万用表故障诊断与自检系统 · 课程目录

系统概述与需求分析 01

万用表自检系统背景、功能需求与非功能需求、系统架构概览。

硬件平台选型 02

主控芯片选择（STM32/ESP32）、模拟前端电路设计、ADC与DAC选型。

传感器与信号调理 03

电压分压网络、电流采样电阻、电阻测量恒流源、电容测量电路。

核心测量原理 04

直流电压测量、交流电压真有效值测量、电阻测量（两线/四线法）、电容测量。

自检系统设计 05

自检流程设计、自检项定义（零点校准、满度校准、线性度检查）、自检报告生成。

软件架构设计 06

嵌入式软件分层（HAL/驱动/应用层）、状态机设计、任务调度。

ADC驱动开发 07

ADC初始化、多通道采集、DMA传输、数据滤波算法（中值/均值/卡尔曼）。

DAC与校准信号生成 08

DAC输出控制、校准电压/电流源生成、PWM模拟DAC。

按键与显示交互 09

矩阵键盘驱动、OLED/LCD显示驱动、菜单系统设计。

通信接口实现 10

UART通信协议、I2C与SPI总线驱动、USB虚拟串口。

数据存储与日志 11

EEPROM/Flash读写、校准参数存储、故障日志记录。

自检算法实现（上） 12

零点漂移检测、增益误差计算、非线性误差分析。

自检算法实现（下） 13

噪声底噪评估、共模抑制比测试、通道间串扰检测。

故障诊断规则引擎 14

基于规则的故障分类、故障码定义、故障严重等级划分。

用户界面设计 15

主界面布局、测量模式切换、自检结果可视化。

上位机软件设计 16

Python/PyQt5上位机开发、串口通信协议解析、数据曲线绘制。

校准流程实现 17

手动校准流程、自动校准流程、校准系数计算与存储。

精度与可靠性测试 18

测试用例设计、重复性测试、温度漂移测试、长期稳定性测试。

低功耗设计 19

睡眠模式管理、外设电源控制、动态频率调整。

安全与保护设计 20

输入过压保护、反接保护、ESD防护、保险丝选型。

固件升级与维护 21

Bootloader设计、OTA升级协议、固件版本管理。

EMC与抗干扰设计 22

屏蔽与接地、滤波电路设计、软件去抖与看门狗。

生产测试与出厂校准 23

产线测试流程、自动校准工装、合格判定标准。

故障案例分析（一） 24

电压档位不准、电阻档位开路误报、显示花屏。

故障案例分析（二） 25

通信丢包、自检失败、校准数据丢失。

故障案例分析（三） 26

电池续航不足、按键失灵、ADC采样值跳变。

系统集成与联调 27

硬件软件联调、多模块协同测试、压力测试。

文档与版本管理 28

需求文档、设计文档、测试报告、Git版本控制。

项目实战 29

从零搭建一个简易万用表原型（硬件搭建+软件编写+自检实现）。

总结与展望 30

技术总结、行业趋势（智能万用表、物联网万用表）、后续优化方向。