基于STM32的教學(xué)用開發(fā)板設(shè)計(jì)

北方工業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院 王梓燁 劉欲哲 周傳寶

1.STM32教學(xué)用開發(fā)板的優(yōu)點(diǎn)

自70年代第一款單片問(wèn)世以來(lái)單片機(jī)的功能已經(jīng)基本趨于完善。單片機(jī)集成了越來(lái)越多的資源，內(nèi)部存儲(chǔ)器也越來(lái)越大。在做大型項(xiàng)目時(shí)也不用考慮擴(kuò)展內(nèi)存，開發(fā)起來(lái)也相對(duì)簡(jiǎn)單。意法半導(dǎo)體推出的基于ARM內(nèi)核的STM32微控制器將當(dāng)前微控制器性價(jià)比水平提升了一個(gè)新高度。本設(shè)計(jì)以STM32為核心設(shè)計(jì)的開發(fā)板具有以下幾個(gè)有點(diǎn)：（1）成本低，STM32的價(jià)格相對(duì)都比較低，而且STM32強(qiáng)大的性能使得外部電路相對(duì)簡(jiǎn)單，其內(nèi)部集成有定時(shí)器、SPI、IIC、USART、USB、CAN、A/D轉(zhuǎn)換等。（2）有著完善的庫(kù)函數(shù)，在系統(tǒng)軟件使用時(shí)可以直接調(diào)用，減少了大量的工作量。（3）功耗低：STM32提供三種低功耗模式：分別是待機(jī)模式、停止模式和休眠模式。休眠模式時(shí)，只有CPU工作；停止模式時(shí)，允許以最小功耗來(lái)保證外部中斷可以把STM32從停止模式喚醒；待機(jī)模式時(shí)，內(nèi)部調(diào)壓器被關(guān)閉，外部時(shí)鐘也被關(guān)閉，使得功耗變得非常低。（4）外設(shè)精簡(jiǎn)：外設(shè)都是平時(shí)開發(fā)、實(shí)驗(yàn)經(jīng)常用到的模塊，容易上手且運(yùn)用靈活。

圖1 開發(fā)板的系統(tǒng)框圖

2.STM32的硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 STM32教學(xué)用開發(fā)板的系統(tǒng)框圖

本教學(xué)開發(fā)板使用的是ST公司的STM32F103RBT6單片機(jī)。本系統(tǒng)主要由按鍵、蜂鳴器、繼電器、溫度傳感器DS18B20、A/D轉(zhuǎn)換（內(nèi)部自帶）、LED燈、LCD12864顯示、TFT彩屏顯示。同時(shí)STM32內(nèi)部集成其他模塊也可以做其他實(shí)驗(yàn)，比如定時(shí)器、PWM波等。本教學(xué)開發(fā)板也支持多種燒寫方式：USB一鍵下載、ISP程序下載、JTAG下載和仿真。其系統(tǒng)框圖如圖1所示。

2.2 模塊的電路設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)板使用的是STM32F103RBT6單片機(jī)，其與外設(shè)的引腳連接圖如圖2所示。

圖2列出了部分外設(shè)的電路圖，分別為按鍵、LED燈、LCD12864顯示、JIAG下載、溫度檢測(cè)DS18B20和蜂鳴器。下面分別介紹各個(gè)外設(shè)模塊：

（1）按鍵模塊：按鍵模塊是由四個(gè)輕觸開關(guān)組成的，分別連接STM32的PC0、PC1、PC2、PC3。按鍵模塊可以讓我們掌握STM32在接收到按鍵信號(hào)的一些處理過(guò)程。

圖2 STM32與部分外設(shè)的電路連接圖

（2）LED燈：為了節(jié)約STM32 IO口的資源本設(shè)計(jì)只使用了兩個(gè)LED燈，分別連接STM32的PC4、PC5。LED燈可以學(xué)習(xí)發(fā)光二極管的一些基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)舉一反三學(xué)習(xí)跑馬燈實(shí)驗(yàn)，了解STM32的系統(tǒng)開發(fā)過(guò)程。

（3）LCD12864顯示：本設(shè)計(jì)使用的顯示之一是LCD12864，沒有使用數(shù)碼管這個(gè)快要被淘汰的顯示方式，LCD12864不僅可以顯示字符、漢字可以顯示圖片，滿足部分設(shè)計(jì)還是綽綽有余。

（4）溫度檢測(cè)：溫度檢測(cè)使用的是DS18B20，DS18B20為單總線數(shù)據(jù)傳輸方式，一根線就可以和STM32進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，節(jié)約了STM32寶貴的IO口資源。

（5）蜂鳴器：蜂鳴器可以學(xué)習(xí)一些報(bào)警設(shè)置，比如溫度過(guò)高或過(guò)低就可以讓蜂鳴器發(fā)聲等。

（6）繼電器：我們知道STM32的供電電壓只有3.3V，部分外設(shè)的供電電壓也只有5V，等我們需要對(duì)大電流或者高電壓進(jìn)行開關(guān)通斷控制的時(shí)候，那么繼電器就有它的發(fā)揮作用了，繼電器可以輕松的應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題。

（7）TFT彩屏顯示：TFT彩屏顯示使用的是ST7781，當(dāng)我們需要做一些比較炫的顯示時(shí)就可以使用TFT彩屏。TFT彩屏同樣可以顯示字符、漢字和圖片，而且可以顯示不同種顏色。

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