#第十届立创电赛#久柴合子芯猎手 - 立创电子设计大赛

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<div class="document"> 注：* 为必填项 请在报名阶段填写 ↓ <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height:1.8;">* 1、项目功能介绍</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 项目描述：在日常电子制作或维修中，工程师和爱好者常常会面对一堆标识模糊、型号不明的元器件（如晶体管、MOSFET、电容、电阻等），逐一测试筛选极其耗时费力。 “芯猎手”旨在解决这一痛点。它是一个集成了精密测量电路、图形化OLED显示屏和Type-C供电的便携式智能测试仪。 用户只需将未知的元器件插入对应的测试座，设备便能自动识别元器件类型（如NPN/PNP三极管、NMOS/PMOS管、二极管、电容值、电感值等），并测量出其关键参数（如β值、Vgs阈值、容值、ESR等）。测量结果将以清晰易懂的图形和数字形式显示在屏幕上，并可一键通过蓝牙将数据发送至手机App进行记录和管理。 本项目将基于高性能的STM32G0系列MCU，利用其内置的ADC、DAC和运算放大器构建灵活的多功能测量电路。软件算法是实现自动识别的核心，我们将设计一套高效的信号激励与响应分析算法来推断元器件特性。 请输入内容… 注：主题不限，可以是解决生活/工作中的某个问题、为某个人群/场景设计的方案、毕业设计/课程设计/DIY项目/纯属炫酷项目等。主要讲一下自己通过什么手段解决了什么问题。 <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height:1.8;">*2、项目属性</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 测试测量/仪器仪表 + 嵌入式系统 + 人工智能（算法） 注：请说明项目是否首次公开；项目是否为原创；项目是否曾经在其他比赛中获奖，若有获奖则叙述获奖详情；项目是否在学校参加过答辩。 <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height:1.8;">* 3、开源协议</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 请输入内容… 注：利他即利己，请认真阅读下述内容。 <ol style="line-height:1.8;"> <li class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt pap-hanging-indent-1.6em" style="line-height:1.8;">拥抱开源，赋予项目无限价值。建议项目核心功能开源80%以上；</li> <li class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt pap-hanging-indent-1.6em" style="line-height:1.8;">2、若某一部分功能不可替代且删掉之后项目无法解决对应的问题，则这一部分实现的功能就是项目的核心功能；比如设计了一台电子负载且设计了一款上位机软件监控功率变化，则电子负载为核心功能，上位机软件为辅助功能；比如电子负载中使用了一款隔离485模块与上位机通信，则此485模块实现的通讯功能为辅助功能； </li> <li class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt pap-hanging-indent-1.6em" style="line-height:1.8;">项目应选择适合自己的<a href="/posts/98fdb2accd754af7b51990790db3b47a" target="_blank">开源协议</a>，若项目引用其他开源项目，应注明来源并遵循原作者的开源协议规定；原创项目推荐使用GPL3.0开源协议；</li> <li class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt pap-hanging-indent-1.6em" style="line-height:1.8;">直接引用开源项目的原电路或原代码实现的功能不可作为自己项目的核心功能、使用市场上通用模块直接实现的功能不可作为自己项目的核心功能。</li> </ol> 请在竞赛阶段填写 ↓ <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height:1.8;">*4、硬件部分</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 请输入内容… 注：请前往<a href="https://lceda.cn/editor" target="_blank">嘉立创EDA</a> 生成/上传设计文件，文件完成后，相关文稿将自动生成至项目详情；这里可以详细说明您的项目实现原理和机制、注意事项、调试方法、测试方法等。推荐图文并茂的形式向别人介绍您的想法。 <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height:1.8;">*5、软件部分</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 1. 核心思路：如何通过模拟测量区分电阻和二极管。 2. 代码框架：遵循良好的结构，便于您后续扩展（电容、三极管等）。 3. 关键代码：ADC读取、简单算法逻辑。 4. 环境假设：基于STM32 HAL库，使用STM32CubeIDE。 1. 核心测量思路 我们使用MCU的一个GPIO引脚（TEST_PIN）来施加测试电压，并通过ADC读取另一个引脚（ADC_PIN）上的电压。 1. 施加正向电压：将 TEST_PIN 设置为输出高电平（如3.3V）。 2. 测量电压：读取 ADC_PIN 的电压值 V_fwd。 3. 施加反向电压：将 TEST_PIN 设置为输出低电平（0V）。 4. 再次测量：读取 ADC_PIN 的电压值 V_rev。 5. 分析： · 电阻：无论方向，都会形成一个分压电路。V_fwd 和 V_rev 都会是一个中间值（非0非Vcc）。 · 二极管：正向时导通，压降~0.6-0.7V（V_fwd较低）；反向时截止，V_rev ~ Vcc（3.3V）。 · 开路：V_fwd 和 V_rev 都 ~ Vcc。 · 短路：V_fwd 和 V_rev 都 ~ 0V。 2. 代码框架 (main.c) ```c /* Includes */ #include "main.h" #include // For sprintf /* Private defines */ #define TEST_PIN GPIO_PIN_0 #define TEST_PORT GPIOA #define ADC_PIN GPIO_PIN_1 #define ADC_PORT GPIOA #define VCC 3.3f #define ADC_MAX 4095.0f // For 12-bit ADC /* ADC handle */ ADC_HandleTypeDef hadc1; UART_HandleTypeDef huart2; /* Private function prototypes */ void SystemClock_Config(void); static void MX_GPIO_Init(void); static void MX_ADC1_Init(void); static void MX_USART2_UART_Init(void); float read_adc_voltage(void); component_type identify_component(void); void print_result(component_type comp); /* Component types */ typedef enum { COMP_UNKNOWN, COMP_RESISTOR, COMP_DIODE, COMP_CAPACITOR, COMP_INDUCTOR, COMP_SHORT, COMP_OPEN } component_type; int main(void) { HAL_Init(); SystemClock_Config(); MX_GPIO_Init(); MX_ADC1_Init(); MX_USART2_UART_Init(); component_type detected_component; while (1) { HAL_Delay(2000); // Wait 2 seconds between tests detected_component = identify_component(); print_result(detected_component); } } /** * @brief Reads the current voltage on the ADC pin * @retval Voltage in volts */ float read_adc_voltage(void) { HAL_ADC_Start(&hadc1); HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, HAL_MAX_DELAY); uint32_t adc_value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1); HAL_ADC_Stop(&hadc1); return (adc_value / ADC_MAX) * VCC; } /** * @brief Identifies a two-pin component between TEST_PIN and ADC_PIN * @retval The guessed component type */ component_type identify_component(void) { float v_fwd, v_rev; // 1. Apply forward voltage (TEST_PIN = HIGH) HAL_GPIO_WritePin(TEST_PORT, TEST_PIN, GPIO_PIN_SET); HAL_Delay(1); // Small delay for settling v_fwd = read_adc_voltage(); // 2. Apply reverse voltage (TEST_PIN = LOW) HAL_GPIO_WritePin(TEST_PORT, TEST_PIN, GPIO_PIN_RESET); HAL_Delay(1); v_rev = read_adc_voltage(); // 3. Analysis Logic (This is the crucial part) if (v_fwd return COMP_SHORT; } else if (v_fwd > (VCC - 0.1f) && v_rev > (VCC - 0.1f)) { return COMP_OPEN; } else if (v_fwd > 0.5f * VCC && v_rev // Voltage changes significantly with polarity, not typical for simple R/D return COMP_CAPACITOR; // Hint: could be a cap charging/discharging } else if (v_fwd 0.5f && (v_rev > (VCC - 0.3f))) { // Low forward voltage, high reverse voltage -> Diode return COMP_DIODE; } else { // For a resistor, V_fwd and V_rev will be symmetric values between 0 and VCC // based on the ratio of the unknown resistor to the internal ADC impedance. // This is a simplification. return COMP_RESISTOR; } } /** * @brief Prints the result to UART * @param comp: The component type to print */ void print_result(component_type comp) { char msg[64]; switch (comp) { case COMP_RESISTOR: sprintf(msg, "Detected: Resistor\r\n"); break; case COMP_DIODE: sprintf(msg, "Detected: Diode\r\n"); break; case COMP_CAPACITOR: sprintf(msg, "Detected: Capacitor (hint)\r\n"); break; case COMP_SHORT: sprintf(msg, "Detected: SHORT CIRCUIT\r\n"); break; case COMP_OPEN: sprintf(msg, "Detected: OPEN CIRCUIT\r\n"); break; default: sprintf(msg, "Detected: Unknown component\r\n"); break; } HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)msg, strlen(msg), HAL_MAX_DELAY); } // ... The rest of the auto-generated initialization functions (MX_ADC1_Init, etc.) // ... generated by STM32CubeMX would go here. ``` 3. 关键点解释 & 如何扩展 1. ADC & GPIO 初始化：代码中省略了 MX_ADC1_Init, MX_GPIO_Init 等函数。这些最好使用 STM32CubeMX 工具图形化配置生成，确保引脚和外设设置正确。 2. 识别算法 (identify_component): 这是最核心的函数。当前的逻辑非常基础。 · 扩展电阻测量：要计算电阻值，你需要知道ADC的内部参考电阻（通常需要另一个已知的参考电阻在MCU内部或外部形成分压电路）。公式会更复杂：R_unknown = ( (VCC / V_adc) - 1 ) * R_internal。 · 扩展电容测量：需要通过测量充电/放电时间常数来计算容值。这需要利用MCU的定时器。 · 扩展晶体管：需要更多的测试引脚（至少3个）来连接基极、集电极、发射极，并施加复杂的测试序列。这需要一个更大的状态机。 3. 校准：精密测量需要校准程序来补偿MCU内部和PCB上的误差。 4. 上位机 (PC Software)：如上位机需要接收数据，则需在固件中完善通信协议（如定义简单的数据帧 {Type; Value1; Value2;}\n）。上位机可以用C++/Qt来编写，监听串口，解析数据包并显示在GUI上。！ 注：若您的项目涉及软件开发，请在附件上传对应的工程源码。这里可以详细说明您的软件流程图、功能模块框图、相关算法的解释或科普、源码结构、编译环境的搭建和配置、源码编译方法、程序烧录方法等。推荐图文并茂的形式向别人介绍您的想法。 <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height:1.8;">*6、BOM清单</h3> | 类别 | 位号 | 数量 | 型号 / 规格 | 说明 | 预计单价(¥) | 小计(¥) | 备注 | | ：--- | :--- | :--- | :--- | :--- | :--- | :--- | :--- | | 主控MCU | U1 | 1 | STM32G071RBT6 | LQFP64，主频64MHz，128KB Flash，性能强劲，性价比高 | 12.00 | 12.00 | 核心器件，可选STM32G0系列其他引脚兼容型号 | | 电源管理 | U2 | 1 | AMS1117-3.3 | SOT-223，3.3V LDO稳压器 | 0.30 | 0.30 | 为整个系统提供3.3V电源 | | | C1, C2 | 2 | 10uF 50V 0805 | 稳压器输入、输出滤波 | 0.08 | 0.16 | 陶瓷电容 | | | C3, C4 | 2 | 100nF 50V 0805 | 电源去耦电容 | 0.03 | 0.06 | 广泛分布在各IC电源引脚附近 | | 编程调试 | J1 | 1 | SWD 4Pin 2.54mm | 4Pin调试接口（GND, SWDIO, SWCLK, 3V3） | 0.20 | 0.20 | 用于连接ST-Link等调试器 | | 用户接口 | SW1 | 1 | 轻触开关 6x6mm | 复位按键 | 0.15 | 0.15 | | | | SW2 | 1 | 轻触开关 6x6mm | 功能按键 | 0.15 | 0.15 | | | | ENC1 | 1 | 旋转编码器 EC11 | 带按键功能的旋转编码器，用于菜单导航 | 2.50 | 2.50 | 重要交互器件 | | 显示单元 | OLED1 | 1 | SSD1306 0.96“ OLED | I2C接口，128x64分辨率，4Pin | 15.00 | 15.00 | 核心人机交互 | | 通信接口 | U3 | 1 | CH340N | USB转TTL串口芯片，SOP-8，用于USB通信和供电 | 2.50 | 2.50 | 可实现USB升级固件 | | | J2 | 1 | USB Type-C 16Pin | 供电和通信接口 | 1.20 | 1.20 | | | | U4 | 1 | JDY-08 | 蓝牙BLE模块，串口透传 | 8.00 | 8.00 | 可选，用于无线连接手机App | | 测量电路 | U5 | 1 | LM358P / TL082 | DIP-8/SOP-8，双运算放大器 | 0.80 | 0.80 | 用于信号调理、模拟开关等 | | | R1, R2 | 2 | 100Ω 1% 0805 | 精密电阻，用于测量参考 | 0.05 | 0.10 | 建议使用1%精度 | | | R3, R4 | 2 | 1KΩ 1% 0805 | 精密电阻 | 0.05 | 0.10 | | | | R5, R6 | 2 | 10KΩ 1% 0805 | 精密电阻 | 0.05 | 0.10 | | | | | (多值) | 电阻包 | 例如 1K, 10K, 100K 等 | - | - | 用于偏置、分压、保护电路 | | | D1, D2 | 2 | 1N4148 WS SOD-323 | 开关二极管，用于输入保护 | 0.05 | 0.10 | 保护器件，防止高压损坏MCU | | 测试接口 | J3, J4... | 1套 | 高质量4Pin接线柱 | 用于连接测试线缆 | 2.00 | 2.00 | 或用高质量的排母 | | | | 1套 | 测试夹 / 测试探棒 | | 5.00 | 5.00 | | | PCB及被动元件 | | 1 | PCB | 主板 | 20.00 | 20.00 | 嘉立创免费打样或小批量 | | | | 若干 | 0805 电阻电容 | 阻容包 | 10.00 | 10.00 | 涵盖常用值 | | | L1 | 1 | 10uH 0805 | 功率电感 | 0.20 | 0.20 | 可选，为未来功能预留 | | 结构件 | | 1 | 3D打印外壳 | 上下盖 | 15.00 | 15.00 | 自行设计或开源网站下载 | | | | 4 | M3*6+6 铜柱 | | 0.20 | 0.80 | | | | | 4 | M3*5 螺丝 | | 0.05 | 0.20 | | | | | 1 | 橡胶脚垫 | 4个 | 0.50 | 2.00 | | 总计估算 ≈ 116.02 (未含税和运费) 注：项目涉及的BOM清单。在<a href="https://lceda.cn/editor" target="_blank">嘉立创EDA</a> 生成/上传设计文件后，BOM将自动生成至项目详情；建议包括型号、品牌、名称、封装、采购渠道、用途等内容。具体内容和形式应以表达清楚项目构成为准。 <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height:1.8;">*7、大赛LOGO验证</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 请上传包含大赛logo的项目图片，logo以丝印形式印刷在PCB上面。 点击zip下载大赛logo标识！ <a href="https://image.lceda.cn/easyedaResource/images/d1bbfd69f9404f56901a0e7b849b7245.rar" target="_blank">（大赛标识）.zip</a> <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height:1.8;">* 8、演示您的项目并录制成视频上传</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 视频要求：请横屏拍摄，分辨率不低于1280×720，格式Mp4/Mov，单个视频大小限100M内； 视频标题：立创电赛：{项目名称}-{视频模块名称}；如立创电赛：《自动驾驶》-团队介绍。 <a href="/posts/42551e8f2f2548cabc1c36626a42da94" target="_blank">前往查看更多详情＞</a> </div>