基于立创·地文星开发板制作的简易电压电流表

欢迎来到这个项目

本项目是基于立创 · 地文星开发板制作的、根据官方实例改做的简易电压电流表，电压检测范围在0-34.5VDC，电流检测范围0-5.45A.MAX，本项目是一般DIY项目，不能替代专业设备和仪器仪表用作测量，不能做任何担保。用电需谨慎！！！

本项目在官方实例基础上：
1.改用开发板板载供电，去掉了额外的供电电路。
2.去掉了自带的电压电流辅助标定电路。
3.改用4位带时钟点的14脚0.56英寸数码管。
4.增加蜂鸣器电路。
5.大部分改用贴片元件。

本项目具有元器件较少，制作简单，外观还行。。。的特点。

本项目还计划在官方电压电流表训练营的实例基础上，增加时间显示、闹钟和倒计时功能，但由于本人第一次直接接触软件代码，水平有限，无从下手，目前暂未实现（太菜辣！！！），所以只能叫它小废废了。

废话时间

作为电子技术业余爱好的小白，虽然多年以前就已经踏进这个圈子，但由于早期DIY环境条件和工作原因的限制，只是停留在洞洞板和手绘简单PCB的层面，或者买板子自己焊接过过瘾，专业的设计软件和需要深入学习的知识，没有什么可以低成本学习的媒介，所以又放下了几年，对于一个不为工作行业的兴趣爱好，玩不透拿不起，没条件又放不下，真的有点不甘。

接触到嘉立创是在23年初，印象里是B站刷到一个关于国产EDA软件还能免费打板的视频，便扯开兴趣的遮尘布，体验了一下嘉立创EDA————然后一发不可收拾。第一个打板是立创开源平台的“前辈们”开源的一个项目，让我从脱坑前的“1206级焊接工艺”直接进入0402的时代（当时确实有费一点点力和亿点点眼）。

开始什么元器件都没有,到现在好几箱各种类型各种参数的“私人小元器件库”，也是在立创商城囤的。从连元器件替代都搞不定，只会花生活费按bom表买元器件，到现在每个月搜刮商城的优惠券，遇到用得上的和计划要用上的，以及极大概率要用上的，超低价囤货，也算是EXP++++⬆。今年开始，还遇到几次低价购买开发板的活动，1元活动、参加活动赠券、参加活动赠送等，怎么能不诱人？

这次项目也是立创开发板联合芯源半导体开展“电压电流表训练营”为我提供了一个学习的平台，这是我参加的第一个训练营。当然，我也对后期类似的训练营有极大兴趣。至于开发板买太多，是要吃灰的，但是让不让他吃灰，那就看自己的努力了，哈哈哈。总之，我个人是非常感谢嘉立创提供的“一条龙服务”，确实让我能用很低的额外成本来进步了，感谢！感谢！

关于项目

这个项目充分利用开发板的管脚，简化外围电路，在实现它该有的功能同时，也希望它真的简单。

正如前面所说，它是一个简易的电压电流表，有三个按键，硬件设计配备拥有时钟显示能力的数码管和一个无源蜂鸣器，可在不断电情况下使用芯片内置RTC和定时器实现时钟、闹钟、倒计时（前提是不能断电，不然重来。。。而且本人软件水平差，不会代码，目前未实现）。两个正负极对置的单位显示LED可以使用PWM实现分开点亮。另外，引出了一组通讯接口，可以使用四线SPI、I2C和串口烧录，也可外接带纽扣电池的RTC实现断电不停的时钟。。。等我技术好些了，一定让它派上用场。

项目从PCB绘制、外壳、面板、绚丽的彩色丝印均使用嘉立创EDA制作。对于新手来说，嘉立创EDA确实容易进门，很容易完成一些简单的东西，因为它一个网页就行。当然，非要说复杂的做不了，都说复杂了，新人也不会直接上手复杂的项目吧，高手也不屑于玩简单的项目。

原理图：

本设计的立创地文星核心板使用的是武汉芯源半导体的CW32F030C8T6单片机，它的ADC是可以做到真12位（4096级）、最高 1M SPS 转换速度的逐次逼近型模数转换器 (SAR ADC)，而且最多可将 16 路模拟信号转换为数字信号。

设计将电压采样分为两路，一路设计27K电阻与10K电阻分压，做0-4V采样（官方实例是两个10K电阻分压，做0-3V采样），另一路用220K电阻与10K电阻分压做4V-34.5V采样。但是！！！官方的最终代码只使用了高量程的一路，并未加入低量程检测，我试图添加过，但是以一种奇怪的方式运行起来。。。随后还是妥协了。因此，第一路（ADC_IN9)的电路可以忽略不焊。

电流采样是一个最大功率3W的100毫欧2512封装电阻，3W的电阻理论最高可检测5.45A左右的电流，注意电流表的使用标准为串入被测电路。电流档和电压档由于共用GND，两个档的负极不能同时用在同一电路两个不同参考点的地方，也不能同时用在不同电路非接地点的地方，以免引起短路和意外回路。在同一接地点的电路中同时使用时，注意表笔正负极，不要接反：电流档需要较大面积的铜箔通过电流，而电压档的GND引线比较细，电压档可以用电流档的负极接口，但是电流档不能使用电压档的负极接口。

电压和电流采样电路，官方实例在ADC管脚处使用1N4148正向钳位至系统5V电压做采样超压防护，而本项目由于使用贴片元件，担心使用SOD123或更小封装的1N4148压降相比起插件会有所升高，所以将1N4148删去，使用了SMF3.3TVS二极管反向对地进行钳位，由于采样后的电路电流较小，实测超压时能钳位至4V以内。

原理图中有TL431的2.5V电压基准电路，由于CW32F030C8T6内置了2.5V和1.5V电压基准的优势，且软件使用内部1.5V基准，因此这部分电路也可不焊（又能省去几个元件）。

PCB：

彩色丝印效果：

彩色丝印设计得比较简单，以轻微的蓝白渐变为底色，橘色的元件丝印，蓝色的位号，主要是第一次使用嘉立创彩色丝印，想看看两个彩色大logo。

3D外壳：

该外壳修正了第一版外壳的多处错误，也对部分实体和开槽区域进行了修改。改进后由于自己没有3D打印机，等下次在立创三维猴打印的时候带上，才能知道是否合适。

面板：

面板使用1.5mm厚的黑色半透明亚克力，底面印刷，数码管透光显示，面板强度不错，估计1mm厚也行。。。（只是猜测）

装配和布局

香蕉头座采用4mm卧式，可以说它们占了绝大部分空间。。。

为了区分电压电流档位，电流档使用的正极黄色，负极黑色；电压档使用的正极红色，负极蓝色。这款在立创商城，有货的可选颜色较少，价格也比较呜呜，所以我使用了图片在购物平台查找，购买的同款。

数码管使用0.56寸4位带时钟点的同时还能点亮小数点的14脚共阴数码管，其实不用时钟功能，也能兼容常见的12脚不带时钟点的共阴数码管（如果是12脚带时钟点的数码管，小数点就点不亮了。14脚数码管上下两排管脚的最右侧一个管脚就是时钟点管脚，用12脚共阴管时忽略这两个脚）。由于香蕉头座和0.56寸的数码管占用空间都比较大，为了加大对空间的利用，所以每排数码管的管脚均使用下图这种塑高7mm的圆孔排母叠两排撑起（不用方孔的原因是我这个数码管管脚是圆的，还稍微细一些，亲测使用方孔排母会接触不良）

SWD排针采用开发板顶层放置、底层焊接的方式。这个SWD接口也可以串口烧录，使用SWD和串口烧录时，要注意BOOT短路帽的位置。

PCB使用两排1x20P的8.5MM塑高的方孔排母安装开发板

上下壳采用一边卡扣，一边直径3mm、长度5mm-8mm的螺丝固定。安装时，将板子装入底壳后，上盖卡扣嵌入左侧缝隙，再将右侧压下，然后拧入螺丝。安装面板建议使用磁吸方式或调试完成后使用背胶固定。使用磁吸方式时，优先推荐使用可裁剪的软磁条，在右侧镶嵌区域和面板对应位置贴上合计厚度为5mm内的磁条，也可镶嵌10mmx5mmx3mm以内的磁铁搭配引磁片,合计厚度控制在5mm内。采用背胶固定时，在调试完成后只给边缘1.5毫米范围内贴胶（因为调试时要使用到板子上的RST按钮，老拔电就太麻烦了）。

注意通讯预留接口管脚定义在这里是直观的方式定义，与原理图里元件厂家封装所标注的管脚不同（这里是面对排母口横着排，而厂家的管脚顺序是按封装标准排。）

电压电流标定方式

第一次烧录程序开机后，可直接测量使用，也可以标定后使用。如果只显示5.0或者0.5，数字一动不动，就需要标定后才能使用，注意KEY1键和KEY2键不能乱按，避免意外错误标定！三个按键从左到右分别为KEY1、KEY2、KEY3。如果需要标定，可按KEY1进入标定，显示S.0.5时标定为5V，使用表笔测量一个精准的5.00V电源（比如一个调到5.00V输出的可调电源），再按K2就标定完成，即单片机会将当前采集到的电压设置为5V的标准，如果此时使用非5.0V的电压进行标定，将造成测量值严重漂移，甚至会出现不能再次标定，或者怎么标定都不能显示正确电压的情况（这种情况需使用烧录工具擦除全片再次进行烧录）。S.15标定为15V，A.0.5标定为0.5A，A.1.5标定为1.5A，方法同上，所以要在相应标定时使用相应的电压电流进行标定（5V、15V、0.5A、1.5A）。

再啰嗦几十句：
1.项目工程文件中包含3D外壳和面板文件，可直接在嘉立创EDA中查看、使用、修改。
2.一定要注意用电安全，不超范围使用，哪怕这个小废废最后是个摆件是个玩具是个箱底管理员。
3.这个项目训练营的官方实例在立创开发板技术文档中心。https://wiki.lckfb.com/zh-hans/dwx-cw32f030c8t6/ 可以查看。
4.电压档和电流档的注意要点，两个档的负极不能同时用在同一电路两个不同参考点的地方，也不能同时用在不同电路非接地点的地方，以免引起短路和意外回路。在同一接地点的电路中同时使用时，注意表笔正负极，不要接反！！！
5.只简单的测量，本项目除了在官方实例基础上已经省去的电路外，还可以省去的电路：0-4V电压档电路、TL431电压基准电路、蜂鸣器电路、单位指示灯电路、预留通讯接口和I2C的上拉电阻，三个按键底层的去抖动电容（代码使用了软件去抖，装上也行，如果同时使用时出现不可控的跳动，可以把软件去抖改掉），去掉之后元器件就少多了，真的很简简单单。
6.代码是在官方代码的基础上按电路需求修改了各个脚位和数码管显示方式。电压电流单位的那个V和A，改动电路后要用上PWM，目前能力有限，所以也没再点亮。也没能实现时间显示和配合闹钟倒计时的蜂鸣器代码，会写代码的我相信都不是问题。大家是真的很厉害，只有我是真的菜。
7.这是本菜第一个涉及代码的项目，还在持续学习中，在努力了。
8.感谢嘉立创提供的能让我增进技术的平台和服务！！！
9.好像还有个啥要说的，想不起来了...