[发明专利]一种基于stm32的携式电工测量万用表及其工作方法

说明书

本发明提出了一种基于stm32的便携式电工测量万用表，包括：信号调理部分、负电压模块和微处理器部分；其中，所述信号调理电路将输入信号放大或缩小到适合单片机ADC进行采集和计算的水平；所述负电压模块将外部输入的正五伏电压转换成负五伏电压，使整个电路系统处于双电源供电的状态；所述微处理器部分用于对调理过的信号应用算法以测得具体输入信号物理量的数值。本发明提出了基于stm32的一种便携式电工测量万用表，利用stm32系列单片机的可编程特性，将一些硬件电路通过软件算法实现，缩小了整体电路的规模，减少了万用表的预期体积。并且stm32低功耗系列的单片机的使得电路整体功耗降低，延长了万用表的使用时长。

技术领域

本发明涉及电子仪器技术领域，具体涉及一种便携式电工测量万用表及其工作方法。

背景技术

万用表是一种可以测量电路的电压电流等各种物理量的仪器，无论在电子类本科生做实验，还是在电工修理电器时都离不开万用表。但市场上一些常见的万用表通常比较笨重，不利于携带，给外出修理的电工和做实验的学生带来了很多不便。另一方面，市场上具有一定精度并且易于携带的万用表通常又比较昂贵。

因此，目前亟需设计一款具有一定精度的便携的电工测量万用表。

发明内容

本发明是为了解决现有市场上万用表的一些不足而设计的一种电工测量万用表，采用了单片机与模拟电路相结合的电路，通过软件的算法减少了很多硬件方面的标准，从而在保证精度的同时使电路整体规模变小很多。最终实现交流和直流电压的有效值测量，并有2V和0.2V两个档位。要求直流有效值精度可以达到四位半，交流有效值测量精度可以达到三位半。

本发明提出的基于stm32的便携式电工测量万用表，包括：信号调理部分、负电压模块和微处理器部分；其中，所述信号调理电路将输入信号放大或缩小到适合单片机ADC进行采集和计算的水平；所述负电压模块将外部输入的正五伏电压转换成负五伏电压，使整个电路系统处于双电源供电的状态；所述微处理器部分用于对调理过的信号应用算法以测得具体输入信号物理量的数值。

本发明中，所述信号调理电路包括继电器模块、峰值检测模块和运算放大器模块；所述继电器模块针对不同输入电压大小，选择不同的路接入单片机的GPIO端口；所述峰值检测模块将电压信号处理成只有正电压的信号，用于单片机处理；所述运算放大器模块将信号进行放大、衰减等处理，用于使检测信号能够在单片机可接收范围之内。

本发明中，所述负电压模块电路并联了两个TPS60400芯片，可以提供到120mA的电流。

本发明中，所述微处理器部分包括单片机及显示屏；所述单片机为stm32L433CBT6的单片机，所述单片机基于arm框架，所述显示屏采用2.7寸12864点阵显示屏。

基于以上万用表，本发明还提出了一种基于stm32的便携式电工测量万用表的工作方法，包括：

信号调理电路分为四路，一路为检测和判断电路，检测和判断电路用于微处理器一开始对信号大小进行判断，以达到正确将信号输送到对应支路的功能，另外三路为对不同大小信号放大或衰减的电路；

根据实际测量，对峰峰值大于2.2V的信号进行衰减1/2的处理，对峰峰值大于2.2V小于1.3V的信号不进行衰减和放大，对峰峰值小于1.3V的信号采取放大2倍的处理；

在前级放大及衰减处理之后，将调理后的信号接到后级单电源供电的运放上，并抬高其电压，使其能够被微处理器上的ADC准确采集；

被采集的物理量经过快速傅里叶变换，算出信号频率及有效值，并将其显示在显示屏上。