基于STM32F103C8T6的温湿度控制系统(从PCB制作到成品展示)

很久就想写一篇入门级的硬件项目流程介绍,最近终于有了机会,接下来会从PCB设计到成品展示,一步一步地记录,如果对你有帮助,那便是最好。大白话记录我的整个开发流程,有点无聊,各位看官多多担待。


一、读懂题目:

1.每一个项目都应该用心去做,事儿虽小,也应做到最好。我最初拿到这个题目,感觉这个题目有点儿忒简单了吧,想找老师换一个,或者说自己再加一些很炫酷的功能,毕竟它已经快要烂大街了。

2.拿到一个题目,第一需要明白的就是,哪些功能是必须要做的(很重要很重要很重要)。温湿度控制,那肯定就必须要有温湿度检测,以及温湿度控制两个部分,缺一不可,注意,这里还包含一个隐藏要求:人机交互。既然是一个题目,就会涉及最后的验收,所以显示屏是必不可少的,总计三个板块。

3.我的项目定位----挖掘潜在的需求我想做的美观实用易上手,而且方便后期调试,PCB是一定要涉及的。我总不能抱着电脑,插着数据线给老师演示吧,太掉价了,降压电路也是少不了的。我的前期调试,也需要人性化一点,那么电源开关,按键电路,LED是必须要有的,防反接电路,也可以加上。

4.听听出题人的建议。老师给的答复很简单,别给我整那些虚头八脑的,我就要一个稳定美观简单实用的设备。我不需要联网,也不需要软件,其他自由发挥。听得我热泪盈眶啊,老师真好,不但替我减轻任务量,还替我省钱。一想起这事儿,唉,说实话,秀操作的机会没了,扎心。

5.拟定方案:一个合理方案很重要,毕竟手头上还有其他事儿,不能花大量时间来堆这个项目。根据自己的工作效率,我的计划是:每天晚上加点班,一周之内涉及出PCB版本1.0,调试好基本的三个功能,请老师给些意见。

二、硬件选型:

1.追求性价比:如果真不是啥真正的需求,货比三家,能省则省。

2.尽量在一个店铺下单,省点儿运费。(这个店铺口碑要好)

3.材料尽量买双份儿,出现意外也不耽误进度(土豪们当我这句话没说就好)。

4.最近芯片贼贵,为了回收利用,推荐直插式的好一些。

这个是我随手写的一个硬件需求,具体店铺就不上了。

三、PCB设计:

以前都是用的AD来设计PCB,说实话,当初最开始上手,是挺难的。不知PCB里这么多线条,这么多规则(建议先去百度上看一些科普视频,明白什么是PCB,看一看PCB的生产流程,再上手PCB就会容易许多,找资源也是一种能力)。这里推荐一下国产PCB设计软件-----某创EDA,上手简单,教程也多,主要是,全中文,封装巨多,可以省掉很多麻烦,用来画两层板,常见的四层板,也是戳戳有余。

我的要求是:布局要美观,使用要方便,备用接口多,轻易摔不烂,器件容易找,手工容易焊,不怕正反接,打板要省钱。(主要是自己买单,舍不得大手大脚)

话不多说,上图。

为了防止V1.0耽搁时间,所有接口都有备用,看起来有点密集,到时候不焊接就行了呗,不怕一万,就怕万一。而且,多余出来的4块儿板子以后也可用做其他用途,哈哈哈,不亏我在二手市场混迹这么多年。

<think>嗯,用户需要一个基于STM32F103C8T6的温湿度检测系统的电路图。首先,我得确定主要需要哪些部分。主控芯片当然是STM32F103C8T6,然后温湿度传感器常用的有DHT11或者SHT21,可能DHT11更常见,因为它接口简单,成本低。不过用户可能需要更高精度的话,SHT系列也不错,但这里先以DHT11为例吧。 接下来,电源部分需要考虑。STM32的工作电压是3.3V,所以可能需要稳压电路,比如AMS1117-3.3,将输入的5V转换为3.3V。然后,时钟电路需要外部晶振,通常是8MHz的主晶振和32.768kHz的RTC晶振,但有些设计可能只用8MHz的。复位电路的话,一个简单的RC电路加上按键应该可以。 传感器部分,DHT11是单总线协议,只需要一个GPIO口,加上上拉电阻。可能需要一个4.7kΩ的上拉电阻连接到数据线。然后,显示部分用户可能想要LCD或者OLED,比如SSD1306的I2C接口OLED,这样接线简单,只需要SCL和SDA两个引脚,加上电源和地。或者如果用户需要更简单的显示,可以用LCD1602,但需要更多的IO口,或者使用I2C转接。 另外,可能需要串口通信,用于调试或数据传输,所以需要USB转TTL模块,连接到USART1的TX和RX引脚。这部分需要CH340G之类的芯片,加上适当的滤波电容。 还有,用户可能需要按键输入来设置阈值或者其他功能,所以需要几个按键连接到GPIO,加上下拉电阻或者上拉电阻,根据具体设计。不过如果使用内部上拉的话,可能可以省略外部电阻。 在电路图绘制时,需要注意退耦电容,每个电源引脚附近放置0.1μF的电容,确保电源稳定。此外,SWD接口用于调试,需要留出SWDIO和SWCLK两个引脚,方便烧录和调试程序。 可能用户对电路设计不太熟悉,所以需要详细说明每个部分的连接方式,比如传感器的引脚如何接,电源部分的稳压电路如何设计,显示模块的接线等。同时,提醒他们注意GPIO的配置,比如I2C需要开漏输出,上拉电阻是否足够,或者单总线协议的正确连接方式。 另外,可能还需要考虑PCB布局,比如模拟部分和数字部分的分离,避免干扰。但如果是简单的设计,可能不需要太复杂。还要检查所有元件的封装是否正确,避免焊接问题。 最后,验证电路是否合理,比如电源部分是否能够提供足够的电流,传感器和显示模块的电压是否匹配,信号线是否加上适当的保护电阻或者滤波措施。确保所有连接正确,没有短路或断路的情况。</think>以下是一个基于STM32F103C8T6的温湿度检测系统电路设计分步说明: --- ### 一、系统组成框图 ``` +-------------------+ +---------------+ +-----------+ | STM32F103C8T6 |<--->| 温湿度传感器 | | 显示模块 | | (主控制器) | | (DHT11/SHT21)| | (OLED/LCD)| +-------------------+ +---------------+ +-----------+ | | +------v------+ +-----v-----+ | USB转串口 | | 报警模块 | | (程序下载) | | (LED/蜂鸣器)| +-------------+ +-----------+ ``` --- ### 二、核心电路设计 #### 1. 主控最小系统 - **电源电路**: - 输入5V → AMS1117-3.3稳压 → 输出3.3V - 滤波电容:10μF电解电容 + 0.1μF陶瓷电容 - 电路示例: $$ V_{IN}(5V) \rightarrow [AMS1117] \rightarrow V_{OUT}(3.3V) $$ - **时钟电路**: - 8MHz晶振(接OSC_IN/OSC_OUT) - 负载电容:2×22pF - **复位电路**: - 10kΩ上拉电阻 + 100nF电容 + RESET按键 #### 2. 传感器接口(以DHT11为例) ``` DHT11引脚: 1-VDD(3.3V) 2-DATA(PA0) 3-NC 4-GND 接法: DATA引脚需接4.7kΩ上拉电阻至3.3V ``` #### 3. 显示模块(SSD1306 OLED I2C接口) ``` OLED引脚: VCC → 3.3V GND → GND SCL → PB6 SDA → PB7 ``` #### 4. 程序下载接口(SWD) ``` SWDIO → PA13 SWCLK → PA14 GND → GND ``` --- ### 三、完整电路图说明 ```plaintext +-----------------------------+ | STM32F103C8T6 | | | | PA0 <--> DHT11_DATA | | PB6 <--> OLED_SCL | | PB7 <--> OLED_SDA | | PA9 <--> USB_TX | | PA10 <--> USB_RX | | | | 3.3V <--> 传感器/显示供电 | | GND <--> 共地连接 | +-----------------------------+ ``` --- ### 四、关键设计要点 1. **电源隔离**: - 数字与模拟地之间用0Ω电阻单点连接 - 传感器供电线路添加磁珠滤波 2. **抗干扰设计**: - 所有数字信号线串联33Ω电阻 - 长距离传输时添加100pF电容到地 3. **扩展接口预留**: - 保留USART1/USART2用于后期通信扩展 - 预留ADC接口(如PC0-PC3)支持模拟传感器 --- ### 五、验证建议 1. 先单独测试各模块: - 用万用表测量传感器供电电压(需稳定3.3V±0.1V) - 用逻辑分析仪抓取DHT11单总线时序 2. 推荐测试顺序: ``` 电源电路 → 最小系统 → 传感器通信 → 显示驱动 ``` 需要具体原理图文件(.SchDoc格式)可提供立创EDA工程文件,建议使用Altium Designer或KiCad进行PCB布局时注意: - 温湿度传感器与MCU距离不超过20cm - 避免将数字信号线平行布设在晶振电路附近
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