摘要：使用ESP32C5开发板、Timer-PWR供电模块实现的具有锂电池 / 设备功耗等状态监控的web面板，并通过web界面可实时监控锂电池充放电以及设备控制、功耗等相关功能；

一、硬件介绍

1、主控开发板

使用的是XIAO ESP32C5开发板，集成ESP32C5 32位双核处理器芯片，最高运行频率240MHz，板载8MB PSRAM和8MB FLASH；

功能引脚示意图

2、Unit TimerPWR 供电模块

Unit TimerPWR是一款定时供电单元，具备 “充放电 + 定时开关 + 屏幕显示 + 升压输出” 等主要功能；

内置STM32微控制器，用于实现RTC及整体控制，设置自动开机与关机时间；

通过Grove接口为外部设备提供 5V/800mA的电源输出；

主要特性

内置INA3221传感器，可实时监控电源输入输出的电流和电压；

板载0.66英寸OLED显示屏以及2个侧按钮，用于查看实时状态并修改设置参数；

可以使用接入Grove接口的I2C总线，通过I2C指令来设置开关机参数等；

待机电流：DC4.2V@36.67uA；

二、功能实现

1、硬件搭建

将1200mAh锂电池连接到Unit TimerPWR模块，并通过模块的Grove接口给ESP32C5提供供电，并连接I2C引脚到开发板对应的引脚上；

实物搭建效果：

2、功能效果

通过Unit TimerPWR模块给ESP32C5提供供电，并通过I2C读取模块采集到的电池电压 / 电流、输出电压 / 电流、充放电状态等数据并显示到Web界面上；

Web界面具有以下功能：功能开关控制、单次与循环运行定时设置、锂电池状态与输出负载信息显示、电池续航 / 充电时间估算、功耗变化曲线等功能；

整体界面效果

开关控制： 设置OLED屏幕背光、Grove接口 5V输出、定时模式的开启与关闭；

定时设置：支持单次 / 循环两种运行定时模式，可分别单独设置运行与停止时长(最长255小时)；

电池状态：实时显示当前锂电池电压、电流及充放电状态；

输出负载：实时显示输出端的电压、电流及供电设备的实时功耗；

续航 / 充电时间：根据输入电池的实际容量，以及当前电池充/放电电流，自动计算放电状态下的续航时间 / 充电状态下充满电所需的时间；

功耗曲线：绘制最近30秒功耗变化趋势曲线，同时记录设备上电以来的最大、最小及平均功耗数据；

功能开关控制

OLED 屏幕：控制模块的OLED屏幕的背光开启 / 关闭；

5V输出：控制模块的5V输出(输出供电)开启 / 关闭；

定时模式：控制 `定时功能` 开启 / 关闭；

定时设置

可设置单次 / 循环两种运行模式，并分别单独设置运行与停止时长参数(最长可设置255小时)；

输出负载

实时显示输出端的电压、电流及供电设备的实时功耗；

电池充放电(充电 / 续航)

充电时：显示当前的锂电池电压以及充电的电流大小；

同时在充电时，显示预估充满所需的时间；

放电时：显示当前的锂电池电压以及整体放电的电流大小；

同时在放电时，显示预估续航的时间；

功耗曲线图

显示最近30s内的功耗变化趋势；

同时显示当前设备运行时的最大、最小、以及整体的平均功耗情况；

三、代码编写

主要相关代码

#include "Wire.h"
#include "m5_unit_timerpwr.hpp"
#include <WiFi.h>
#include <AsyncTCP.h>
#include <ESPAsyncWebServer.h>

#define PWR_SDA D4
#define PWR_SCL D5
#define RGB_BLUE D7
M5UnitTimerPWR timer_pwr;

const char* ssid     = "WIFI_SSID";
const char* password = "WIFI_PASS";

AsyncWebServer server(80);

// 开关状态
bool oledState    = true;
bool outputState  = true;
bool timerMode    = false;
bool userCycleMode= false;
// 定时参数
uint8_t g_on_h=0, g_on_m=0, g_on_s=10;
uint8_t g_off_h=0, g_off_m=0, g_off_s=10;
// 电池信息
float batV,batI,groveV,groveI;
bool isCharge;
// 功耗统计
float totalPower = 0;
float maxPower = 0;
float minPower = 999999;
uint32_t sampleCount = 0;


...
HTML 部分    
...

void setup(){
  Serial.begin(115200);
  pinMode(LED_BUILTIN,OUTPUT);
  pinMode(RGB_BLUE,OUTPUT);
  digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW); 
  digitalWrite(RGB_BLUE, HIGH);

  WiFi.begin(ssid,password);
  while(WiFi.status()!=WL_CONNECTED){ delay(500);Serial.print("."); }
  Serial.println();
  timer_pwr.begin(&Wire,TIMERPWR_ADDR,PWR_SDA,PWR_SCL,400000U);	//模块I2C初始化 400khz
  delay(800);

  // 默认关闭定时模式 
  timer_pwr.set_cycle_sleep(false);
  oledState     = timer_pwr.get_oled_backlight();
  outputState   = timer_pwr.get_grove_5v_output();
  userCycleMode = false;
  timerMode     = false;

	...
        
    // web相关数据显示    
  server.on("/data", HTTP_GET, [](AsyncWebServerRequest *req){
    String onTimeStr  = formatDuration(g_on_h,g_on_m,g_on_s);
    String offTimeStr = formatDuration(g_off_h,g_off_m,g_off_s);
      
    String json = "{";
    json += "\"charge\":"+String(isCharge?"true":"false");   // 充放电状态
    json += ",\"batV\":"+String(batV,2);                     // 电池电压
    json += ",\"batI\":"+String(batI,2);                     // 电池电流
    json += ",\"groveV\":"+String(groveV,2);                 // 输出电压
    json += ",\"groveI\":"+String(groveI,2);                 // 输出电流
    json += ",\"maxPower\":"+String(maxPower/1000,2);        // 最大功耗
    json += ",\"minPower\":"+String(minPower>99999?0.0f:minPower/1000,2); // 最小功耗 W
    json += ",\"avgPower\":"+String(sampleCount>0?totalPower/sampleCount/1000:0.0f,2); // 平均功耗
    json += ",\"oled\":"+String(oledState?"true":"false");   // OLED状态
    json += ",\"output\":"+String(outputState?"true":"false");// 5V输出
    json += ",\"timerMode\":"+String(timerMode?"true":"false"); // 定时开关
    json += ",\"cycleMode\":"+String(userCycleMode?"true":"false"); // 单次 / 循环
    json += ",\"onTime\":\""+onTimeStr+"\"";                 // 运行时间
    json += ",\"offTime\":\""+offTimeStr+"\"";               // 停止时间
    json += "}";
      
    req->send(200, "application/json", json);
});
	...
        
  server.begin();
  Serial.print("web地址: http://");
  Serial.println(WiFi.localIP());
}

void loop(){
  int16_t t_batV   = timer_pwr.get_battery_voltage();
  int16_t t_batI   = timer_pwr.get_battery_current();
  int16_t t_groveV = timer_pwr.get_grove_voltage();
  int16_t t_groveI = timer_pwr.get_grove_current();

  // 数据获取
  if(t_batV   != -1) batV   = (float)t_batV   / 100.0f;
  if(t_batI   != -1) batI   = (float)t_batI   / 100.0f;
  if(t_groveV != -1) groveV = (float)t_groveV / 100.0f;
  if(t_groveI != -1) groveI = (float)t_groveI / 100.0f;

  isCharge    = timer_pwr.get_battery_charge_status();
  oledState   = timer_pwr.get_oled_backlight();
  outputState = timer_pwr.get_grove_5v_output();
    
  // 功耗统计
  float power = groveV * groveI;
  sampleCount++;
  totalPower += power;
  if(power > maxPower) maxPower = power;
  if(power < minPower) minPower = power;
  delay(1000);
}

四、程序烧录

1、连接USB数据线至开发板；

2、选择端口号对应的开发板；

3、点击 上传 烧录程序到开发板上；

五、效果演示

通过Web网页端可以远程查看当前锂电池状态、设备运行时的相关信息，以及可以控制设备开关 / 设置定时运行模式等；