毕业论文-基于STM32单片机的最小硬件系统的软硬件设计与实现

基于STM32单片机的最小硬件系统的软硬件设计与实现

摘要

随着人们生活水平的提高，人们对消费电子的需求也越来越高，智能硬件和移动平台的成熟，也为STM32的发展提供了基础和动力。

系统采用ARM Cortex-M3内核的STM32F103VET6作为微控制器，设计了CH340 USB 下载电路，JLINK下载电路供下载调试代码，结合DS18B20、VS838、红外遥控、蜂鸣器、LED发光管、RS232、RS485以及板载TFT液晶等外围设备，以及对这些外设的编程控制，实现了温度计、上下位机通信、红外遥控器、定时时钟、触摸画板、TFT液晶显示等集成与一板的功能。

关键词：STM32F103VET6，TFT液晶，DS18B20

Abstract

Along with living standard enhancement, the people to expend electronic the demand to be also getting higher and higher. Intelligent mobile platform mature, also provide the foundation and driving force for the development of STM32.

The system adopts ARM Cortex-M3 as STM32F103VET6’s kernel as the controller to combined with DS18B20, VS838, infrared remote control, buzzer, LED luminou tube,RS232, RS485 and the onboard TFT LCD and other peripheral equipment, as well as peripheral programming control, realized the thermometer, serial communication, infrared remote control,timing clock, drawing board, touch TFT liquid crystal display is integrated with a function.

Key words: STM32F103VET6,TFT LCD, DS18B20

目录

第1章系统概述与硬件电路设计 (1)

1.1系统的总体架构 (1)

1.2电源模块 (1)

1.3微控制器模块 (2)

1.4 TFT液晶显示模块 (4)

1.5红外遥控模块 (6)

1.6 USB供电下载电路 (7)

1.7蜂鸣器电路 (8)

1.8 RS232电路 (8)

第2章系统选型与软件设计 (10)

2.1系统元器件选型及参数介绍 (10)

2.1.1 系统微控制器选型 (10)

2.1.2系统温度传感器选型 (10)

2.1.3系统USB转串口芯片选择 (11)

2.1.4系统显示器选择 (12)

2.2系统软件设计 (14)

2.2.1 软件编程环境介绍 (14)

2.2.2系统设计总流程 (14)

2.2.3 TFT液晶驱动 (15)

2.2.4 DS18B20温度传感器驱动 (18)

第3章系统PCB设计与制作 (22)

3.1 Altium Designer软件介绍 (22)

3.2系统原理图与PCB印刷线路板绘制 (22)

3.3 PCB的布局与布线 (23)

3.4 设计规则检查（DRC） (24)

第4章系统的安装与调试 (25)

4.1硬件调试 (25)

4.2软件调试 (25)

4.3 系统实物制作效果图 (25)

第5章总结与体会 (27)

5.1总结 (27)

5.2体会 (27)

致谢 (29)

附录一程序代码 (30)

附录二实物效果图 (36)

第1章系统概述与硬件电路设计

1.1 系统的总体架构

STM32F103VET6的最小硬件系统主要包括了电源电路和微控制电路已经各种外设电路和下载电路组成，其系统框图如图1.1所示。

图1.1 STM32最小硬件系统框图

如图，供电模块提供整个系统所需的电源，分别为5V和3.3V两种电压，其中3.3V 电压提供给微处理器和板子上其他芯片供电，5V提供给红外遥控模块供电，以及提供给TFT液晶背光电源，另外5V和3.3V也作为外接电源，为其他没有集成在板子上的外设模块提供电源。DS18B20将采集到的温度以模拟量电压的形式传送给微处理器，再经过数模转换得到具体的温度值。RS232为串口通信模块，可以实现上位机与下位机的通信。USB 和JLINK电路可以实现下载代码并调试的功能，需要注意的是，其中USB电路只能完成代码的下载，并不能实现在线硬件调试的功能。红外和按键为外部的输入设备。TFT液晶屏作为整个系统的输出，显示设备。STM32F103VET6则是整个系统的核心，为处理器部分。

1.2 电源模块

电源是电子设备中不可缺少的一部分，电源模块的主要功能即是为整个系统提供电源，保证系统的正常运行。电源模块电路如图1.2所示。

图1-2 电源模块电路

USB电源经过AMS11173.3之后产生了3.3V的直流电源供系统使用。C101、C102可以防止电感效应而产生的自激，并可以滤去电源的高频杂波部分。C103用来减小由于负载电流瞬时变化而引起的高频干扰，用来进一步减小输出脉动和低频干扰，使电源输出更加稳定。D102为电源指示灯。

1.3 微控制器模块

本设计中的微控制器采用意法半导体公司出产的STM32F103VET6芯片，STM32F103VET6基于ARM Cortex-M3内核设计，片上集成有丰富的数字和模拟资源，512K字节的内部Flash和64K的内部SRAM，允许最高72 MHz的工作频率，是一款性价比很高的32位ARM处理器，是低成本ARM嵌入式应用的极佳选择。其引脚分布如图1-3所示。

图1-3 STM32F103VET6引脚图

STM32F103VET6模块接口电路如图1-4所示。图中，P10为跳线接口，用于选择系统的启动模式：当BOOT0=1时用户闪存存储器被选为启动区域，此时可以通过串口下载程序；当BOOT0=0时，系统存储器被选为启动区域。电容C9至C15为STM32F103VET6电源引脚的旁路电容，能够起到稳定电源的作用，在PCB布板时应尽量靠近MCU。Y2为8MHz晶振，Y1为32.768K低速晶振，为STM32F103VET6提供工作时钟，在设计时