設計電壓檢測系統(tǒng)，最關鍵是電壓采集精度問題。電壓檢測屬于模擬量轉化為數(shù)字量即A/D轉換，需要使用單片機的ADC接口。

其基本設計原理是：

1）直流電壓檢測：外部直流電壓先經(jīng)過隔離，模擬量隔離的方式一般有線性光耦、隔離運放等（不作要求也可以不可隔離），然后通過運放進行降壓，再經(jīng)過RC濾波電路后接入ADC接口，如下圖為本人常用的直流電壓采樣電路，直流28V電壓經(jīng)過高精度電阻網(wǎng)絡降壓后，再經(jīng)過差分運放進行隔離，通過差分運放可以將輸入電源地（28GND_IN）與采集電路模擬地AGND隔離，然后通過RC電路進行濾波，最后接入處理器ADC接口；

2）交流電壓檢測：外部交流電壓先經(jīng)過隔離（一般采用電壓互感器隔離）、變壓、整流、變壓、RC濾波然后接入ADC接口。如下圖為本人常用的一種交流電壓采樣電路，下圖采樣的是400HZ交流電電壓，交流電壓先經(jīng)過差分運放進行隔離，然后通過AD736芯片進行有效值轉換（該芯片能將交流電壓轉化為直流電壓），然后通過運放放大，在經(jīng)過RC電路進行濾波（未畫出，原理和上圖一樣），最后接入ADC接口。

如何選擇單片機，需考慮哪些因素？

了解了電壓采樣的原理之后，該如何選擇合適的單片機呢？單片機種類很多，選型確實是令人頭疼的事，但是有很重要，有很多不得不考慮的細節(jié)。單片機選型既要考慮是否能夠滿足功能要求，還要考慮可靠性、經(jīng)濟型、供貨情況等，一般從以下幾個方面進行選型：

1、單片機是否有ADC接口（模數(shù)轉換接口），ADC接口的數(shù)量，ADC接口的分辨率多少？比如10位、12位等，以及ADC采樣速率等，這是首要考慮的問題。ADC接口數(shù)量及有無直接影響該功能，接口數(shù)量最好能滿足模擬量采集要求，比如有3路模擬量則選擇單片機時ADC接口至少3路以上，沒有ADC接口的單片機也不是一定不能使用，可以通過AD接口芯片外擴實現(xiàn)，但是增加電路設計麻煩及設計成本。ADC接口的分辨率直接影響AD的采集精度，AD的位數(shù)越高其分辨率越高，8位AD的分辨率只有Vref/255，10位AD的分辨率為Vref/1023，12位的AD分辨率為Vref/4095，其中Vref為單片機的基準源（參考源）。比如要求0~10V的輸入電壓采樣精度為0.5%（滿偏），則采用8位、10位的AD都達不到要求，只有12位以上的AD才可以，這只是軟件誤差，采樣精度還包括硬件線路、器件等誤差。AD的采樣速率直接影響AD數(shù)據(jù)的更新頻率，采樣速率也不是選擇越高越好，能夠滿足實時更新頻率要求即可。

2、其它接口功能是否滿足系統(tǒng)要求，比如普通IO口的數(shù)量是否滿足要求，整個電壓采集系統(tǒng)是否需要SCI通訊、CAN通訊、I2C通訊、SPI通訊等接口，定時器、外部中斷接口、PWM接口等時候滿足實際要求，以及存儲器RAM、flash空間大小，能否滿足程序數(shù)據(jù)存儲等。

3、性能方面，單片機支持的最高時鐘頻率，選擇8位、16位還是32位單片機？單片機位數(shù)決定了處理數(shù)據(jù)的總線寬度，如16位的數(shù)據(jù)使用16位單片機一次就可完成，使用8位單片機則需分兩次進行。還有其功耗對比，處理器都講究低功耗，功耗越低芯片的發(fā)熱量越小，性能越穩(wěn)定，可靠性越高。

4、價格方面，其它功性能參數(shù)都差不多的情況下，綜合考慮價格問題，節(jié)約經(jīng)濟成本。

5、供貨情況，是否大公司生產的芯片，該芯片是否停產？能夠長期供貨？等。

STM32和C51單片機比較

1、STM32單片機是意法半導體生產的32位單片機，屬于ARM內核的一個版本，比傳統(tǒng)的51單片機高級很多！具有很多強大的資源，比如包含USB通訊接口。其主頻有24MHZ、32MHZ、48MHZ、72MHZ、84MHZ、100MHZ、180MHZ等等，AD分辨率有12位、14位、16位等，還具有DAC接口（數(shù)模轉換接口），定時器、中斷口、PWM接口等等，其功能只會比51單片機多，是功能很強大的一款單片機，絕對能夠滿足系統(tǒng)設計要求。

2、C51單片機屬于8位的單片機，其常用的型號有89C51、89S51、80C51、87C51等，C51單片機經(jīng)過迭代升級，其功能還是不錯的，C51單片機的時鐘頻率一般33MHZ以內，有的具有ADC接口有的沒有，一般具有8位、10位和12位的ADC接口，完全可以滿足一般精度的模擬量采集。常用的一些SCI、SPI、I2C、PWM、定時器、中斷等接口都有，推薦選C8051系列單片機，是比較高級的單片機，內部集成了很多常用的外設。

總結：STM32和C51兩種類型的單片機都是可以滿足電壓系統(tǒng)檢測功能的，C51單片機較容易入門，應用非常廣泛，資料也多，而STM32單片機比C51高級得多，比較難入門。若是新手還是建議使用C51單片機更容易實現(xiàn)，若想最求高級，好學有時間，有精力可以使用STM32增長知識，積累經(jīng)驗也是不錯的選擇。