基于STM32的教學用開發板設計

北方工業大學電子信息工程學院 王梓燁 劉欲哲 周傳寶

1.STM32教學用開發板的優點

自70年代第一款單片問世以來單片機的功能已經基本趨于完善。單片機集成了越來越多的資源，內部存儲器也越來越大。在做大型項目時也不用考慮擴展內存，開發起來也相對簡單。意法半導體推出的基于ARM內核的STM32微控制器將當前微控制器性價比水平提升了一個新高度。本設計以STM32為核心設計的開發板具有以下幾個有點：（1）成本低，STM32的價格相對都比較低，而且STM32強大的性能使得外部電路相對簡單，其內部集成有定時器、SPI、IIC、USART、USB、CAN、A/D轉換等。（2）有著完善的庫函數，在系統軟件使用時可以直接調用，減少了大量的工作量。（3）功耗低：STM32提供三種低功耗模式：分別是待機模式、停止模式和休眠模式。休眠模式時，只有CPU工作；停止模式時，允許以最小功耗來保證外部中斷可以把STM32從停止模式喚醒；待機模式時，內部調壓器被關閉，外部時鐘也被關閉，使得功耗變得非常低。（4）外設精簡：外設都是平時開發、實驗經常用到的模塊，容易上手且運用靈活。

圖1 開發板的系統框圖

2.STM32的硬件電路設計

2.1 STM32教學用開發板的系統框圖

本教學開發板使用的是ST公司的STM32F103RBT6單片機。本系統主要由按鍵、蜂鳴器、繼電器、溫度傳感器DS18B20、A/D轉換（內部自帶）、LED燈、LCD12864顯示、TFT彩屏顯示。同時STM32內部集成其他模塊也可以做其他實驗，比如定時器、PWM波等。本教學開發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。其系統框圖如圖1所示。

2.2 模塊的電路設計

本實驗板使用的是STM32F103RBT6單片機，其與外設的引腳連接圖如圖2所示。

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

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

圖2 STM32與部分外設的電路連接圖

（2）LED燈：為了節約STM32 IO口的資源本設計只使用了兩個LED燈，分別連接STM32的PC4、PC5。LED燈可以學習發光二極管的一些基礎知識，同時舉一反三學習跑馬燈實驗，了解STM32的系統開發過程。

（3）LCD12864顯示：本設計使用的顯示之一是LCD12864，沒有使用數碼管這個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，滿足部分設計還是綽綽有余。

（4）溫度檢測：溫度檢測使用的是DS18B20，DS18B20為單總線數據傳輸方式，一根線就可以和STM32進行數據交換，節約了STM32寶貴的IO口資源。

（5）蜂鳴器：蜂鳴器可以學習一些報警設置，比如溫度過高或過低就可以讓蜂鳴器發聲等。

（6）繼電器：我們知道STM32的供電電壓只有3.3V，部分外設的供電電壓也只有5V，等我們需要對大電流或者高電壓進行開關通斷控制的時候，那么繼電器就有它的發揮作用了，繼電器可以輕松的應對這些問題。

（7）TFT彩屏顯示：TFT彩屏顯示使用的是ST7781，當我們需要做一些比較炫的顯示時就可以使用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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