【分享】第6组许岭、封锦 基于T5L智能屏的便携功率计

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一、作品简介

本项目旨在设计并实现一款基于T5L智能屏的便携功率计，该功率计集成了自研的32位主控板与INA226电压电流检测模块，实现了对电流、电压和功率的高精度、实时检测与显示。传统功率计往往存在精度不足、便携性差以及数据实时显示能力有限等问题，难以满足现代电子设备对电力参数监测的严格要求。本项目通过创新设计，采用高性能32位单片机与高精度检测模块结合的方式，打造了一款既便携又具备高精度测量能力的功率计，为电子设备的电力参数监测提供了高效、可靠的解决方案。

二、工作原理

该便携计系统以STM32 F103为核心控制器。INA226芯片经I2C与其相连，精准检测输入输出电压并算出电流。T5L智能显示屏通过UART与控制器通信，实时展示电压、电流、功率等参数，且支持触摸交互。RGB指示灯由控制器通过GPIO控制，以不同颜色指示系统状态，如过压、过流等。外接扬声器由控制器通过GPIO控制，过压过流时鸣叫报警。各模块协同，实现电力参数高精度检测、显示与状态指示。

三、设计思路

3.1 硬件部分

3.1.1 主控模块

自研32位主控板以STM32F103C8T6单片机为核心，其FLASH大小为64K/128K（根据具体型号），RAM大小为20K，提供了足够的操作空间以支持复杂的算法和数据处理。在电路设计上，将电源端口与电源连接，并增加滤波电容以提高抗干扰能力。同时，连接8MHz外部晶振和复位电路，构成最小系统。通过IO口与外部设备进行交互，实现数据的采集和显示。预留JTAG调试接口，便于代码下载和调试。

3.1.2 电压电流检测模块

采用INA226电压电流检测模块进行电压和电流的检测。该模块内置高精度ADC，通过I2C接口与主控板通信，实现电压和电流的实时测量。模块具有高精度、低功耗和易于集成的特点。在电路设计上，采用Kelvin走线连接采样电阻与INA226芯片，提高采样准确度。同时，设置源端阻抗匹配（源端33Ω，叠加芯片内部18Ω，保证传输线50Ω阻抗），保证信号传输质量。此外，还设置了Alert告警输出，可做芯片硬件实时保护。

3.1.3 显示模块

采用T5L智能屏作为显示设备，该智能屏具备高分辨率（如800x480像素）、触摸控制以及丰富的图形界面显示能力。通过串口（UART）与主控板连接，实现电流、电压和功率的实时显示。主控板通过UART接口将实时测量的电压、电流和功率数据发送给T5L智能屏，智能屏接收数据并打点显示波形曲线，同时支持数字形式显示具体数值，为用户提供了直观、便捷的数据查看方式。

3.1.4 报警模块

设置系统软件保护，当检测到过压或过流情况时，通过RGB灯珠告警。RGB灯珠通过三个GPIO口调控三原色，显示不同颜色以指示不同的工作状态或告警信息（如红色表示过压，蓝色表示过流，绿色表示正常）。同时，INA226模块设置Alert告警输出，当检测到异常情况时，立即触发硬件保护机制，切断电源或采取其他保护措施，有效防止了设备损坏和安全事故的发生。

3.2 软件部分

3.2.1 主控程序

负责系统的初始化（包括时钟配置、外设初始化等）、任务调度和中断处理。通过轮询和中断方式，协调各模块的工作，确保系统稳定运行。

3.2.2 数据采集处理程序

通过INA226模块的I2C接口获取电压和电流数据。设置合理的采样率和数据缓冲区，确保数据的连续性和准确性。

3.2.3 显示程序

负责将处理后的数据发送到T5L智能屏进行显示。根据用户需求，支持波形曲线显示和数字显示两种模式，提升用户体验。

3.2.4 保护告警程序

实时监测电压和电流数据，当检测到异常时触发告警机制。通过RGB灯珠显示告警信息，扬声器发出报警鸣叫，迪文屏幕UI界面跳转至超限警告页面，直至电压，电流，功率降低到预设范围内才能恢复，确保系统安全。

     

演示视频：【基于T5L智能屏的便携功率计】https://www.bilibili.com/video/BV19xzKBTE4a?t=6.8