基于STM32的教学用开发板设计

北方工业大学电子信息工程学院 王梓烨 刘欲哲 周传宝

1.STM32教学用开发板的优点

自70年代第一款单片问世以来单片机的功能已经基本趋于完善。单片机集成了越来越多的资源，内部存储器也越来越大。在做大型项目时也不用考虑扩展内存，开发起来也相对简单。意法半导体推出的基于ARM内核的STM32微控制器将当前微控制器性价比水平提升了一个新高度。本设计以STM32为核心设计的开发板具有以下几个有点：（1）成本低，STM32的价格相对都比较低，而且STM32强大的性能使得外部电路相对简单，其内部集成有定时器、SPI、IIC、USART、USB、CAN、A/D转换等。（2）有着完善的库函数，在系统软件使用时可以直接调用，减少了大量的工作量。（3）功耗低：STM32提供三种低功耗模式：分别是待机模式、停止模式和休眠模式。休眠模式时，只有CPU工作；停止模式时，允许以最小功耗来保证外部中断可以把STM32从停止模式唤醒；待机模式时，内部调压器被关闭，外部时钟也被关闭，使得功耗变得非常低。（4）外设精简：外设都是平时开发、实验经常用到的模块，容易上手且运用灵活。

图1 开发板的系统框图

2.STM32的硬件电路设计

2.1 STM32教学用开发板的系统框图

本教学开发板使用的是ST公司的STM32F103RBT6单片机。本系统主要由按键、蜂鸣器、继电器、温度传感器DS18B20、A/D转换（内部自带）、LED灯、LCD12864显示、TFT彩屏显示。同时STM32内部集成其他模块也可以做其他实验，比如定时器、PWM波等。本教学开发板也支持多种烧写方式：USB一键下载、ISP程序下载、JTAG下载和仿真。其系统框图如图1所示。

2.2 模块的电路设计

本实验板使用的是STM32F103RBT6单片机，其与外设的引脚连接图如图2所示。

图2列出了部分外设的电路图，分别为按键、LED灯、LCD12864显示、JIAG下载、温度检测DS18B20和蜂鸣器。下面分别介绍各个外设模块：

（1）按键模块：按键模块是由四个轻触开关组成的，分别连接STM32的PC0、PC1、PC2、PC3。按键模块可以让我们掌握STM32在接收到按键信号的一些处理过程。

图2 STM32与部分外设的电路连接图

（2）LED灯：为了节约STM32 IO口的资源本设计只使用了两个LED灯，分别连接STM32的PC4、PC5。LED灯可以学习发光二极管的一些基础知识，同时举一反三学习跑马灯实验，了解STM32的系统开发过程。

（3）LCD12864显示：本设计使用的显示之一是LCD12864，没有使用数码管这个快要被淘汰的显示方式，LCD12864不仅可以显示字符、汉字可以显示图片，满足部分设计还是绰绰有余。

（4）温度检测：温度检测使用的是DS18B20，DS18B20为单总线数据传输方式，一根线就可以和STM32进行数据交换，节约了STM32宝贵的IO口资源。

（5）蜂鸣器：蜂鸣器可以学习一些报警设置，比如温度过高或过低就可以让蜂鸣器发声等。

（6）继电器：我们知道STM32的供电电压只有3.3V，部分外设的供电电压也只有5V，等我们需要对大电流或者高电压进行开关通断控制的时候，那么继电器就有它的发挥作用了，继电器可以轻松的应对这些问题。

（7）TFT彩屏显示：TFT彩屏显示使用的是ST7781，当我们需要做一些比较炫的显示时就可以使用TFT彩屏。TFT彩屏同样可以显示字符、汉字和图片，而且可以显示不同种颜色。

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