Arduino UNO自制可调稳压电源：电路图与代码全解析

如何用Arduino UNO制作可调稳压电源？

电源是电子电气设备基础刚需。不同电路/设备需不同电压：Wi-Fi模块、继电器、电机等电压各异。市面难买全规格电源，常用电池供电。但电池易耗尽、难提供大电流驱动大功率电机、长用发热、寿命衰减。为解决此痛点，本项目展示基于Arduino UNO的可调稳压电源方案。

此方案可按设备需求输出任意电压，免充电/发热/体积大困扰。生成可调电源法虽多，但此法元件廉价易得、最简易。先看所需元件：

• 相关阅读：Arduino物体检测自动门铃

所需元件

• Arduino UNO
• 16×2 LCD显示屏
• 100μF电容
• 1kΩ电阻
• 杜邦线
• 5V电源
• 2N2222三极管

软件： Arduino Nightly或Atmel Studio 6.2

• 相关阅读：Arduino超声波测距

可调电源电路图

Arduino UNO简介

开源电子开发平台，可随时编程/擦除/重编程。市面有UNO/Nano/Mega/LilyPad等规格。本项目用UNO控制家电自动化。搭载ATmega328P，16MHz主频，支持USART/I2C/SPI通信。

• 相关阅读：Arduino自动夜灯

常用Arduino IDE经Micro USB烧录。ATmega328P预烧录Bootloader，免外部烧录器。C/C++语言易学。IDE将代码分setup(一次性初始化)与loop(循环执行)。

板载6路模拟输入(A0-A5，10位分辨率)、14路数字GPIO(6路PWM输出)，通过pinMode/digitalWrite/digitalRead/analogRead控制。USB供电5V或DC插座7-20V。板载稳压输出3.3V供低功耗器件。通信引脚：USART(RX0/TX1)、I2C(SDA A4/SCL A5)、SPI(SS10/MOSI11/MISO12/SCK13)。

• 相关阅读：Arduino串口通信

Arduino UNO ADC详解

板载6路ADC通道读取0-5V模拟信号。传感器输出模拟量，ADC转数字量送单片机。应用：温度/距离/速度测量等模拟传感器。

10位ADC，数值0-1023，分辨率指离散值数。最大5V对应每级约4.9mV。6通道(A0-A5)可同时对接6模拟设备。IDE内置analogRead(pin)读取模拟值。

• 相关阅读：什么是钳位电路？设计与工作原理

Arduino UNO PWM详解

脉宽调制(PWM)以数字源产生模拟信号：频率固定、调节脉冲宽度。两核心参数：占空比与频率。

占空比： 信号导通时间占周期比率。Duty Cycle = 100×Ton/(Ton+Toff)。用于控制负载功率(如调光/调速)。analogWrite()后引脚输出指定占空比方波，直到下次analogWrite或同脚digitalRead/Write。

• 相关阅读：基于555/BC547触摸开关电路

信号频率：

频率反映信号翻转速度。特定占空比下高频切换等效恒定模拟电压。大多数引脚约490Hz，UNO上D5/D6约980Hz，Leonardo D3/D11亦980Hz。

UNO提供6路8位PWM(标~号)。analogWrite(pin, duty)产生模拟电压：pin为PWM引脚，duty 0-255对应0-100%占空比。

• 相关阅读：基于稳压二极管的简易过压保护电路

16×2 LCD显示屏

LCD自定义字符不难，需懂CG-RAM与控制器。本项目对接JHD162A(基于HD44780驱动)，16脚，支持4/8位模式，本项目用4位模式省线。

JHD162A引脚定义：

• 相关阅读：自动浴室灯开关电路图与原理

屏幕无自发光，背光LED提供照明。Arduino IDE内置LiquidCrystal库简化操作。本项目主用函数：

LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7);
lcd.begin()
lcd.clear()
lcd.print()

• 相关阅读：12V转5V降压电路

Arduino可调电源工作原理

按电路图接线。输出端电压经ADC通道采样，数字值显示于LCD。两按键接D4/D5控制电压增减。UNO ADC 10位(0-1023)，5V满量程，每级≈4.9mV。读A0通道analogRead(A0)得数字值换算电压。D3输出PWM，analogWrite(3, duty)产生目标电压。按键改变占空比→改变输出电压。PWM 0-255对应0-5V。D3经NPN三极管(2N2222)作开关器件，基极加变占空比PWM，发射极得可变电压。电压非线性，接电容滤波去噪。

• 相关阅读：IC 4017/555交通灯控制电子项目

代码解析

引入库：

#include <LiquidCrystal.h>

实例化LCD(数据脚D8-D13)，基准电压2.5V对应占空比50%(ref_volt=125)：

LiquidCrystal lcd(8, 9, 10, 11, 12, 13);
int ref_volt = 125;
float flag = 0;

D3设PWM输出，D4/D5设输入(增/减按键)：

pinMode(3, OUTPUT);
pinMode(4, INPUT);
pinMode(5, INPUT);

LCD初始化显示"Variable Voltage"：

lcd.begin(16, 2);
delay(100);
lcd.setCursor(1, 0);
lcd.print("Variable Voltage");
lcd.clear();
delay(1000);

主循环：读A0 ADC值换算电压，输出PWM：

float value = analogRead(A0);
value = (value * 5) / 1024;
analogWrite(3, ref_volt);

按键检测(低电平触发)调整ref_volt(占空比)：

if (digitalRead(4) == LOW) {
  if (ref_volt < 250) { ref_volt++; delay(100); }
}
if (digitalRead(5) == LOW) {
  if (ref_volt > 0) { ref_volt--; delay(100); }
}

通过增/减按键调节占空比，即可获得0-5V可调稳压电源，彻底告别电池烦恼与电路臃肿。

• 相关阅读：IC 555拍手开关电路(含无定时器版)