STM32数字万用表，精度±1%

本文作者：立创开源硬件平台 OSHWHub 用户@ geekmwb，禁止商用，未经许可禁止转载，点击查看原文章

1、工程描述

用STM32F103C8T6制作了一款简易的数字万用表，使用OLED显示测试数据。

  

其具有——电压、电流、电阻、通断测量、量程自动切换、波形显示、RMS值计算、超量程保护功能。 该设计外围电路稳定可靠、价格低廉。






可测量电压范围：直流0~30V，误差±1%；
可测量电流范围：直流0~2A，误差±1%；
可测量电阻范围：0Ω~100KΩ, 误差±1%；
供电电源采用+12V供电。

01、电源电路

本电路采用两级LM1117 LDO芯片串联组成。第一级将输入电压转换为5V输出；第二级将5V电压转换为3.3V，从而满足系统各模块的供电需求。

02、 电压检测电路

使用1片LM324运放，分别取3路构成放大器、衰减器、跟随器，以适用不同电压等级输入。运放输出接入CD4052模拟开关，用于量程切换。

  

03、 电流检测电路
电流感应放大芯片使用max4080，其放大倍数为20倍。通过继电器选取不同采样电阻 实现量程切换功能。




04、 电阻检测电路
通过电阻分压原理实现电阻测量，通过MOS管选择不同量程分压电阻。



05、 其他电路
包含OLED显示屏接口（OLED采用中景园电子 1.91英寸显示屏）、矩阵键盘接口等。






初始化配置采用STM32CubeMX工具进行。 逻辑代码主要目的是实现——量程切换电路的控制、按键状态读取、测量结果处理、送入OLED屏幕显示等。

01、准确度优化方案

所有分压电阻选用0.1%精度采样电阻。
软件使能自校正，使用HAL库函数：
HAL_StatusTypeDef HAL_ADCEx_Calibration_Start(ADC_HandleTypeDef* hadc)
尽可能增大ADC周期数以提高测量精度，当前已设置为最大值（239.5Cycles）。本次设计在测量电压、电流、电阻时对实时性要求较低。
设计采用滑动窗口滤波器，保证了滤波效果、实时性。
线性拟合校正：通过记录设备读取值和标准万用表读取值，通过MatLab程序实现线性拟合。拟合实现相关系数为0.9999981的校正效果，精度进一步提高。



02、 测试效果
测试通过与UNI-T UT71C型号万用表进行比对，分别测量20次，取平均值：

更多详情及附件，可从原工程查看。

本文作者：立创开源硬件平台 OSHWHub 用户@geekmwb，禁止商用，未经许可禁止转载