基于地文星CW32单片机的电流电压表

一、设计目的及背景

1.学习ADC的概念、使用及原理。

2.学习地文星CW32F030C8T6的使用与开发。

3.完成后可 作为日常工具表使用。

 

二、硬件选型

1.本项目最高输入电压高达30V，所以LDO选择耐压40v的SE8550K2。

2.本项目使用立创·地文星CW32F030C8T6开发板(核心板)作为主控。

       原因是：（1）宽工作电压：1.65V~5.5V 。

                      （2）12位高速ADC 可达到±1.0LSB INL 11.3ENOB 多种Vref参考电压。

                      （3）可以直接驱动数码管显示。

3.本项目阻容全部（除了电流采样）采用0805封装，1/8W功率够用。电流采样电阻采用2512封装，3W功率。

 

三、主要电路

1.电压采样电路

本项目最大量程设计为30V，ADC参考电压为1.5V，为了降低采样电路功耗将低压侧电阻（R15）选定为10K。

已知参数可以计算出1.5V/30V=0.05，高侧电阻为10K/0.05=200K，选择一颗略高于计算值的电阻为220K。

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

增加一组电压采样电路实现换挡，低于3V分压比例为1:1（ADC_IN9）。

本项目使用二极管钳位保证MCU安全。

 

2.电流采样电路

预设计测量电流的最大值为3A，检流电阻带来的压差不建议超过0.5V。

因此选用了2512封装的电阻，对应的温升功率为3W100mΩ的检流电阻。

根据公式可以计算出3A*100mΩ=300mV,900mW。

 

四、学习到PCB设计的知识

1.电流采样电阻的开尔文接法。

开尔文接法消除线路电阻和接触电阻对测量结果的影响。

2.丝印与工艺

一般PCB生产的丝印是喷上去的，所以当字体字号较小，线宽较粗时，可能会发生模糊，导致标注不清。

建议合理选择丝印字体大小和线宽，不同丝印字体之间的效果也有区别。选择合适的字体，在同样线宽字号下，会有更好的打印表现。

没有合理的选用，造成丝印看不清。

 

五、软件代码

软件程序由于刚学习到ADC，就直接使用了实验九：带有标定功能的数字电压电流表。

定义5个工作模式，K1键用于切换显示模式。K2键设置对应模式下的参数值，并保存到FLASH。K3键返回到模式0。

模式0： 显示正常的电压电流值（上一排数码管显示电压值*.V或.*V自动切换，下一排显示电流值，_.**A）

模式1： 电压5V标定值设置。上一排数码管显示5.05. 。下一排显示当前电压值_.V或._V。在该模式下，应将万用表测量被测位，调到5.00V。 按下K2键后，将当前值标定为5V电压值。

模式2： 电压15V标定值设置。上一排数码管显示5.15. 。下一排显示当前电压值_.V或._V。在该模式下，应将万用表测量被测位，调到15.0V。 按下K2键后，将当前值标定为15V电压值。

模式3： 电流0.5A标定值设置。上一排数码管显示A.0.5 。下一排显示当前电流值_.**A。按下K2键后，将当前值标定为0.5A电流值。

模式4： 电流1.5A标定值设置。上一排数码管显示A.1.5 。下一排显示当前电流值*.**A。按下K2键后，将当前值标定为1.5A电流值。

 

六、装配说明

PCB元件版与装饰盖板采用M3螺丝与M3-22MM六角螺柱连接。

 

七、功能简介

该项目可用DC输入和TYPE-C输入2种方式供电，还可以外接供电预留了BAT接口。

当输入电压测量跳线位于开时，可以测量供电电压。

输入测量电压跳线位于关并短接模拟电压跳线，用模拟电压调节电位器调节可以测量可变的模拟电压。

模拟电流短接也可以用模拟电流电位器输出可变电流测量。