Arduino DIY 电压表：Nokia 5110 屏幕显示，手把手教学

元器件清单

项目成本约 10 美元，极具性价比。

所需软件

• Arduino IDE
• LCD5110_Graph 库 (Henning Karlsen 开发，官网下载)

项目简介

本教程详细讲解如何利用 Arduino UNO 和 Nokia 5110 LCD 制作一款直流电压表，测量范围 0-25V。通过这个项目，你将深入理解电压表原理、欧姆定律应用、分压电路设计，以及 Arduino 模拟量读取与图形显示技术。完成后可用于电池监测、电路调试等场景。

步骤 1：了解电压传感器模块

该模块本质是一个分压电路，仅包含两个电阻：

• R1 = 30 kΩ
• R2 = 7.5 kΩ

根据分压公式：Vout = Vin × R2 / (R1 + R2)

输入 25V 时，输出恰好为 5V（Arduino 模拟引脚最大耐压）。输入 0-25V 对应输出 0-5V，Arduino 10 位 ADC 分辨率约 25mV。警告：输入电压严禁超过 25V，否则烧毁 Arduino 模拟引脚！

如需更高精度，可使用 Arduino Due (12 位 ADC) 并自制 3.3V 逻辑电平的分压电路。

步骤 2：Nokia 5110 LCD 简介

• 原诺基亚手机屏幕，PCD8544 控制器，SPI 接口
• 极低功耗：开启背光 0.4mA，休眠 < 0.06mA
• 8 根线即可驱动，配合 Henning Karlsen 库极易上手
• 支持图形、文字、位图显示

步骤 3：硬件接线

电压传感器 (仅用 3 脚中的 2 脚)

Nokia 5110 LCD (8 根线)

步骤 4：核心代码逻辑

主程序包含两个文件：VoltMeter.ino (主逻辑) 和 ui.c (界面图形数据)。

电压读取核心函数

float readVoltage() {
  sensorValue = analogRead(sensorPin);           // 读取 ADC 值 (0-1023)
  vout = (sensorValue * 5.0) / 1024.0;           // 转换为电压 (0-5V)
  vin = vout / (R2 / (R1 + R2));                 // 反推输入电压 (0-25V)
  return vin;
}

若自制分压电路，只需修改 R1 和 R2 变量值即可。

主程序流程

1. 初始化串口、LCD，显示启动画面 3 秒
2. 显示主界面 UI (含电压单位、标尺等图形)
3. 每秒读取一次电压，转为字符串并在 LCD 指定位置显示
4. 同时串口输出数值，便于电脑端记录

完整代码 (VoltMeter.ino)

#include 
// 引脚: CLK=8, DIN=9, DC=10, RST=12, CE=11
LCD5110 lcd(8, 9, 10, 12, 11);

extern unsigned char BigNumbers[];  // 大号数字字体
extern uint8_t ui[];                // 主界面图形
extern uint8_t startScreen[];       // 启动画面

float voltage = 0.0;
int sensorPin = A0;
float sensorValue = 0.0f;
String voltageString = "0.0";
int stringLength = 0;
float vout = 0.0;
float vin = 0.0;
float R1 = 30000.0;
float R2 = 7500.0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  lcd.InitLCD();
  lcd.drawBitmap(0, 0, startScreen, 84, 48); // 启动画面
  lcd.update();
  delay(3000);
  lcd.setFont(BigNumbers);
  delay(1000);
}

void loop() {
  lcd.clrScr();
  lcd.drawBitmap(0, 0, ui, 84, 48); // 绘制主界面
  
  voltage = readVoltage();
  Serial.println(voltage);
  
  voltageString = String(voltage, 1); // 保留 1 位小数
  stringLength = voltageString.length();
  displayVoltage(stringLength);       // 根据长度调整显示位置
  
  lcd.update();
  delay(1000);
}

float readVoltage() {
  sensorValue = analogRead(sensorPin);
  vout = (sensorValue * 5.0) / 1024.0;
  vin = vout / (R2 / (R1 + R2));
  return vin;
}

void displayVoltage(int length) {
  switch (length) {
    case 3: lcd.print(voltageString, 14, 19); break; // 如 "3.3"
    case 4: lcd.print(voltageString, 2, 19);  break; // 如 "12.5"
    default: lcd.print(voltageString, 2, 19); break;
  }
}

测试验证

作者使用可充电 AA 电池 (1.2V)、18650 锂电池 (3.7V)、12V 报警电池测试，读数与专业万用表非常接近，验证了项目的实用性。

进阶建议

• 增加电池电量百分比显示 (需根据电池类型建立电压-电量曲线)
• 添加数据记录功能 (配合 SD 卡模块)
• 设计 3D 打印外壳，做成便携式万用表
• 扩展交流电压测量 (需整流滤波电路)