立创电赛展:《电压表》，参赛赢2万现金！-立创商城

立创电赛展:《电压表》，参赛赢2万现金！
2024-09-06 18:14:29 阅读量：479

“盛思锐传感器”第九届立创电子设计开源大赛火热报名中，现在点击报名立创电赛赢2万现金大奖，报名后全阶段可触发福利！

大赛网址：DIY.SZLCSC.COM

为了给大家些创作灵感，今天带来第八届立创电赛三等奖-《智能电压表》案例分享！本文作者：瑞萨MCU杯第八届立创电子设计开源大赛选手@gdrc，禁止商用，未经许可禁止转载。

*1、项目功能介绍

智能电压表是一种区别于传统电压表电路架构的新式电参数测量装置。传统电压测量通常采用双积分AD变换成数字量输出，虽然具有抗工频干扰强，测量值稳定等优点，但此类接口芯片通常具有电路复杂，测量频率低，ADC芯片自身不具备通讯接口等缺陷。而智能电压表采用了自带高精度12位ADC的ARM-CM0芯片构成，因而具备采样速度高，能实时分析、处理、联网输出电压测量值等优点。

本次设计的智能电压表为了便于使用，采用自动换档电路。第一档测量范围为-4V - +4V，第二档测量范围为-40V - +40V, 低档位测量值超过3.6V以上时，自动切换到高档位，通过降低测量电压精度而提高测量范围。在3.6V档位时，满量程-3.6V到+3.6V对应4096（12位分辨率决定输入分辨率为4096分之一）个ADC测量值，因而低位档的最小测量值为2mV。此分辨率足够日常电子研发和生产过程中测量使用。

智能电压表通过USB转TTL串口，可由电脑的 USB给测量板供电且使用PC机上对应的电压显示软件，能方便直观地了解实时测量电压值。电压表的通讯与供电回路进行了隔离，因而电压表的任何异常事故不会波及到电脑主机的安全，尤其适合于电子产品的生产过程中进行质量控制点的监测和自动记录。

本作品主视图如下（高清无码无修图本色照）

智能电压表主视图

PC机上对应的电压表显示软件如下图：

PC机上对应的电压表显示软件

* 2、项目属性

本项目采用STM32F030K4P6单片机做为主控，完成AD变换和控制管理功能。全套软硬件系作者原创，STM32F030K4P6自带的12位AD精度高、线性好，系同类产品中的高性价比电路设计典范。

* 3、开源协议

本项目采用GPL3.0开源协议

*4、硬件部分

智能电压表各部分功能说明如下图：

智能电压表各部分功能说明

4.1、硬件部分电路原理图全图如下：

硬件部分电路原理图全图

4.2、电路功能解说-电源隔离与TTL串口通讯隔离单元

首先把相关部分放大后的电路图如下:

4.3、电路功能解说-测量信号调理单元

首先把电压测量通道部分电路放大后的电路图如下:

电压测量通道部分电路放大后的电路图

输入测量电压经过2：1或20：1衰减后进入输入缓冲JET输入运放芯片TL062的5脚实现输入与测量回路的缓冲与跟随，测量信号引脚为Low为测量回路中点电压2.048V，输入电压如果为-4V到+4V 时，经过分压后加载到测量输入负载电阻（R19+R20）上的电压值为-2V — +2V，与中点电压执行加法后，输入到TL062芯片5脚的电压为0.048V — 4.048V。

由TL062芯片7脚输出的电压经过（R8+R9)和R18构成的2级衰减电路，将0.048V — 4.048V输入电压值变换成0.039V — 3.333V,此电压加载到tl062的3脚（同相输入端）经过1：1射极输出缓冲后接单片机的ADC测量输入端。

4.4、电路功能解说-3.3V电源与2.048中点电源产生电路

首先把稳压电源及中点电源2.048V产生部分电路放大后的电路图如下:

稳压电源及中点电源2.048V产生部分电路放大后的电路图

供应给单片机工作的3.3V采用AMS1117-3.3V串联型稳压电路产生。由TL431芯片及R13构成高精度4.096V基准源生成电路，此电压经R16与R17进行衰减一倍后由LM358的5脚输入，由7脚输出2.048测量回路中点电压。

4.4、电路功能解说-单片机最小系统电路

首先把单片机最小系统电路放大后的电路图如下:

单片机最小系统电路放大后的电路图

单片机最小系统部分按stm32f 030的要求，在相应的电源引脚上配置去耦滤波电容，芯片的VDDA与VCC直接相连，因而单片机内置的12位ADC的参考电压是3.3V。PB5配置为输出经三极管放大后驱动继电器执行档位切换操作。

*5、软件部分

此作品的软件由两部分构成，智能电压表单片机stm32f32F030K6P6的固件和PC机软件，相应的工程内容如下：

5.1、智能电压表单片机固件

智能电压表单片机固件

5.1.1、软件功能解说：

单片机软件工程在stm32F030单片机的STD固件库工程模板上进行扩充，上图中BSP（板级支持包）夹下包含与硬件相关的驱动程序，User（应用层）夹下包含与应用功能相关的功能实现代码，这些功能通过调用底层硬件驱动完成应用层功能，软件采用分层和封装技术，便于软件移植到其它的规格的产品中。

5.1.2、自动换档核心算法功能说明如下图所示：

自动换档核心算法功能说明

在测量过程中，低档位测量值大于3.8V时切换到高档位进行宽电压测量。在高档位测量期间，遇测量电压低于3.6V时切换到低档位进行精准测量。这两个切换动作一定要留出回滞区间，避免系统因档位不同而存在测量值误差造成测量状态的抖动。

5.2、PC机软件工程如下图：

PC机软件工程

软件开发用的是VC++环境MFC框架下的对话框应用程序模板生成应用程序框架，然后添加串口类，手动添加串口消息响应函数，在DLG类中添加相应的控件类。程序运行时，串口收到相应的消息，解析出正确的测量值后操作显示框控件实现实时电流值的显示。手动添加的2个消息处理函数如下图：

应用程序框架

在串口类中，串口监视线程监测到USB通讯线从USB口拨掉时，会产生相应的Err事件，以下部分进行了消息发送操作，使主线程实时感知USB转串口已由可用状态转为异常，可做出相应的处理，使软件的容错性大大提高。相关新增部分内容如下图所示：

*6、BOM清单

智能电压表BOM清单如下：

BOM表清单

*7、大赛LOGO验证

立创LOGO验证

* 8、演示您的项目并录制成视频上传

　|　立创电赛

上一篇：立创电赛展:《智能陪伴时钟》，参赛赢2万现金！下一篇：立创电赛展:《一个支持扩展的可编程全键盘终端》，参...

分享到：

TPS5430DDAR/DC-DC电源芯片		1.17
ADM2483BRWZ-REEL/隔离式RS485/422收发器		8.97
MAX44248ASA+T/精密运放		3.29
STM32F030F4P6TR/单片机(MCU/MPU/SOC)		2.26
ADUM1201BRZ-RL7/数字隔离器		4.74
STM32F103C8T6/单片机(MCU/MPU/SOC)		4.45
STM32F103VCT6/单片机(MCU/MPU/SOC)		8.65
STM32F103CBT6/单片机(MCU/MPU/SOC)		6.27
ULN2003ADR/达林顿晶体管阵列		0.3925
OP07CDR/精密运放		0.4253

面板定制	MRO工业品	嘉立创社区	立创ERP	嘉立创FPC	立创电子设计大赛	立创开源硬件	Global Website LCSC
中信华PCB

立创电赛展:《电压表》，参赛赢2万现金！

“盛思锐传感器”第九届立创电子设计开源大赛火热报名中，现在点击报名立创电赛赢2万现金大奖，报名后全阶段可触发福利！

*1、项目功能介绍

* 2、项目属性

* 3、开源协议

*4、硬件部分

4.1、硬件部分电路原理图全图如下：

4.2、电路功能解说-电源隔离与TTL串口通讯隔离单元

4.3、电路功能解说-测量信号调理单元

4.4、电路功能解说-3.3V电源与2.048中点电源产生电路

4.4、电路功能解说-单片机最小系统电路

*5、软件部分

5.1、智能电压表单片机固件

5.1.1、软件功能解说：

5.1.2、自动换档核心算法功能说明如下图所示：

5.2、PC机软件工程如下图：

*6、BOM清单

*7、大赛LOGO验证

* 8、演示您的项目并录制成视频上传

海量现货

闪电发货

严控渠道

降低成本

提示

提示

成功提示

失败提示

在线客服热线

服务时间

服务投诉

紧急问题投诉电话:

18826549599

对常规通道处理结果不满意

请在此扫码