一、项目背景

在电子设计和维修工作中，万用表是不可或缺的工具，用于测量电压、电流、电阻等基本电学参数。然而，传统的万用表功能较为单一，且在精度和便携性方面存在一定的局限性。随着电子技术的发展，数字万用表因其高精度、多功能和便携性逐渐受到青睐。本项目旨在设计一款基于STM32F407VET6的简易数字万用表拓展版，支持电压、电流、电阻、通断和二极管档测量，精度与立创万用表相当，且具备小巧的体积和易于操作的界面。

二、项目目标

1. 多功能集成：支持电压、电流、电阻、通断和二极管档测量。2. 高精度测量：通过优化电路设计和软件算法，确保测量精度与立创万用表相当。3. 便携性设计：采用小巧的体积设计，便于携带和使用。4. 用户友好界面：配备1.8寸TFT屏幕，显示测量结果，操作简单直观。

三、项目内容

（一）硬件设计

1. 主控电路使用立创天空星-STM32F407VET6开发板作为主控模块，对芯片引脚进行分配，确保供电和特殊功能引脚的正确连接。SPI接口使用硬件SPI，确保数据传输的稳定性和高效性。2. 屏幕电路使用1.8寸TFT屏幕模块，连接对应引脚，确保与单片机的SPI接口兼容。3. 按键电路使用3个4.5×4.5×3.8mm立贴的轻触开关，一端接引脚，另一端接GND，通过硬件上拉实现按键功能。4. 电源电路使用天空星板子上的5V，通过降压芯片LP5907MFX-3.3/NOPB将电压降为3.3V，为后续的运放和ADC等模拟部分供电。5. 蜂鸣器电路使用9mm有源蜂鸣器，用于通断测量时的蜂鸣提醒，以及开机、关机等提示。6. 负极控制电路通过MOS管和保险丝控制黑表笔是否直接连接到板子GND上，防止误操作导致的短路。7. 电压电阻选通电路使用固态继电器对输入进行分割，通过控制继电器的导通实现电压和电阻测量的切换。8. 电压测量电路使用差分放大电路进行电压测量，通过采集红黑表笔的电压差进行输出，引入参考电压进行抬升，确保测量的准确性。9. 电阻测量电路通过电阻分压原理进行电阻测量，通过控制不同的MOS管导通来控制分压比例，实现不同电阻范围的测量。10. 电流测量电路使用TP181电流采样芯片进行电流采样，加入基准电压实现高低测任意电流采样，确保测量的准确性。

（二）软件设计

1. 功能模块电压测量模块：通过ADC采集电压信号，计算并显示测量结果。电阻测量模块：通过ADC采集电阻信号，计算并显示测量结果。电流测量模块：通过TP181芯片采集电流信号，计算并显示测量结果。通断测试模块：通过蜂鸣器提供通断提示。二极管测试模块：通过ADC采集二极管的正向电压，判断二极管的状态。用户界面模块：通过TFT屏幕显示测量结果，通过按键实现模式切换。2. 程序优化使用内部ADC基准源进行校准测试，通过多次采样取平均值提高测量精度。提供详细的用户操作指南，确保用户能够轻松上手。