仪器仪表

复刻多能测试笔

一、主控CW32F030C8T6

把Vcc、GND、DIO、CLK、REST分别引出来，方便后续程序的烧录。这里还设计了一个复位按键，这个按键不一定要焊接上去，也可以拿个镊子将REST和GND进行短接来复位。

 

二、信号输出电路

 

        信号输出电路可以用于输出直流信号或直接输出PWM信号。其实就是直接输出单片机的信号，而输出直流电平则是通过PWM调整占空比（设定的信号频率是20kHz，如果是别的频率则需要自己修改直流校准值），然后经过两级的低通滤波转换出的“直流”信号。

        但是由于PWM转直流的输出电压比PWM的高电平是要低的，因此只能输出0~（+3.3V-X）的电压，并不能满足我在设计目标中提出的0~5V目标，因此增加了一个运放实现了两倍的电压输出，最终可以输出0~6V的电压，满足了目标需要。放大后的输出电压再经过一个低通滤波，就可以得到较为理想的直流信号了。（这里是运用了一个正向比例放大电路，将前端那边传输过来的信号放大了2倍）

 

三、信号输入电路

上图（黑色方框部分）就是最基本的信号输入电路了，首先会有一颗双向TVS对后级电路进行保护，随后，信号通过模拟开关3（即COM3与NC3、NO3）可以选择是工作在信号输入还是输出状态（默认输出模式），通过模拟开关2可以选择输入信号是否进行衰减，模拟前端的设计参考了示波器的设计，输入内阻为1M，可以和示波器一样选择X1和X10的档位，默认选择X10档位，这样的设计最大程度上保证了后级电路的安全，就像在有独立开关机按键的万用表上，我们在收纳万用表时，应当把档位调整为“交流电压、最大量程”一样的道理。

 

四、BLE蓝牙传输

为了方便测试笔与电脑或手机连接，我选择使用蓝牙BLE技术进行无线数据传输。

之所以不使用更加常用的CH340等串口转USB直接连接，主要有以下三点考虑：

① 数据线有一定的重量和硬度，需要拖着数据线操作会不如无线时灵活；

② 不建议一边插着数据线一边使用，会让表笔的浮地变成接地，进而可能在测试时造成短路；

 

③ 最重要的一点：安全因素！如果因为操作失误造成测试笔输入一个较高的电压，并且防护电路时效造成单片机烧毁，那这个高压极有可能沿着数据线直接输入手机或电脑，造成严重的损失！

 

五、实物验证