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30 分钟

使用MCP3204和MK64FN1M0VDC12设立多功能测试的新标准

探索我们万用表的多功能测量能力

Multimeter Click with Clicker 2 for Kinetis

已发布 6月 26, 2024

点击板

Multimeter Click

开发板

Clicker 2 for Kinetis

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

MK64FN1M0VDC12

体验我们的全面万用表技术,享受前所未有的便利性和准确性,提供无与伦比的多功能性和精确性,可测量电压、电流、电阻和电容。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Multimeter Click由几种不同的IC管理,包括运算放大器、NE555定时器、BCD解码器、频率到电压转换器以及最终的A/D转换器(ADC)。此外,还存在提供-5V和2.048V ADC参考电压的辅助IC。Click board™使用来自Microchip的MCP3204,这是一款带SPI接口的四通道12位ADC。调理后的信号被路由到ADC的每个输入。输入通道通过初始SPI命令选择,在#CS(芯片选择)引脚变低后生效。三个配置LSB用于设置采样通道(D0-D2),第四位(D3)设置模式。ADC被配置为单端输入,因此该位应始终设置为1。使用差分输入放大器放大跨分流电阻的电压差。一半的MCP607,一个来自Microchip的双CMOS运算放大器,用于此目的。分流电阻的值为0.1Ω,可测量高达1A的电流。由于电流表与电路串联连接,分流电阻必须非常小,以防止干扰测量电路。这是电流表的基本要求之一。分流电阻上的电压降由差分运算放大器放大(放大倍数为10),运算放大器输出被路由到一个标记为I的ADC输入。运算放大器使用一半的参考电压(Vref)作为虚拟地,以便可以转换正负值。测量电压时,

电压表的内部电阻必须很大,因为它与被测电压的元件并联。Click board™使用MCP609,一个四路CMOS运算放大器,配置为双缓冲器和差分放大器。它与MCP607相同,但集成了四个运算放大器。两个集成运算放大器作为带电压分压器的缓冲器工作,第三个运算放大器作为实际的差分放大器。再次,运算放大器使用虚拟地,设定在一半的Vref输出偏置。这样可以测量连接在输入端子上的负载的正负电压电位。差分放大器的输出被路由到标记为U的ADC输入。电阻的测量包括一个电压分压器,由连接到电阻测量端子的未知电阻和一个可选的已知参考电阻组成。施加到电压分压器的电压也是已知的(Vref)。分压器的中间抽头直接路由到标记为R的ADC输入引脚,允许读取直接取决于未知电阻的电压。德州仪器的CD4028B,一个BCD解码器IC,用于选择正确的参考电阻范围。CD4028B的三个输入引脚(A、B、C)通过mikroBUS™的AN、PWM和INT引脚的逻辑状态,激活6个MOSFET门中的一个,将所需的参考电阻连接到测量电路。许多市售万用表可以测量电容,但一些较便宜的型号

不包括这一功能。它由NE555精密定时器组成,配置为不稳定的多谐振荡器。它生成脉冲,设置为约50%的占空比,频率为585Hz。此信号由德州仪器的LM2907MX,一个频率到电压转换器,转换。未知电容连接到NE555的阈值输入,影响脉冲的频率。LM2907MX通过改变输出电压做出响应,输出电压馈入差分运算放大器。连接电容越高,LM2907的输出越低。直流信号然后通过另一个差分放大器传递,并路由到标记为CU的ADC输入,以便通过ADC采样并通过SPI读取。需要在主MCU上运行的软件(或固件),以转换原始ADC读数并显示在输出设备上。Multimeter click提供的库提供了一组函数,输出简单的测量结果,并可以轻松在自定义代码中实现。实际测量之前,作为设备初始化程序的一部分,需要进行校准程序,以便考虑组件的公差。因此,在Multimeter click初始化之前,输入端子上不应连接任何东西。提供的示例应用程序演示了如何使用此点击板,可以作为未来开发的起点。

Multimeter Click hardware overview image

功能概述

开发板

Clicker 2 for Kinetis 是一款紧凑型入门开发板,它将 Click 板™的灵活性带给您喜爱的微控制器,使其成为实现您想法的完美入门套件。它配备了一款板载 32 位 ARM Cortex-M4F 微控制器,NXP 半导体公司的 MK64FN1M0VDC12,两个 mikroBUS™ 插槽用于 Click 板™连接,一个 USB 连接器,LED 指示灯,按钮,一个 JTAG 程序员连接器以及两个 26 针头用于与外部电子设备的接口。其紧凑的设计和清晰、易识别的丝网标记让您能够迅速构建具有独特功能和特性

的小工具。Clicker 2 for Kinetis 开发套件的每个部分 都包含了使同一板块运行最高效的必要组件。除了可以选择 Clicker 2 for Kinetis 的编程方式,使用 USB HID mikroBootloader 或外部 mikroProg 连接器进行 Kinetis 编程外,Clicker 2 板还包括一个干净且调节过的开发套件电源供应模块。它提供了两种供电方式;通过 USB Micro-B 电缆,其中板载电压调节器为板上每个组件提供适当的电压水平,或使用锂聚合物 电池通过板载电池连接器供电。所有 mikroBUS™ 本

身支持的通信方法都在这块板上,包括已经建立良好的 mikroBUS™ 插槽、重置按钮和几个用户可配置的按钮及 LED 指示灯。Clicker 2 for Kinetis 是 Mikroe 生态系统的一个组成部分,允许您在几分钟内创建新的应用程序。它由 Mikroe 软件工具原生支持,得益于大量不同的 Click 板™(超过一千块板),其数量每天都在增长,它涵盖了原型制作的许多方面。

Clicker 2 for Kinetis dimensions image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

1024

硅供应商

NXP

引脚数

121

RAM (字节)

262144

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Range Sel Bit 0
PB2
AN
NC
NC
RST
SPI Chip Select
PC4
CS
SPI Clock
PC5
SCK
SPI Data OUT
PC7
MISO
SPI Data IN
PC6
MOSI
NC
NC
3.3V
Ground
GND
GND
Range Sel Bit 1
PA10
PWM
Range Sel Bit 2
PB13
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Multimeter Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Clicker 2 for PIC32MZ front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Clicker 2 for Kinetis作为您的开发板开始。

Clicker 2 for PIC32MZ front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
Micro B Connector Clicker 2 Access - upright/background hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Flip&Click PIC32MZ MCU step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

此库包含 Multimeter Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • multimeter_read_resistance - 此函数读取并返回电阻数据

  • multimeter_read_voltage - 此函数读取并返回电压数据

  • multimeter_read_current - 此函数读取并返回电流数据。

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * \file 
 * \brief Multimeter Click example
 * 
 * # Description
 * This example showcases how to configure, initialize and use the Multimeter click. The
 * click measures resistance in Ohms, voltage in mVs, current in mAs and capacitance in nFs
 * using a dual CMOS and quad CMOS op-amps, an ADC and other on board modules.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * This function initializes and configures the logger and click modules. Additional 
 * calibration of the measurement components is done in the default_cfg(...) function.
 * 
 * ## Application Task  
 * This function measures and displays resistance, voltage, current and capacitance data.
 * It does so every second.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "multimeter.h"

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static multimeter_t multimeter;
static log_t logger;

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    multimeter_cfg_t cfg;

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, "---- Application Init ----" );

    //  Click initialization.

    multimeter_cfg_setup( &cfg );
    MULTIMETER_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    multimeter_init( &multimeter, &cfg );
    multimeter_default_cfg( &multimeter );
}

void application_task ( )
{
    float resistance;
    float voltage;
    float current;
    float capacitance;

    resistance = multimeter_read_resistance( &multimeter );
    log_printf( &logger, " * Resistance: %.3f Ohms * \r\n", resistance );

    voltage = multimeter_read_voltage( &multimeter );
    log_printf( &logger, " * Voltage: %.3f mV * \r\n", voltage );

    current = multimeter_read_current( &multimeter );
    log_printf( &logger, " * Current: %.3f mA * \r\n", current );

    capacitance = multimeter_read_capacitance( &multimeter );
    log_printf( &logger, " * Capacitance: %.3f nF * \r\n", capacitance );

    log_printf( &logger, "------------------------\r\n" );
    Delay_1sec( );
}

void main ( )
{
    application_init( );

    for ( ; ; )
    {
        application_task( );
    }
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

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