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【毕业设计】 自制STM32万用表,吊打500元正规牌

自制万用表虽谈不上是一个最新的项目,但是我们推荐这个功能强大并且精度很高的STM32万用表,可是可以和价值500元的Brymen万用表一较高下的!DIY或者用作毕设,都非常合适。
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    自制万用表虽谈不上是一个最新的项目,但是我们推荐这个功能强大并且精度很高的STM32万用表,可是可以和价值500元的Brymen万用表一较高下的!DIY或者用作毕设,都非常合适。硬件和软件全部开源,可以点击资料下载,获取资料。

    六种工作模式

    自制STM32万用表有六种模式:电压测量、电流测量、功率测量、连续性测试、器件测量和频率测量:

    ☞ 电压,内部通过一个十六位的ΣΔ ADC.来测量电压。有四个数字可选择档位:±60 V, ±6 V, ±600 mV 和 ±60 mV。所有档位都支持直流值或有效值测量,同时输入端有过电压保护措施。

    ☞ 电流,电流通过同一个ADC来测量,但只有两个档位:±2.5 A 和 ±250 mA。由于用的是一个可编程增益放大器,通过软件设置可以实现±25 mA的档位测量,但是现在没有加这个档。和电压测量一样,电流档既可以测量直流值,也可以有效值。

    ☞ 功率,就是电压和电流的乘积。屏幕上除了有功率值,还可以显示原始的电压电流值。用户可以使用所有的8种电压电流档位的乘积组合,但是需要在电压/电流的界面下设置档位然后在返回到功率测量界面。这种操作不是非常方便,但是目前还没找到只用一个按键就能设置的好方法,大家可以发挥想象开发出来。

    ☞ 连续性测试,对现在这个版本来说,就是一个200ohm的电阻,一端接在3V电源,另外一端接在测试点端子上。万用表测量的电压进而计算出阻值。当阻值低于阈值时,内置蜂鸣器发声。这个阈值不是固定的,可以进行修改。

    ☞ 器件测量,这个万用表可以测量电阻、二极管和电容。用户也可以把表笔接在直插元件的引脚或是贴片测试焊盘上,如果你有没标值的贴片电容,这个功能会非常方便测量容值。

    ☞ 频率,测量波形会进入一个32位的定时器,每秒读取一次频率。输入波形幅值最大是3V,但可以通过加上一个齐纳二极管来方便的扩大幅值范围。

     

    硬件组成

    主控芯片使用的是STM32F373,Cortex-M4混合信号MCU,集成16位的ΣΔ ADC使得它成为我们自制万用表的完美之选,在性能上:• 3x 16位sigma-delta ADC,多达21条单通道或11条差分通道,每个通道有7个可编程增益

    • 1 MSPS的12位ADC

    • 最多2个比较器

    • 最多3个12位DAC

    • USB FS和CAN 2.0B通信接口

    电压和电流部分电路:

    在万用表上方还加了一个扩展用的排针,可以用作程序下载/debug或是4个IO(其中两个可以复用成I2c或者是串口)。用户可以插入扩展模块,比如热电偶放大器或者SD卡读写器。

    外形结构

    这个万用表有两块PCB。一块是万用表主体,另外一块包含了USB接口、充电和保护电路,两块板子尺寸都是10cmx10cm。

    主板上有很多元件,大部分都是1206封装的无源元件。只有两个芯片不太好焊,LQFP48的主控STM32F373CCT6和SC-70-60封装的INA199。除了这两个芯片以外,板子上的其余部分还是焊接很简单的。

    精度测试

    万用表如果不能显示精准的数据,那它也没什么用了。使用之前,需要先经过简单的校正,之后我们和Brymen 867万用表做测试,看看得到的结果:

    可能的升级

    自制万用表目前的功能还不是非常强大,通过软件还可以实现:

    • 真正的自动量程

    • 附加电流范围(应可能用当前硬件实现)

    • 更好的串行控制

    • 扩展端口的一些模块–热电偶放大器,WiFi /蓝牙接口,SD卡

    • 有一个内置的DAC(在TP2测试点上可用),可以用来生成某种参考波形

    • 测量有功/无功/视在功率和cos ϕ

     

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