50; // 采样次数（次数越多越稳定，建议20~100） long adcSum = 0; // 用long避免溢出 // 多次采样累加 for (int i = 0; i < SAMPLE_COUNT; i++) { adcSum += analogRead(VOLTAGE_PIN); delayMicroseconds(100); // 短延时，避免采样过于密集 } // 计算平均ADC值 int adcValue = adcSum / SAMPLE_COUNT; // 原有计算逻辑 float dividedVoltage = (adcValue / (float)ADC_RESOLUTION) * ADC_REF_VOLTAGE; float batteryVoltage = dividedVoltage * DIVIDER_RATIO; return batteryVoltage; }

ADC衰减修正

ESP32-S3 的 ADC 默认参考电压是 3.3V，无衰减（0dB）时，只能准确测量 0~1.1V 的输入电压（这是芯片设计的安全精度范围）。如果输入电压超过 1.1V，ADC 会 “饱和”，读数固定在最大值，无法准确测量。
ADC 衰减就是通过芯片内部的分压电路，把输入的高电压 “衰减” 到 ADC 能准确测量的范围，从而扩大测量量程。代价是：衰减越大，测量精度会略有下降（但降幅很小，对新手场景几乎可忽略）。

当前模块分压比是之前提到的7.58（若还没实测，先按此举例）：
采样电压 =（实际电压） 8.4V / 7.58 ≈ 1.11V

参照下表

所以在esp32的代码中设置

void setup() { Serial.begin(115200); analogReadResolution(12); // 关键修改：适配8.4V电池场景，选择ADC_2_5db analogSetAttenuation(ADC_2_5db); }

业界通用计算方式

不使用理论计算原因

代码中的 DIVIDER_RATIO 是一个固定的常量（5.243）。这假设了电阻是绝对精准的，且电路是理想的。

• 电阻精度问题： 普通电阻（如5%精度）的实际阻值可能与标称值有偏差。可能是在8.28V时反推算出了5.243这个数值，但这掩盖了电阻本身的误差。
• 非线性负载： 如果分压电路后级接了其他负载（虽然通常ADC输入阻抗很高，影响极小），或者使用了劣质的电压检测模块（常见于淘宝购入的LM2596等模块），模块上的反馈电路可能会引入微小的非线性误差。
• ADC输入漏电流： ESP32的ADC引脚虽然阻抗高，但在某些情况下会有微小的漏电流，这在高阻值分压电路中会引起误差。

通用做法

采用两点校准法，即分别在低电压和满电压时测量，计算出更精准的转换公式。将简单的乘法改为“截距式”计算。需要重新定义两个参数：VOLTAGE_OFFSET（截距）和 VOLTAGE_SCALE（斜率）。即解一个二元一次方程

y=kx+b

y是实测电压，k是次采样后的adc引脚读书。需要在电满和放电时两次实测。

具体代码

// 修改配置区 const float VOLTAGE_OFFSET = 0.0; // 截距，初始为0 const float VOLTAGE_SCALE = 2.55; // 斜率，需要重新计算 float readBatteryVoltage() { // ... (采样逻辑不变) ... // 新逻辑：y = kx + b float batteryVoltage = (adcValue * VOLTAGE_SCALE) + VOLTAGE_OFFSET; return batteryVoltage; }