天空星-简易数字万用表拓展版

简介

  基于天空星的简易万用表拓展版，支持电压、电流、电阻、通断、二极管档测量，精度与立创万用表对比相差不大。

1、项目简介

  基于天空星-STM32F407VET6的简易万用表拓展板，板载1.8寸TFT屏幕接口，3个拓展功能按键、1路电压电阻输入接口、1路黑表笔输入接口、1路电流输入接口（V1.2版本将该接口合并到电压电阻接口中了）；可直接使用万用表表笔进行连接。

2、原理解析

电压测量

  使用差分放大电路进行电压测量，前级通过采集红黑表笔的电压差进行输出，需要进行等电压缩放，否则输入电压过大烧坏运放和adc引脚，考虑到有红正黑负以及红负黑正两种情况，后级引入参考电压进行抬升，将红黑表笔与是否大于参考电压进行对比，从而判断。

电阻测量

  本质上是电阻分压原理，输入电压确定，一个电阻已知，另外一个电阻就可以计算出来了，通过控制不同的mos管导通来控制分压比例，从而进行不同电阻范围测量，注意尽量不要同时导通两处，否则会混乱。

电流测量

  使用tp181电流采样芯片来进行电流采样，加入基准电压实现高低测任意电流采样，不过会牺牲一半的精度。

2、实际输出

简易万用表电压检测		立创万用表电压检测

简易万用表电阻检测		立创万用表电阻检测

简易万用表电流检测	立创万用表电流检测

简易万用表二极管档测试

3、V1.2版本改动说明

  非常感谢评论区很多大佬的建议，目前V1.2版本已经修改完成，改动如下：

1. 对运放进行更换，由LMV358->TLV2333,LMV321->TLV333;运放的失调电压更小，当然价格也贵一点；
2. 对运放阻容进行调整，每一个运放输出接口均加入一个10R电阻+2.2nF电容，防止输出振荡，同时采集更加稳定；
3. 电压采集分配电阻等比例缩小，电阻过大容易引入更大的失调电压，同时可能会造成增益隆起；
4. 加入一路固态继电器进行电流分配，此时仅需要两个接口即可完成之前的功能，但固态继电器的价格还是挺贵的，而且目前最大电流为2A，这也就意味着电流测量最大不能超过2A，不过简单测试也够用了；
5. 对PCB布局进行调整，更换表头接口，换成了香蕉座，此时整个板框与原天空星包保持一致，更加小巧精致。
6. 代码方面，由于换了一个继电器切换，这里需要进行调整，配套代码已经更新上传到gitee仓库中，同时wiki文档链接也已经更新。
7. 新版小体积的情况下，丝印没办法保留，焊接会更加费劲一点，这里我给出一个焊接的pdf，推荐按照这个轮廓图来进行焊接，尤其注意0.1%精度的电阻，这些是直接影响测量精度的。
8. 新版测量与旧版基本一致，与立创万用表无明显偏差，但稳定性更好，抖动更小，测试图可直接参考旧版。

简易数字万用表V1.2版本实物图

4、使用说明

目前只使用了一个功能按键作为模式切换；其余按键暂未使用。

SW3：双击进行模式切换

5、资料链接

文档资料：https://wiki.lceda.cn/zh-hans/course-projects/microcontroller/32-multimeter/circuit-theory.html
代码资料：https://gitee.com/chen11232/stm32-multimeter

纠错日志

  在三极管基极加入1k限流电阻，之前直接连接io会导致电流过大芯片异常发热，大表笔处的运放输出电阻建议焊接22r，0r的话会导致运放输出直连io，mos是电压控制型，在电阻切换电路处，可以将io设置为开漏输出，不需要再串联电阻进行限流。

7、写在最后

  该项目原理&代码并不复杂，适合刚想上手做项目或做电赛练习的同学，通过这个项目你能学到使用运放进行电压比例调节从而实现电压、电流等检测功能。

  目前项目没有使用外部参考源、也没有使用专门的adc来进行测量，在程序中使用内部adc基准源进行校准测试，同时牺牲非常多的时间来进行采样取平均值，可以说是牺牲时间换精度了，关于硬件设计与代码有任何想法欢迎评论区讨论。