可测量元器件及参数：
- 电阻：量程1Ω~1MΩ
- 电容：量程100pF~100μF（针对较小电容测量误差较大）
- 二极管：判断二极管的引脚并测量正向导通压降
- 能够自动识别元器件类型（电阻/电容/二极管/空）
通过单击作品上的实体“启动按键”来启动一次测量，在OLED屏幕上通过图形化的界面显示各种元器件的符号及测量得到的信息。

一、项目方案

1.测量原理

主要为时域方法进行测量。对于电阻和二极管，直接使用单片机ad测量其两端电压即可。电阻的阻值可以通过分压法计算得出。对于电容，对其充电后进行放电，通过测量其放电到一定电压所用时间或放电固定时长再次测得电容电压，通过电容放电公式即可求得电容容值。对于电感测量也是同样的原理。但是由于电感时间常数太小，放电太快，故最后没能实现电感的测量。

此方案外围电路设计比较简单，只需要外接几个电阻即可，故本人选择了此种测量方法。

其他备选方案

（时域）由NE555定时器组成的RC振荡器（测电容）和电容三点振荡器（测电感），将对应测量参数的振荡频率发送到STM32的计数端，通过STM32的定时和计数，可以推算出相应的测量频率的大小。需要外接555定时器电路。详细可见：基于STM32的电阻、电容测量（NE555芯片RC振荡法）https://blog.csdn.net/qq_44858397/article/details/130301240?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522171833689516800180653487%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334..%2522%257D&request_id=171833689516800180653487&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~all~top_click~default-1-130301240-null-null.142%5Ev100%5Epc_search_result_base6&utm_term=stm32%E6%B5%8B%E7%94%B5%E5%AE%B9&spm=1018.2226.3001.4187
（频域）交流电桥测量法。需要搭建一个RLC电桥电路，测量交流电压幅度，相位等参数。
（频域）阻抗分压测量法。加上特定频率或者不同频率的交流信号。测这个信号的幅度变化了多少分压阻抗分压。

2.电路图

二、具体代码实现

元件特性测试仪上有一个插入被测元件的二端元件测试端子，端口标有1、2号。每个端口都连接到STM32芯片模块的几个引脚，引脚分别为直接连接（用于ADC测量或直接接入）或经电阻连接。可以通过设置引脚的状态（输出高电平、输出低电平、浮空输入、模拟）来判断元器件及对元器件参数的测量。

*这里解释一下四种模式对应的gpio八种工作模式中的哪四种：

   1 High 推挽输出高电平3.3v
   2 Low 推挽输出低电平0v，电容电感放电时应该选用此模式最好
   *推挽与开漏输出的区别：
   推挽输出可以提供高电平和低电平的输出能力，适用于驱动各种负载。
开漏输出只能提供低电平的输出能力，适用于信号的共享和隔离。

   3 Analog 模拟输入模式，用于读取外部模拟信号，并将其转换为数字值
   4 Floating 浮空输入模式，此时该gpio口处于一种悬空的状态，用于屏蔽未使用到的管脚

以下为测试时常用的两种基本电路状态：

1高2低

2高1低

1.元件的识别：

通过粗略判断端口处的通断情况（两处adc结果的差值）来确定元件类型。以下是判断流程：

此粗略判断方法容易误判大电容和大电阻，因此我的代码中加入了一段更换串联电阻以及充放电观察电压变化的判断。


/**
  * 函数功能: 判断函数元件类型，并将判断结果打印在屏幕上
  * 输入参数: 无
  * 返 回 值: 1-3的整数
  * 说    明：1电阻2电容3电感4二极管1-2 5二极管2-1
  */
 
int Element_Type()
{
	uint32_t adcget1,adcget2,adc_values[2];
	Measure_F1T2_470k();
	HAL_Delay(300);
	GetVol(adc_values);
	if(adc_values[1]>=3250 && adc_values[0]<=70)
	{
		Measure_F2T1_680();
	    HAL_Delay(300);
	    GetVol(adc_values);
		if(adc_values[0]>=3250 && adc_values[1]<=50) return 2;
		else return 5;
			
	}
	else{
	  Measure_F1T2_680();
	  HAL_Delay(500);
	  GetVol(adc_values);
		if(adc_values[1]>=3250 && adc_values[0]<=50) 
		{
			Measure_680_discharge();
			HAL_Delay(300);
			Measure_F2T1_680();
			HAL_Delay(100);
			GPIO_SwitchMode(GPIOB,GPIO_PIN_5,Low);
			adcget1=GetVol2(1);
			HAL_Delay(1);
			adcget2=GetVol2(1);
			if(adcget1-adcget2 >=10 && adcget2-adcget1>=10) return 2;
			else return 1;
		}
		Measure_F2T1_680();
	    HAL_Delay(300);
	    GetVol(adc_values);
		if(adc_values[0]>=3250 && adc_values[1]<=50) return 4;
		else return 1;
	}
 
}

2.电阻的测量：

如下图所示，利用分压公式

$eq?R_x%20%3D%20%5Cleft%28%5Cfrac%7B%5Ctext%7BADC2%7D%20-%20%5Ctext%7BADC1%7D%7D%7B%5Ctext%7BADC1%7D%7D%5Cright%29%20%5Ctimes%20R$

即可求得被测电阻的阻值。对小电阻的测量用680Ω分压，对大电阻用470kΩ分压。


/**
  * 函数功能: 电阻的计算与显示
  * 输入参数: 
  * 返 回 值: 
  * 说    明：计算电阻的值，并把结果打在屏幕上
  */
void Resistance_Check()
{
	float Res_1;
	uint32_t Res_2;
	uint32_t adc_values[2];
	Measure_F1T2_680();
	HAL_Delay(5);
	GetVol(adc_values);
	Res_1 = ( ( (float)adc_values[1] ) / ( (float)adc_values[0] )-1.0)*680;
	Measure_F1T2_470k();
	HAL_Delay(5);
	GetVol(adc_values);
	Res_2 = (int)(( ( (float)adc_values[1] ) / ( (float)adc_values[0] )-1.0)*470000);
	
	OLED_DrawBMP(32,2,80,4,BMP1);//画电阻
	if(Res_1 <= 15000) OLED_Showdecimal(0,4,Res_1,7,1,16);   
	else OLED_ShowNum(0,4,Res_2,7,16);
	OLED_ShowCHinese(80,4,7);				
}

非常值得注意的是，由于单片机的ADC存在内阻，这就相当于在R两端并联了一个 $eq?R_%7BADC%7D$ ,会使得测量结果偏小，我们可以通过软件方法，调整代码中R的参数来减小误差。有关 $eq?R_%7BADC%7D$ 的大小可以见如下计算公式（下图中的 $eq?R_%7BAIN%7D$ ）：

同样，也可以用硬件方法消除adc内阻，在adc输出端加入一个电压跟随器使得输入阻抗无穷大，即可有效消除内阻。

3.电容的测量：

首先对电容进行充电，测得电容电压（一般为3300mV），然后将电容通过680Ω电阻放电至固定电压值，再次测得电容电压。此时电路如下：

通过电容放电公式

$eq?C%3D%5Cfrac%7Bt_2-t_1%7D%7BR%20ln%7B%5Cfrac%7Bv_%7Bt_1%7D%7D%7Bv_%7Bt_2%7D%7D%7D%7D$

$eq?v$ 为中间adc1在不同时刻测得的电压值。即可求得电容容值。

为追求测量精度，又添加了如下操作：

(1)若测得电容电压过小，则说明电容较小，放电过快，应再完成充电操作并改为通过470kΩ放电。

(2)若测得电容电压依然过小，再完成充电操作并改为通过1MΩ放电。若仍然检测到放电过快，则取一个一定的adc阈值，低于该电压则说明是空端口，未检测到元件。

(3)类似对电阻的测量，可以通过调整代码中R的参数来减小误差使得测量结果更为精确。


/**
  * 函数功能: 电容的计算与显示
  * 输入参数: 
  * 返 回 值: 
  * 说    明：计算电容的值，并把结果打在屏幕上
  */
void Capacitance_Check()
{
	uint16_t adcget1, adcget2;
	float Res;
  uint32_t time1, time2;
  uint16_t i = 0;
	
	Measure_F2T1_680();
	HAL_Delay(100);
	GPIO_SwitchMode(GPIOB,GPIO_PIN_5,Low);
	adcget1 = GetVol2(1);
	time1 = GetTime();
	
	 while (i < 0xffff) {
       adcget2 = GetVol2(1);
       i++;
       if (adcget2 < ADCZERO) {
           break;
      }
  }
	time2 = GetTime();
	
	Res = (time2 - time1) / (680 * log(adcget1 / (float) adcget2)) * 1000;
 
		
		if(Res >= 1000) {
			OLED_DrawBMP(32,2,80,4,BMP2);//画电容
		OLED_Showdecimal(0,4,Res/1000,4,2,16);
		OLED_ShowString(80,4,"uF");	
			return;
	}
		
	
		Measure_F2T1_470k();
		HAL_Delay(100);
	  GPIO_SwitchMode(GPIOB,GPIO_PIN_4,Low);
		adcget1 = GetVol2(1);
	  time1 =GetTime();
	
	  while (i < 0xffff) {
       adcget2 = GetVol2(1);
       i++;
       if (adcget2 < ADCZERO) {
           break;
      }
  }
	time2 = GetTime();
	
	Res = (time2 - time1) / (470000 * log(adcget1 / (float) adcget2)) * 1000;
	if(Res >= 10){
		OLED_DrawBMP(32,2,80,4,BMP2);//画电容
	    OLED_Showdecimal(0,4,Res,4,2,16);
		  OLED_ShowString(80,4,"nF");	
			return;
	}
	
	else {
		Measure_F2T1_1M();
		HAL_Delay(100);
	  GPIO_SwitchMode(GPIOB,GPIO_PIN_9,Low);
		adcget1 = GetVol2(1);
	  time1 =GetTime();
	
	  while (i < 0xffff) {
       adcget2 = GetVol2(1);
       i++;
       if (adcget2 < ADCZERO) {
           break;
      }
  }
	time2 = GetTime();
	
		  if(adcget1<=550) {
		OLED_ShowCHinese(0,2,8); OLED_ShowCHinese(16,2,9); OLED_ShowCHinese(32,2,10);
	    OLED_ShowCHinese(48,2,11); OLED_ShowCHinese(64,2,12); 
        OLED_ShowCHinese(80,2,13);return;//显示“未检测到元件”
		}
	
	Res = (time2 - time1) / (1.0 * log(adcget1 / (float) adcget2));
	OLED_DrawBMP(32,2,80,4,BMP2);//画电容
	OLED_Showdecimal(0,4,Res,4,2,16);
	OLED_ShowString(80,4,"pF");
 
	}
 
}

4.二极管导通压降的测量：

这个比较简单，判断二极管导通方向后，置相应的高低电平，用ADC测得二极管两端电压相减即可得到导通压降。


/**
  * 函数功能: 二极管压降的计算与显示
  * 输入参数: 
  * 返 回 值: 
  * 说    明：计算压降的值，并把结果打在屏幕上
  */
void Diode_Check_1()//返回4时使用
{
	  uint32_t adcget,adc_values[2];
	  Measure_F1T2_680();
      GetVol(adc_values);	  
	  HAL_Delay(100);
	  adcget = adc_values[1] - adc_values[0];
	  OLED_ShowNum(16,2,1,1,16);
	  OLED_DrawBMP(32,2,80,4,BMP4);//画二极管
	  OLED_ShowNum(80,2,2,1,16);
	  OLED_ShowString(0,4,"Vd=");	
	  OLED_Showdecimal(32,4,adcget/1000.0,1,2,16);
	  OLED_ShowString(64,4,"V");	
}
 
void Diode_Check_2()//返回5时使用
{
	  float adcget;
	  Measure_F2T1_680();
	  HAL_Delay(100);
	  adcget = GetVol1(1) / 1000.0;
	  OLED_ShowNum(16,2,2,1,16);
	  OLED_DrawBMP(32,2,80,4,BMP4);//画二极管
	  OLED_ShowNum(80,2,1,1,16);
	  OLED_ShowString(0,4,"Vd=");	
	  OLED_Showdecimal(32,4,adcget,1,2,16);
	  OLED_ShowString(64,4,"V");	
}