基于555的电阻电容测量可充电镊子

本项目获吉林大学2025电赛校赛一等奖

项目简介

本系统以STM32F103C8T6单片机作为控制核心，由555构成多谐振荡电路实现对电阻和电容的测量。控制模拟开关实现电阻电容测量的档位切换，根据测得的结果自动切换量程，使测量精度满足指标要求。该系统设计简单，成本低，操作简单，在测量范围内误差很小，实际测试在5%以内。
和传统万用表相比，通过判断实现电阻和电容测量的量程自动切换，减少了手动操作的麻烦，提高了测量效率。通过测量振荡频率来间接计算电阻、电容的值，这种方法通常比传统万用表的直接测量法更精确。传统万用表需要定期校准，而我们的设计通过数字化处理和自动切换档位，减少了对校准的依赖。通过简单的电路实现测量功能，硬件成本较低、功耗低。

功能介绍

上电初始化开始进行电阻检测（因为模拟开关内阻，软件校准-30欧姆）
LED会每隔一秒闪一下
按键触发开始电容检测
（这里有个问题，555芯片没接电容再接地是会陷入混乱状态，这时候PWM中断输入捕获会卡死，led会一直亮或者不亮，但是如果接上电容会正常检测的，卡死状态你把镊子短接就可以再按按键换挡）
按键再触发进入低功耗模式
（只是单纯把LCD背光关了，因为硬件电路画错了，有兴趣做真正低功耗可以把PA0改成下面的电路）

还有这个采用三档开关，从上到下依次为空载，电阻挡，电容档（所以一次是需要调整两个开关的）

另外，感谢撕碎的火车票的项目提供灵感支持，这里也是参考了他的镊子板框层设计。
https://oshwhub.com/chengjia535/qplcr3s

技术路线

1. 初始化阶段：
   设备启动首先初始化时钟、液晶屏和键盘
2. 主测量循环：
   通过物理按键获取用户选择的测量模式
   键值=1：进入电阻测量模式
   键值=2：进入电容测量模式
3. 电阻测量流程：
   首先使用大量程进行频率测量
   判断测量频率是否≥72kHz
   如果是：切换小量程(0)进行更精确测量
   如果否：保持大量程(1)
   完成测量后计算电阻值并输出到液晶屏
4. 电容测量流程：
   首先使用大量程进行测量
   判断测量电容值是否≤1nF
   如果是：切换小量程(1)进行更精确测量
   如果否：保持大量程(0)
   完成测量并计算参数后输出到液晶屏

硬件说明

本项目由以下部分组成，电源部分、显示部分、主控部分、测量部分

供电电路：
采用TYPE-C-2P接口作为供电接口，TP4056进行充放电管理并配备led显示，采用XC6206P332降压3V3给电路供电

显示电路：
使用0.96寸tft彩屏，ST7735S驱动

主控电路：
搭建STM32最小系统

测量电路：

• 电阻部分
  采用二选一模拟开关进行量程的切换
  先选择大量程测量频率，判断频率大小再次测量，即可获得较精确的频率，同时输出波形为TTL电平的方波信号所以不需要再对信号做电平变换，即可直接供数字电路处理，这种处理一方面便于使仪表实现智能化，另一方面也避免了由指针读数引起的误差。
  第一个量程R = 100Ω C = 1nF
  第二个量程R = 1kΩ C = 100nF
  

• 电容部分
  利用RC和555定时器组成的多谐振荡电路，通过测量输出振荡频率的大小即可求得电容的大小，再根据电容大小切换档位，测得较为精确的电容。该方案硬件电路实现简单，能测出较宽的电容范围。同时输出波形为TTL,电平的方波信号所以不需要再对信号做电平变换。即可直接输入单片机处理。
  第一个量程 R1 = 1kΩ R2 = 10kΩ
  第二个量程 R1 = 100kΩ R2 = 100kΩ

软件代码

采用CUBEMX配置，使用hal库开发，代码完全开源

注意事项

这里使用的是TLC555,因为NE555是TTL工艺，需要4.5V以上电压不能用电池供电
整体成本，咸鱼镊子腿5r，屏幕6r，芯片2r，其他芯片电阻核算2r大概15r吧
我感觉这玩意测插件电阻也极好用，试了一下比万用表快多了，万用表还要两只手操作，我就是来分辨电阻的大概阻值，在这种情况很好用。