STM32开发板设计

1. 设计要求

1.1 功能要求

MCU主控 ：选择STM32F103系列微控制器，负责系统的控制和数据处理。

GPIO接口 ：至少提供16个GPIO接口，支持输入和输出功能，能够连接外部传感器和设备。

OLED显示屏 ：使用0.96寸OLED显示屏，支持128x64分辨率，显示实时数据和状态信息。

UART转USB ：实现UART与USB之间的转换，支持与PC的串口通信。

电源模块 ：设计稳压电源模块，输入电压范围为7V-12V，输出稳定的5V电压。

AD&DA模块 ：支持至少4路模拟输入（ADC）和2路模拟输出（DAC），用于传感器数据采集和信号生成。

蜂鸣器&红外接收器 ：集成蜂鸣器用于音频提示，红外接收器用于接收遥控信号。

SPI接口 ：提供SPI接口，连接外部存储器或传感器。     

ICC接口 ：设计ICC接口，用于连接智能卡或其他微控制器。

真彩LED ：使用RGB LED，支持多种颜色显示，提供状态指示。

按键模块 ：至少支持4个按键输入，具备去抖动功能。

1.2 性能要求

响应时间 ：系统响应时间不超过50 ms。电源电压范围 ：5V ± 10%。

工作温度范围 ：-20°C 至 70°C。

1.3 尺寸要求

PCB尺寸 ：不超过10 cm x 10 cm。

2. 原理图设计

2.1 各模块原理图设计过程

MCU主控模块 ：选择STM32F103C8T6，设计电源和复位电路。添加必要的旁路电容，确保电源稳定。     

GPIO接口模块 ：设计GPIO引脚的连接，配置为输入或输出。添加上拉/下拉电阻，确保输入稳定。

OLED显示屏模块 ：连接I2C接口，设计数据和时钟线的连接。添加必要的电源和地连接。            

UART转USB模块 ：选择CH340N作为UART转USB芯片，设计其连接电路。添加电源和地连接，确保稳定工作。

电源模块 ：设计1117-3.3稳压电路，可输出3.3V或5V。添加滤波电容，确保电源稳定。

AD&DA模块 ：选择ADC（如MCP3008）和DAC（如MCP4725），设计其连接电路。添加必要的电源和地连接。

蜂鸣器&红外接收器模块 ：设计蜂鸣器的驱动电路，连接到GPIO。设计红外接收器的连接电路，确保信号稳定。

SPI接口模块 ：设计SPI接口的连接，包括MOSI、MISO、SCK和CS信号线。

ICC接口模块 ：设计ICC接口的连接电路，确保与外部设备兼容。

真彩LED模块 ：设计RGB LED的控制电路，连接到GPIO。按键模块 ：设计按键的连接电路，添加去抖动电路。

2.2 原理图

图2.2  原理图

3. PCB

图3  PCB

4. 焊接过程

4.1  元器件插入

 

图4.1  器件清单

        正确插入 ：根据PCB上的标识，将元器件正确插入相应的孔中，注意极性（如电解电容、二极管等）。

        固定元器件 ：对于较大的元器件，可以使用胶带或夹具固定，防止在焊接时移动。

4.2  焊接步骤

图4.2  第一步 焊接芯片

图4.2  第二步 焊接电容电阻

图4.2  焊接完成

        通过此次项目，我们深刻认识到在电子设计中，前期的规划和设计是成功的关键。充分考虑信号完整性、模块间的兼容性以及电源设计，可以有效避免后期的调试困难。