电压电流表（复刻）

1 项目由来

复刻的电压电流表训练营项目，官方有详细的说明文档，本人复刻次项目时遇到的许多问题都在其找到了解决方法，文档链接： https://wiki.lckfb.com/zh-hans/dwx-cw32f030c8t6/training/voltammeter-bootcamp/voltammeter.html

2 程序的烧录

2.1安装CH340驱动及烧录软件CW32_Programmer_V1.53 通过立创提供的百度网盘里的开发工具文件夹下载。 百度网盘链接: https://pan.baidu.com/s/1l1PboWaVzdBSqCZ4Fh2-uw?pwd=gub3 提取码: gub3
将文件夹解压出来，然后右键点击管理员运行、安装。

2.2 引脚的连接 本人使用串口烧录方式，烧录前要把开发板跳线帽位置安到1号位置，需要购置一个USB转TTL模块，如其输出的VCC电压为5V，引脚连接见下图：

本人购置的USB转TTL模块，其输出的VCC电压为3.3V，引脚连接见下图：

2.3烧录 按一下开发板复位键进行重启！右键管理员运行，打开CW32_Programmer软件。选择串口，根据自己USB转TTL的那个COM口选择。 点击连接编辑器 设定下软件的设置
然后选择HEX文件：
最后点击“在线编程”
程序就直接自动复位运行了。之后别忘了将开发板跳线帽设置为0！！！

3 原理图设计说明

原理图基本照搬了官方的设计，仅将部分立创商城没货的原件替换了，这里贴上官方的项目链接： https://oshwhub.com/li-chuang-kai-fa-ban/cw32-shu-zi-dian-ya-dian-liu-biao-kai-fa-ban-tao-jian 3.1供电电路 本项目使用LDO作为电源，考虑到实际的电压表头产品多在24V或36V供电的工业场景中应用，本项目选择了最高输入电压高达40V的SE8550K2作为电源。本项目没有使用DCDC降压电路来应对大压差的主要原因为避免设计过程中引入DCDC的纹波干扰，次要原因为降低项目成本。
3.2用于电压测量校准的TL431电路设计 本项目额外增加了一个TL431电路用来提供一个2.5V的基准电压，可用于给芯片一个用于校准AD的外部电压基准，从产品设计角度来讲，由于CW32本身的ADC性能优势，可以不需要此电路。
3.3 电压采样电路 分压电阻选型 设计测量电压的最大值，出于安全考虑，本项目为30V（实际最大可显示99.9V或100V）； ADC参考电压，本项目中为1.5V，该参考电压可以通过程序进行配置； 功耗，为了降低采样电路的功耗，通常根据经验值将低侧电阻（R16）选择为10K； 随后便可以通过以上参数计算出分压电阻的高侧电阻： 计算所需的分压比例：即ADC参考电压:设计输入电压，通过已知参数可以计算出1.5V/30V=0.05 计算高侧电阻：即低侧电阻/分压比例，通过已知参数可以计算出10K/0.05=200K 选择标准电阻：选择一颗略高于计算值的电阻，计算值为200K，通常我们选择E24系列电阻，因此本项目中选择大于200K且最接近的220K。 如果在实际使用中，需要测量的电压低于2/3的模块设计电压，即66V，则可以根据实际情况更换分压电阻并修改程序从而提升测量的精度，下面将进行案例说明： 假设被测电压不高于24V，其他参数不变 通过计算可以得到1.5V/24V=0.0625，10K/0.0625=160K，160K为标准E24电阻可以直接选用，或适当留出冗余量选择更高阻值的180K 如果在实际使用中，需要测量的电压若高于模块99V的设计电压，可以选择更换分压电阻或通过修改基准电压来实现更大量程的电压测量范围，下面将进行案例说明： 假设被测电压为160V，选择提升电压基准的方案扩大量程 已知选用电阻的分压比例为0.0145，通过公式反推，我们可以计算出160V*0.0145=2.32V，因此我们可以选择2.5V的电压基准来实现量程的提升（扩大量程将会降低精度） 考虑到被测电源可能存在波动，在电路设计时，在低侧分压电阻上并联了10nF的滤波电容提高测量稳定性。 换挡 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。

3.4 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。