该系统的是 ATmega328 微控制器 (Arduino UNO)。我们还将使用：
一个小型的 TFT LCD 显示屏。
六个按钮用于与简单的 GUI 进行交互，
CD4051 多路复用器/多路分解器
八种不同的电阻器用于在测量范围之间切换。
与我之前的几个项目类似，我为这个设备创建了一个专用的 All About Circuits 品牌 PCB；但是，您也可以使用面包板或穿孔板复制此项目。
这个项目的设计初衷是让学生既有趣又富有教育意义。有更准确、更可靠的方法来测试您的组件，因为即使是的万用表也可能给您更好的结果。典型的电阻器公差为 5%，而 ATmega328 的模拟数字转换器 (ADC) 的分辨率仅为 10 位。因此，我们的精度将低于一个好的欧姆表。
电阻颜色代码
电阻色标系统初由无线电制造商协会于 20 世纪 20 年代开发，用于直观地指示电阻器的阻值和额定值（图 1）。
电阻色带编码系统
图 1.电阻颜色代码表。图片由EEPower提供
在本项目中，我们将要构建的颜色代码计算器仅涵盖四环电阻。对于这些类型的元件，前两个环代表电阻值的两个有效位，第三个环代表十进制乘数，第四个环代表值的百分比公差。
什么是欧姆表？
欧姆表是每个电子电气实验室中必不可少的工具，它是一种用于测量电阻的仪器，既可以作为专用设备使用，也可以作为万用表的一部分使用。它需要一个内部电压源来产生必要的工作电流，还需要合适的量程电阻器来有效测量被测设备。
虽然欧姆表有多种不同的类型，但本项目使用的是简单的分压器。分压器是一种电路，其中两个串联电阻上的输入电压按两个电阻的比率按比例缩小。
我们将在与被测试电阻（未知值）串联的多个量程电阻（已知值）之间切换，并使用欧姆定律根据测得的输出电压和已知输入电压计算其值。
电路设计
图 2 的示意图向我们展示了如何将所有组件连接在一起，用于该项目的面包板或 PCB 版本。如果您使用的是开发板，请确保您的组件与代码中的引脚配置相匹配。
电阻色码计算器和欧姆表示意图
图 2.电阻色码计算器和欧姆表的示意图。
由于我没有使用稳压器，因此将此设备插入稳压的 5 V 电源。我的 PCB 使用专用的 USB B 端口，可以插入计算机、手机充电器或移动电源，这也使其便于携带。
图形显示和用户界面
我们的系统使用一系列七个嵌套屏幕（专用功能），这些屏幕可显示在 128x160 TFT LCD 上，用作其基本的图形用户界面 (GUI)。这些屏幕的插图是通过使用 Adafruit 的 GFX 和 ST7735 库直接在显示屏上绘制字母数字和基本形状生成的。ST7735 是嵌入在本项目中使用的 1.8 英寸 TFT LCD 模块中的显示驱动器芯片。
注意：将形状组合为图形是因为使用转换为 Arduino 代码的大位图会损害系统性能。
控制
我们的 GUI 的每个屏幕功能都能够响应多六个触觉按钮。在专用 PCB 上，外侧两个按钮标记为“选择”和“返回”，而内侧四个按钮则标有左、右、上、下箭头符号。这些按钮构成了菜单导航、选择菜单项和返回上一屏幕的控件。
主菜单
初始化屏幕是其主菜单。GUI 的这一部分提示用户在两个主要功能（欧姆表或色码计算器）之间进行选择。对于此菜单，我决定在两个菜单项上方放置一个 All About Circuits 徽标，使用几个相互连接的圆角矩形重新创建。
欧姆表和电阻色码计算器功能选择的主菜单
导航和选择
我们系统的每个屏幕都包含多个以圆角矩形显示的可选菜单项。为了浏览这些菜单项，每个菜单都有一个额外的轮廓矩形，可以使用四个导航按钮将其向上或向下移动。
通过单击菜单中的“选择”按钮，我们的代码通过检查轮廓矩形的当前位置以及相应的轮廓项目来确定用户从该菜单中选择了哪个项目。
菜单之间的切换是使用标志变量在内部实现的，该变量跟踪根据用户的选择需要在 LCD 上显示的内容。也就是说，在 Arduino 代码循环的下迭代中需要调用七个屏幕函数中的哪一个。
欧姆表应用程序
我们系统中的第二个屏幕是自带的欧姆表应用程序，如图 4 所示。此屏幕的顶部显示测量电阻的值以及所选的测量范围。屏幕的底部显示八个可选范围，对应于连接到 CD4051 芯片输出的每个测距电阻的值。
欧姆表主屏幕
图 4.欧姆表主屏幕。
在我们的项目中，我们使用 CD4051 作为多路分解器，并使用 ATmega328 的三个引脚对其进行寻址。这样做将使我们能够以数字方式从八个 CD4051 输出通道中选择一个，将测距电阻物理连接到其输入端的未知电阻，从而完成我们的分压器电路。
一旦从 GUI 中选择了范围，微控制器就会寻址解复用器并在其一个模拟引脚上测量分压器的输出电压。然后，它根据前面讨论的公式计算未知电阻，并将其测量值显示在系统的 LCD 上。
为了了解如何正确选择或校准测量范围，您应该查看 AAC 的入门实验室 - 如何使用欧姆表测量电阻文章。
电阻颜色代码计算器应用程序
我们系统中的第三个屏幕是电阻色码计算器应用程序。此屏幕分为三个部分，可将用户引导至四个额外的嵌套菜单。
电阻颜色代码计算器主屏幕
此屏幕的顶部显示了一个四色环电阻器，该电阻器以 All About Circuits 的电阻器颜色代码计算器为蓝本，使用一系列不同大小和颜色的矩形重新创建。在此图形上，代表电阻器色环的四个矩形能够根据用户输入动态切换颜色。
右下部分包含四个菜单项，每个菜单项用于设置将用户带到附加菜单屏幕的每个色带，而左下部分包含应用程序标题，以及所选色带序列的计算结果（电阻值和公差）。
为了设置色带，用户必须先进入四个附加菜单屏幕之一。这些屏幕由适当的标题以及其下方描绘的颜色或菜单项选择组成。每次用户从其中一个菜单中选择一种颜色时，系统都会将其保存为该特定色带，返回上一个屏幕，更改电阻器图示上该色带的颜色，并将其值输入到颜色代码计算器公式中。
这样，图示电阻上当前所示的带序列的电阻和公差就会计算出来，并显示在电阻颜色代码计算器屏幕的左下部分。
