STM32最小系统核心板-SZPT领跑团队-C4

一、团队介绍

队伍介绍

二、stm32f103c8t6构成

(1)概要

（2）构成

三、电路设计

（1）电源电路

（2）晶振电路

（3）SWD接口电路

（4）.复位电路

（5）.BOOT启动电路

（6）LED指示电路

四、布线布局的注意点

（1）.布线规则

（2），布局规则

五、最终的 PCB图

一、团队介绍

来自深圳职业技术大学（SZPU）

->电信学院

->物联创客空间协会

->领跑培训

专注于全国大学生电子设计大赛、集创赛、蓝桥杯

队伍介绍

队伍介绍

队名:C4
队员:
吴浚轩(物联网应用技术)

李茉霞(工业互联网技术)

陈宇腾(电子信息工程技术)

二、stm32f103c8t6构成

(1)概要

STM32F103C8T6最小系统板是一款基于 ARM Cortex-M3内核的 32位微控制器开发板。它集成了 STM32F103C8T6微控制器必要的电源电路、晶振、复位电路、下载接口以及扩展接口等，构成了一个功能完整且体积小巧的开发平台。通过此最小系统板，开发者可以快速搭建起 STM32的开发环境，进行嵌入式系统的学习和开发

（2）构成

三、电路设计

（1）电源电路

电源电路由两部分组成：

1.——供电电路

原理图

作用

使用普通 Type-C接口输入供电

元件

2.——降压电路

原理图

作用

3.3V电压是通过 Type-C口的 5V电压输入到 LDO电源芯片(ME6211C33M5G-N)，从而实现 5V电压降压到 3.3V

ME6211C33M5G-N

电路分析

板子上 C23,C15输入滤波电容的作用：

输入电压，当接入电源，其幅值是从零起始的，波动非常大，加入足够容量的电容进行滤波后，因电容的充放电效应，该脉动直流变成纹波不大的直流电

板子上 C16,C24输出滤波电容的作用：

稳压电路的工作过程需要从输出采样，然后根据其反馈值调节输出以达稳压的目的。如果此时没有输出滤波电容，只要因负载变化带来的电压波动频率恰好与稳压电路的调节速率差不多就会产生振荡效应，导致输出失控，所以稳压输出也必须加滤波电容，而且增加滤波电容也可以进一步增加稳压输出的稳定性

输入和输出为啥需要一大一小两个电容并联:

小电容滤高频干扰，大电容滤低频干扰，可以用公式C≈1/f0算出容值。一般要求没那么严格，直接加 10uF和 0.1uF并联，可以适用于一般的应用场合。

LDO的选型

芯片电源引脚的最大电流为150mA

ME6211C33M5G-N的输出电流是600mA留有余量，选择该型号能保证芯片正常工作

根据数据手册 ME6211C33M5G-N的输出电压是 3.3V(如下图)

符合芯片(stm32f103c8t6)要求的 3.3V（如下图）

元件选择

（2）晶振电路

高频晶振电路

1.原理图

2.晶振电路的作用

这个是单片机外部的高频晶振电路，采用无源晶振，高速晶振一般选 8MHz，通过倍频和分频后给单片机提供系统时钟，为芯片内部各大模块的运转提供动力。使用外部8MHz高频晶振电路比使用单片机内部的 8MHz晶振精度好很多，高低温下的稳定性也更好。特别是在应用 USART,CAN等外设对通讯频率有要求的场合，正式的产品开发必须得使用外部晶振。

C33,C34两个负载电容需要跟晶振的负载电容匹配，一般选 20pF左右就可以

3.元件选择

低频晶振电路

1.原理图

2.晶振电路的作用

这个是单片机外部的低频晶振电路，一般选32.768K晶振，低频晶振 32.768KHz 可以通过软件配置给单片机的 RTC外设(实时时钟)提供时钟源，使用外部 32.768KHz 低频晶振比使用单片机内部的 40K晶振精度好很多

C27,C28两个负载电容需要跟晶振的负载电容匹配，一般选 12pF左右就可以。

3.元件选择

起振电容计算

a.先从数据手册找出负载电容

b.运用公式计算出外接电容

可以直接使用https://www.yxc.hk/servicesupport/argumentconversion/计算

（3）SWD接口电路

1.原理图

2. SWD接口电路作用

SWDIO和 SWCLK:SWDIO是数据线，SWCLK是时钟线，它们是 SWD接口中最重要的两根线。在调试和编程过程中这两根线于发送和接收数据。

3.为什么选择 SWD

程序下载调试都需要通过板子上这个接口(如下图)，采用 SWD接线方式(4线)，SWD

（Serial Wire Debug）是一种基于 JTAG协议的两线调试接口，由 ARM公司提出，用于替代 JTAG接口，提高调试效率和降低成本

4.器件选择（HDR-M_2.54_1x4P）

（4）.复位电路

1.原理图

2.复位电路的作用

在单片机运行过程中会因为各种原因，比如电源电压波动、外部信号干扰等，单片机可能会出现死机、程序崩溃等异常情况，这就需要使用复位电路来重新启动单片机，R14当 RST按钮未被按下时，起限流作用保护电路，C17起缓冲作用，使 RST电压不会瞬间变化

3.复位电路的定义

在单片机的复位电路中，复位信号的高低电平通过单片机的复位引角（NRST）使单片机中除备份区域以外的所有寄存器恢复为默认值，并且程序从头执行

（5）.BOOT启动电路

1.原理图

2..BOOT启动方式

3，器件选择

（6）LED指示电路

1.原理图

2.指示灯电路的作用

板子上有两个指示灯，D1是电源指示灯(红色)，只要板子供电，就能常亮，D2是状态指示灯(绿色)，需要单片机的PC13引脚输出高电平才会亮，如果 PC13周期性的输出高低电平，D2这个绿灯就会闪，R12,R13是限流电阻，电阻越小，LED灯越亮

3. 器件选择

4.限流电阻的选型

（1）看 LED数据手册（如下图），额定电流是25mA,总电压是3.3V，使用欧姆定律，算出限流电阻的阻值是根据电阻的基本知识，我们知道电阻串联是分压的，我们已知 LED灯泡的导通电压为 1.8V，那么电阻的电压为总电压-1.8v，即电阻的电压为1.5v。

现在已知电阻的电压为1.5v，电流为25mA，即 0.025A，根据欧姆定律，求得R=1.5/0.025=60Ω

但是在此阻值时，功耗会很大，单片机 I/O口 LED指示灯一般用灌电流驱动（灌电流指标虽然可能有 20mA，但你电流越小越好，LED够亮就好），所以首先得明白：采用 3.3V电压时，限流电阻绝对不能小于60Ω！300Ω 5mA很刺眼 470Ω 3.2mA极亮 1KΩ 1.5mA都很亮了，注意后面电阻越小只是慢慢的慢慢的变暗（这个很重要：需超低功耗设计时特别重要，哪怕省几μA都是应该的）

因此我们最终选择使用 1K的电阻