供电

该设备可以通过以下两种方式供电：

• DC电源
• 开发板上的Type-C接口

零件

采购说明

• 大部分零件可以在立创商城通过BOM表一键下单。如果觉得价格太贵，也可以根据BOM表自行选购。

注意

BOM表中可能没有包含以下零件：

• 跳线帽
• 20P的排母
• 2M铜柱（型号：M2*3+3 和 M2*8+3）
• M2螺丝（建议长度为4-5MM）

这些零件可以在立创商城 或 淘宝进行选购。

 

按钮设计

因为选择的按钮按键较长，正好可以利用面板的弹性按到按钮。如果追求更好的手感，可以选择更长的按钮，或者适当降低顶部铜柱高度或降低亚克力面板厚度。

2.硬件设计

详细内容可参考训练营文档：硬件设计

MCU选型

本项目使用立创·地文星开发板作为主控，直接通过20P排母与PCB连接，这样子大大降低了开放及焊接难度。

CW32的优点

• 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。

供电电路

DC电源的LDO选型为SE8550K2-HF，允许最大输入电压为40V，输出电压为5V，输出电流250mA。同时考虑到高电压反接将会给模块带来不可逆的损坏，电压表头供电电路采用了串联二极管的方案进行防反接。

数码管电路

数码管选型为0.28英寸的3位共阴级数码管，在BOM中列出的为两个红色的数码管，如果有其他颜色的需要可以选择同厂商相同规格的数码管。注意：如果选择的其他厂商的请查阅数据手册查看引脚等相关参数是否通用。

相较于显示屏，数码管在复杂环境中拥有更好的识别度，同时数码管拥有较好的机械性能，不会像显示屏一样容易被外力损坏。
数码管使用了300Ω的限流电阻，这样子使得数码管具有较好的识别度，且亮度柔和不刺眼。

电压采样电路

项目使用分压电阻值为220K+10K，分压比例为22:1（用于ADC通道ADC_IN11）。

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。
电压采样电路

板载了模拟电压的测量、测量的标定、和测量校准辅助电路，无需搭建搭建测试和调试的外围电路，直接通过跳线帽（推荐使用长柄跳线帽）短接JP1，再通过调整多圈可调电位器就可以模拟电压，同时还带有两个2MM的香蕉头母座口T_V和TGND，可以方便将万用表表笔插入测量方便校准。

电流采样电路

本项目设计的采样电流为3A，选择的采样电阻（R0）为100mΩ

采样选型主要需要参考以下几个方面：
预设计测量电流的最大值，本项目中为3A
检流电阻带来的压差，一般不建议超过0.5V
检流电阻的功耗，应当根据该参数选择合适的封装，本项目考虑到大电流时的功耗（温度）问题，选择了1W封装的金属绕线电阻
检流电阻上电压的放大倍数：本项目中没有使用运放搭建放大电路，因此倍率为1
随后便可以通过以上参数计算出检流的阻值选择：
由于本项目没有使用放大电路，因此需要选择更大的采样电阻获得更高的被测电压以便于进行测量
考虑到更大的电阻会带来更大的压差、更高的功耗，因此也不能无限制的选择更大的电阻
本项目选用了1W封装的电阻，对应的温升功率为1W
综合以上数据，本项目选择了100mΩ的检流电阻，根据公式可以计算出3A*100mΩ=300mV,900mW
如需应对不同的使用环境，尤其是电流较大的场景，可以将R0电阻更换为康铜丝或者分流器，可以更具实际使用场景，选择替代。出于安全和学习用途考虑，本项目对超出3A量程不做过多探讨，但原理一致。
电流采样电路

设置CN1 CN2两个电流采样接口可以方便调试需求，正常测量仅需接入CN2即可。当项目中需要串联进万用表等设备进行对比验证时，需要同时用CN1的1脚（红线-电流in）和CN1的2脚（黑线-电流OUT）

模拟电流的测量、测量的标定、和测量校准的辅助电路

 

同电压测量一样设置了模拟电流的测量、测量的标定、和测量校准的辅助电路，方便学习，在使用此电路时，不要焊接R0采样电阻。不使用时，请断开H3的跳线帽即可。

电流采样的实质，是采集采样电阻流过电流时电阻两端的电压降，即采集电压值。该电路使用RP2提供了一个在 0 ~ 0.238V(5V÷210K*10K)范围内的电压值，经由I﹢网络，接入到芯片用于电流采样的引脚上。
在实际使用时，I﹢处的电压，模拟成了不焊的那个100mΩ采样电阻的电压降，此时，模拟测得的电流值I测＝该电压值Vi+ ÷ 100mΩ 也正巧等于测得电压数值乘以10。即，提供了模拟出0~2.38A的电流测量。
将万用表或高精度台式数字万用表调至电压测量端口，量程3V以内。将其表笔探头，黑色负极插入电压测量端子旁的T_GND接口，红色正极表笔插入电流测量的 TI+ 端口，即可测量I﹢的实际电压值。由此可见，该电路可以除了可以完成上述设计任务，也可以直观通过测试体验到MCU的ADC外设的精度。可以自行编写程序进行验证。

3.软件部分

板载3个按键，分别为K1 K2 K3

使用流程

串口烧录固件

具体教程可参考：串口烧录程序
在文件附件中已提供了以hex结尾的编译好的固件，可以直接使用CW Programmer V1.53将程序刷入开发板
注意：串口烧录程序时需要将开发板上的跳线帽切换至1，烧录结束后需要切换回0

第一次参加立创的训练营，通过这次训练营让我了解了电压电流表的一些基础原理