OpenRPNCalc

软硬件开源的RPN科学计算器

说明

OpenRPNCalc 是一款基于 STM32 微控制器的科学计算器。其源代码、电路原理图及PCB设计文件均依据开源许可协议发布。本项目旨在开发一款具备以下特性的硬件平台：

• 无需专用工具即可复刻，仅需使用 PCB 打样服务生产的电路板

• 配备可定制键盘，以满足特定需求（如RPN、代数运算逻辑、自定义功能）

• 功耗低，电池续航能力强

• 拥有优质、紧凑且坚固的外壳

这款硬件的设计灵感源自SwissMicros计算器，但整机为全新自主设计。该计算器具备以下特性：

• 配备大容量栈的RPN运算模式（最多支持 100 个元素）

• 双精度算术运算

• 搭载 “标准” 科学计算器功能（三角函数、对数、指数、平方根及幂运算）

• 误差函数（erf）及其反函数（erfinv）、伽马函数与伽马对数函数、排列组合运算，以及泊松分布、高斯分布和卡方分布的 P 值计算功能

• 定点、科学计数（SCI）和工程计数（ENG）三种显示模式（工程计数模式下支持国际单位制词头），精度可在 3 至 10 位之间调节

• 支持基于误差传播的不确定度计算（UNCERT 模式）—— 该功能在软件计算器中较为少见，在硬件计算器领域更是近乎空白

• 内置相对论运动学相关公式（质心系两体衰变动量、角度与赝快度换算、β 因子与 γ 因子计算）

• 统计运算功能：平均值计算（不确定度模式下支持加权平均）、均方根（RMS）计算、数值序列的卡方值计算（仅限不确定度模式）

• 100 个存储寄存器

• 功耗表现：16MHz 运行频率下功耗为 0.6 毫安；LCD 屏幕常亮的待机模式下功耗为 16 微安；LCD 屏幕关闭的待机模式下功耗仅为 5 微安

• 可选配惠普 48 系列（HP48）键盘固件，目标是适配 DB48x 系统（目前该功能仍处于深度开发阶段）

硬件概览

• 计算器使用低功耗 32 位 ARM 微控制器 STM32U385 为核心构建；

• 显示屏采用夏普记忆液晶模组LS027B7DH01，分辨率为 400×240 像素，为单色显示；

• 键盘选用轻触式按键开关，具体型号为松下EVPBT1C4A000，按键触发力度为 50 克；

• 整机电路由一枚 3V 锂电池（CR2032 型号）供电，续航可达数年之久。

• 该计算器的外壳采用多层 PCB 板堆叠式设计。

  • 前后盖板为铝基板材质，表面覆盖白色阻焊层，丝印则采用黑色。

• 按键同样由 PCB 板制成，按键标识直接通过丝印工艺印刷而成。

• 整机所有部件通过 6 个 M2 规格的支撑柱与 12 个平头螺丝固定装配。

• 外壳的外形尺寸为 139×73×8 毫米。

文档说明

• Schematics and parts ：原理图、PCB相关组件、电子元器件及其他配件清单（含对应的数据手册链接）

• PCB design: 各板层示意图及其功能说明

• Case and keyboard assembly: 计算器内部拆解照片、组装步骤指引

• Firmware: 代码结构解析与固件烧录教程

项目目录说明

• 程序代码：基于 STM32Cube IDE 开发的 STM32 固件程序

• 硬件设计：适用于 KiCad 软件的电路原理图、PCB 设计文件，以及 PCB 生产文件

• 文档资料：说明文档与相关图片

• 仿真工具：可部署至 GitHub Pages 或其他网络托管平台的在线仿真器文件