复刻电压电流表

感谢嘉立创提供的学习机会。

感谢开发菌以及陈工。

感谢武汉芯源。

简单的复刻，烧录官方源码

请参考https://wiki.lckfb.com/zh-hans/dwx-cw32f030c8t6/training/voltammeter-bootcamp/voltammeter.html

立创·地文星CW32数字电压电流表扩展板 - 立创开源硬件平台 (oshwhub.com)

1、供电电路

ADC意思是将连续的模拟信号转换为数字信号，为数字处理和分析提供了可能。ADC在信号转换、测量与数据采集、控制系统输入以及通信与信号处理等方面发挥着重要作用，其广泛的应用促进了各行业电子设备的智能化和精确控制，是推动现代科技进步的关键因素之一。

通过ADC采样来计算电压、电流。

本项目和官方项目一样采用核心板加扩展板设计理念，采用插件器件设计，让学习更能简单，让探索能更深入；

• 核心板选用国产武汉芯源半导体CW32为主控，同时兼容同类型其它款式开发板；但CW32更有优势。
• 项目综合程度高，实用性强，设计完成后可作为桌面日常仪表使用；

供电电路我们使用DC插口，与官方一样的。但是我加了接线端子和typec输入输出，可以量typec的电压电流，和接线端子的电压电流。

typec输入输出

接线端子输入输出

LDO（低压差线性稳压器）选型
本项目使用LDO作为电源，考虑到实际的电压表头产品多在24V或36V供电的工业场景中应用，本项目选择了最高输入电压高达40V的SE8550K2作为电源。本项目没有使用DCDC降压电路来应对大压差的主要原因为避免设计过程中引入DCDC的纹波干扰，次要原因为降低项目成本。

2、MCU的选型

感谢嘉立创，地文星是1元买的 ，而且是复刻嘛。

CW32在本项目中的重要优势

• 宽工作温度：-40~105℃的温度范围
• 宽工作电压：1.65V~5.5V （STM32仅支持3.3V系统）
• 超强抗干扰：HBM ESD 8KV 全部ESD可靠性达到国际标准最高等级（STM32 ESD2KV）
• 本项目重点-更好的ADC：12位高速ADC 可达到±1.0LSB INL 11.3ENOB 多种Vref参考电压... ...（STM32仅支持VDD=Vref）
• 稳定可靠的eFLASH工艺。

3、电压采样电路

本项目设计分压电阻为220K+10K，因此分压比例为22:1（ADC_IN11）

分压电阻选型

1. 设计测量电压的最大值，出于安全考虑，本项目为30V（实际最大可显示99.9V或100V）；
2. ADC参考电压，本项目中为1.5V，该参考电压可以通过程序进行配置；
3. 功耗，为了降低采样电路的功耗，通常根据经验值将低侧电阻（R7）选择为10K；

随后便可以通过以上参数计算出分压电阻的高侧电阻：

1. 计算所需的分压比例：即ADC参考电压:设计输入电压，通过已知参数可以计算出1.5V/30V=0.05
2. 计算高侧电阻：即低侧电阻/分压比例，通过已知参数可以计算出10K/0.05=200K
3. 选择标准电阻：选择一颗略高于计算值的电阻，计算值为200K，通常我们选择E24系列电阻，因此本项目中选择大于200K且最接近的220K。

如果在实际使用中，需要测量的电压低于2/3的模块设计电压，即66V，则可以根据实际情况更换分压电阻并修改程序从而提升测量的精度，下面将进行案例说明：

1. 假设被测电压不高于24V，其他参数不变
2. 通过计算可以得到1.5V/24V=0.0625，10K/0.0625=160K，160K为标准E24电阻可以直接选用，或适当留出冗余量选择更高阻值的180K

如果在实际使用中，需要测量的电压若高于模块99V的设计电压，可以选择更换分压电阻或通过修改基准电压来实现更大量程的电压测量范围，下面将进行案例说明：

1. 假设被测电压为160V，选择提升电压基准的方案扩大量程
2. 已知选用电阻的分压比例为0.0145，通过公式反推，我们可以计算出160V*0.0145=2.32V，因此我们可以选择2.5V的电压基准来实现量程的提升（扩大量程将会降低精度）

考虑到被测电源可能存在波动，在电路设计时，在低侧分压电阻上并联了10nF的滤波电容提高测量稳定性。

换挡

在本项目中，额外增加了一组电压采样电路，因此，我们可以探讨一下换挡对于提高测量精度的意义。万用表想要测的更准确，往往设置了多个档位。通过对不同档位的调整，获得被测点位在相应量程下的最佳的测量精度。

本项目实现此功能需要实现软硬件结合。当我们首先使用前文所讲的ADC_IN11通道测量30V以内电压时。若所测得电压在0~3V以内，则使用ADC_IN9通道测量。此时，由于分压比减小，测量精度大大提高。
实现换挡的思路有很多种，开发板的设计给大家提供了更多设计的可能。

4、电流采样电路

官方目设计的采样电流为3A，选择的采样电阻（R0）为100mΩ。。我这里直接换成2W的了，可测范围会大一点。

5、数码管显示

我这里用的是已经购买的0.36寸数码管，便宜一点。2元5个。

6、LED指示灯

上电灯

程序验证灯

7、按键电路设计

这里我是选用已经有了的贴片按钮，省钱嘛。

8、用于电压测量校准的TL431电路设计

这里说教我们做实验，也没做啊！~~~

9、3D外壳翻车了就不放图了

 

复刻请选择官方项目，文顶部有官方项目链接，可以在项目基础上修改。

大佬太多，不求中奖，但是完善自己的开源项目是可以再次学习，加深印象的。

感谢，退场~