真彩LCD液晶雙路電壓電流表頭-第二屆立創商城電子製作節30強作品

最新 09-29

一、作品簡介

1.作品外觀

2.研究背景

電源一直是大家DIY的首選項目，但是想DIY出炫酷的又比較難，本表頭開始只是針對DIY市場設計，後來發現很多產品，諸如溫控計，充放電控制，也就是說設置一個上下閾值，然後給出一個IO，通過關停來達到控制目的，因為大多數控制器都是一個AD轉換的方式，於是有了表頭設計的思路；

作為一個可以快速控制開發的原型，如果僅僅是固定的界面是沒法應用到產品中的，因為不同廠家的產品界面需求變化比較大，這個也就是類似產品無法快速應用的原因所在；想當年，一個三位半數碼管的表頭賣的非常好，因為可以很方便的改成轉速計，溫度計等等，因為數碼管沒有界面，反而可以應用到各個領域；而時代發展了，我們的產品需要高大上的顯示界面，但是這樣一般的產品反而實現困難了，為此，我們設計了這個表頭，可以按照用戶的個性需求，書寫腳本語句改變所有的顯示界面，建立產品的快速原型開發；

3.作品亮點

標準的AD轉換，上下閾值控制，以及腳本可控的界面變化，可以發揮想像，基於此產品設計出很多新奇產品。

二、系統構架圖

電路非常的簡單實用，用7660生成負壓，低端R025電阻採樣，過OP07放大後進入STM32的AD進行採樣；其實這個主要的難點在軟體上。

三、硬體部分的描述

1.原理圖&PCB實物圖

2.實現原理

這個基本上就是一個電流電壓的測量，測量後，自動彙集腳本控制顯示；

電壓測量基本就是一個簡單的電阻分壓，電壓27K對2.7K 1:11分壓，因此電壓量程3.3*11=36.3V，採用單片機的12位AD，因此採樣解析度為36.3V/4096=0.00886V,由於AD的精度為+-3LSB，雖然採用的過採樣等手段保證精度；因此電壓量程36V ,當然可以增大或減少分壓比達到擴大或縮小量程的作用，軟體最大支持到65V；

電流測量選用了 DALE的R025 25毫歐的採樣電阻，DALE品牌都清楚，溫飄係數小，效果不錯，按照5A電流計算，壓降0.025*5=0.125V；

運放放大電阻分壓比為：1.5K：27K，即放大19倍，因此計算出電流為6.9A左右，為了保證一定的餘量，我們定義表頭的滿量產為5A;同樣電流解析度為1.7mA左右，+-3LSB為+-5.4mA；

最終電壓和電流都進入單片機的AD採樣，採樣採用AD DMA 模式，任何一組演算法實際上是DMA中50次採樣求出的平均值；

在另一方面，由上位機將軟體的字型檔，圖庫，以及顯示的語句都存在表頭的存儲器中，表頭每時每刻都在進行AD的轉換，以及語句的解譯執行，因此就達到了當前的顯示效果；

四、材料清單（BOM列表）

主要器件（採購自立創商城）：

stm32f030c8t6，編號C40053；

AMS1117-3.3，編號C6186；

MX25L6406，編號C60525；

OP07CP；

DALE R025，採樣電阻。

五、軟體部分的描述

如何製作一款用戶可以自行定製界面以及操作邏輯的表頭用於工程顯示是我們一直都在思維的事情，這個思維一直持續了2年；在做完Usart-GPU串口屏的產品之後，突然發現，可以將T50N的表頭和串口屏的代碼合二為一，於是一切都迎刃而解了；

因考慮到商業機密問題，源代碼無法公開，但為了保障愛好者學習，我們公開早期表頭的核心代碼，僅供學習（下載詳見原帖）。

變數表：

這是一個變數；

其中第一個0代表測量路，0-第一路 1-第二路

其中A代表變數序號，對應參見下表：

逗號後面的數值代表比值，參見下表：

除GPU語句以外的表頭相關命令:

上位機下載詳見原帖。

整體性能：

1、採用2.6吋320X240解析度的高分屏顯示。

2、電壓27K對2.7K 1:11分壓，因此電壓量程3.3*11=36.3V，採用單片機的12位AD，因此採樣解析度為36.3V/4096=0.00886V,由於AD的精度為+-3LSB，雖然採用的過採樣等手段保證精度，但是在+-0.027V內跳動屬正常精度；(這個範圍是指對電池的測量，實際上27mV很多電源的紋波都無法保證)；

3、電流採用25毫歐的採樣電阻，運放放大電阻分壓比為：1.5K：27K，即放大19倍，因此計算出電流為6.9A左右，為了保證一定的餘量，我們定義表頭的滿量產為5A;同樣電流解析度為1.7mA左右，+-3LSB為+-5.4mA;

4、雙路共地設計，表頭使用+5V電源，可由串口端接入，但是功率地必須由MainGND接入，否則會導致測量不準；

5、板上仍然預留A004模塊的位置，這樣可以將表頭的供電範圍擴展到28V（資料數據，實際建議不超24V），這樣可以從測量電壓中「偷電」；

6、板載雙路MOS，可以通過GPU語句對電壓電流設置上下限，並可控制MOS管，方便做類溫度控制的儀器；

7、雙路帶有AH，WH測量，配合MOS管，其實很容易做出類似鋰電池放電容量測試的程序；

校準的步驟:

1、同時按住AN1和AN2，上電，此時屏幕出現黑屏，鬆開AN1和AN2 ,系統進入校準界面：

2、此時，系統提示「請將V1+(IN) 和 V2+(IN) 一同接 +5V 基準電壓，然後按AN1 按鈕；」，按提示操作，此步校準2路電壓；

3、之後，系統顯示：「請將GND1 接負載負極，輔助電源+接負載正，調整當負載電流 200mA時(可以串萬用表電流檔)，然後按AN1 按鈕;」，此步校準第一路電流的低端；

4、之後，系統顯示：「請將GND2 接負載負極，輔助電源+接負載正，調整當負載電流 200mA時(可以串萬用表電流檔)，然後按AN1 按鈕;」，此步校準第二路電流的低端；

5、顯示「請將GND1 接負載負極，輔助電源+接負載正，調整當負載電流 2A時(可以串萬用表電流檔)，然後按AN1 按鈕」，此步校準第一路電流的高端;

6、顯示「請將GND2 接負載負極，輔助電源+接負載正，調整當負載電流 2A時(可以串萬用表電流檔)，然後按AN1 按鈕;」，此步校準第二路電流的高端;