用stm32制作的基于Usart-GPU技术双路电压电流表头

只看该作者 · 2014-12-13 19:31

本帖最后由 apachectl 于 2014-12-13 19:33 编辑

早年间玩8字管电压表头，用在不少的测量仪器上；后来进入到彩屏时代，开发了T50的TFT彩色液晶表头，得到坛友的热烈响应，但是这个表头也一直也就是坛友们改装下自己DIY的可调电源而已，一直进入不了工程领域和产品领域，而8字数码管就可以；综其原因居然是：彩屏显示信息丰富，表头显示的版权信息以及T50的名称无法修改，不能适合厂家的产品，而源程序级别的改造又过于复杂，且无法授权操作，因此原先的彩屏表头作为仪表的一个公共器件是不可能的；
如何制作一款用户可以自行定制界面以及操作逻辑的表头用于工程显示是我们一直都在思维的事情，这个思维一直持续了2年；在做完Usart-GPU串口屏的产品之后，突然发现，可以将T50w的表头和串口屏的代码合二为一，于是一切都迎刃而解了；

整体性能：
1、采用2.8吋400X240分辨率的高分屏显示，比原先的220X176的显示效果就不说了。
2、电压27K对2.7K 1:11分压，因此电压量程3.3*11=36.3V，采用单片机的12位AD，因此采样分辨率为36.3V/4096=0.00886V,由于AD的精度为+-3LSB，虽然采用的过采样等手段保证精度，但是在+-0.027V内跳动属正常精度；(这个范围是指对电池的测量，实际上27mV很多电源的纹波都无法保证)；
3、电流采用25毫欧的采样电阻，运放放大电阻分压比为：1.5K：27K，即放大19倍，因此计算出电流为6.9A左右，为了保证一定的余量，我们定义表头的满量产为5A;同样电流分辨率为1.7mA左右，+-3LSB为+-5.4mA;
4、双路共地设计，表头使用+5V电源，可由串口端接入，但是功率地必须由MainGND接入，否则会导致测量不准；
5、板上仍然预留A004模块的位置，这样可以将表头的供电范围扩展到28V（资料数据，实际建议不超24V），这样可以从测量电压中“偷电”；
6、板载9926双路MOS，可以通过GPU语句对电压电流设置上下限，并可控制MOS管，方便做类温度控制的仪器；
7、双路带有AH，WH测量，配合MOS管，其实很容易做出类似锂电池放电容量测试的程序；

从电路上可以看出，和T50w没有什么大的区别，主要改进：
1、MCU增加了一片25Q16的存储器，用于存储汉字点阵，图形，以及用户编制的GPU语句；
2、仍然是双OP07电流放电电路和双路共地低端采样，采样电阻也换成了精度更高的美国威盛DALE的采样电阻；
3、增加了9926双路MOS，单片机可以设定电压电流的上下限以通知MOS关断；
4、校准方案做了重大调整，以前的方案来源于T50的LM358方案，线性度不高，而OP07的线性度还是不错的，因此去除了多点校准（大家反应校准实在太难了），改为更简洁的双点校准；
5、所有的代码全部重写，结构更合理，代码量更小，功能更强；

其他就不多说了，上图：

所有的界面全部可以通过Gpumaker软件自行定义，包括背景图，包括字体、字体大小、颜色，显示位置等

你看到的所有界面，均不是C语言直接写的，而是全部由GPU语句构成的！这样用在产品里完全界面贴合，相当于为产品定制的一样；
比如这个界面：

第一个大字界面

就使用了如下语句：

复制

CLS(0);

SCC(60,6405);

SCC(59,44373);

SBC(60);

BOXF(0,0,399,40,60);

DS32(50,4,'单路电压电流表(IN1)',15);

SBC(0);

DS24(50,135,'电压(V)',15);

DS24(250,135,'电流(A)',15);

DS16(35,215,'功率(W)',8);

DS16(128,215,'内阻(Ω)',8);

DS16(230,215,'累计(A.H)  (W.H)',8);

//----FI; 上面为固定显示信息

FI;

//---下面为测量刷新界面

DS64(20,68,'{0C,4}  ',2);  //64点阵显示电压

DS64(220,68,'{0A,4}  ',2);//64点阵显示电流

DS24(35,190,'{0G,3}',59); //功率等信息显示

DS24(128,190,'{0H,3}',59);

DS24(230,190,'{0B,3}',59);

DS24(310,190,'{0D,3}',59);

AN(1,3);//按下第一个按钮跳到页面3；

{0A,4}  这是一个变量；
      其中第一个0代表测量路，0-第一路 1-第二路
      其中A代表变量序号，对应参见下表：

变量序号       对应功能       单位       备注
A       电流       mA       最大65A
B       安时       10mA.h       最大65A.h
C       电压       mV       最大65V
D       瓦时       10mW.h       最大65w.h
E       电流颜色             分超高线，合适，超底线
F       电压颜色             分超高线，合适，超底线
G       功率       10mW       最大65W
H       内阻       毫欧
I       上限电流       mA
J       下限电流       mA
K       上限电压       mV
L       下线电压       mV

这种可二次编程的智能仪表可以给大家制作仪表表头提供一种新思路，欢迎大家拍砖！

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硬件电路就不多说了，简单的7660产生负压，OP07放大的低端电流采样