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前言

   在上篇介绍完《STM32的核心板制作流程》后,本篇我们将开始学习STM32最小系统电路的设计。具体包括复位电路晶振电路电源转换电路SWD下载电路LED测试电路芯片外扩引脚STM32微控制电路,核心板原理图如下所示。

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一、复位电路

  • 一个简单的复位电路图,如下所示:

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   我们可以发现复位电路由一个按键、一个电容、一个上拉电阻组成。

   设计复位电路的目的是对芯片进行强制复位,使电路恢复到起始状态。其中NRST连接STM32芯片的复位引脚,查阅STM32芯片手册该复位引脚为低电平复位。该复位电路由两种工作方式:第一种是接入电源的一瞬间上电复位,第二种是手动按键复位。

   上电复位原理:接上电源瞬间,电容C7等效于短路,此时NRST点为低电位接地,STM32复位。当电容充电完成后,电容C1等效于开路NRST点电位回升为高电平。

   按键复位原理:按下按键KEY1,NRST点接地变为低电平,STM32复位。按键松开后,NRST点回升为高电平。

二、晶振电路

  • STM32外部晶振电路,如下图所示:

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   这里的外接晶振电路,我们采用的是32.768kHz的外部低速晶振和8MHz的外部高速晶振。

   设计原因:单片机的运行必须依赖稳定的时钟脉冲,由于单片机的内部时钟容易受外界干扰,所以需要外接晶振电路。

   晶振电路中两个电容的作用:这两个电容一般称为“匹配电容”或者“负载电容”、“谐振电容”。晶振电路中加这两个电容是为了满足谐振条件。一般外接电容,是为了使晶振两端的等效电容等于或接近负载电容,只有连接合适的电容才能满足晶振的起振要求,晶振才能正常工作。

   负载电容无法满足的话一般会使晶体频率产生偏差,严重的话晶体无法起振。负载电容的值由如下公式计算:CL=C1*C2/(C1+C2)+CS,CL为晶振的负载电容值,一般通过查询晶振的数据手册获得。CS为电路板的寄生电容,一般取3-5pf。取C1=C2,公式可简化成:CL=C1/2+CS。一般情况下,增大负载电容值,会使震荡频率下降;减小负载电容值,会使振荡频率上升。

三、电源转换电路

  • 一个5V转3.3V的电源转换电路,如下图所示:

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   我们可以发现电源转换电路是由一个稳压芯片AMS1117-3.3V、两个电解电容和两个贴片电容组成。

   设计原因:STM32芯片的工作电压为2.0~3.6V,我们一般取3.3V。而通过USB接口输出的电源为5V,为防止STM32芯片损坏,需要我们通过该电源转换电路,把5V的输入电压降低到3.3V工作电压。

   电容作用:C12和C15是输出滤波电容,作用是抑制自激振荡,如果不接这两个电容,通常线性稳压器的输出会是个振荡波形。C13和C14是输入电容,对于交流电压整流输入,它们的第一个作用是把单向脉动电压转换成直流电压,在本图中输入已经是+5V直流电源了,它们的作用就是防止断电后出现电压倒置,因此通常输入电容的容量应该大于输出电容。

四、SWD下载电路

  • 以下为SWD下载电路:

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   该电路为一个4P排针,用来外接ST-Link下载器。其中排针的2、3引脚分别连接芯片的PA13和PA14引脚(PA13和PA14为STM32F103C8T6芯片的SWD下载调试引脚)。

五、LED测试电路

  • 以下为LED测试电路:

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   该电路由三个LED灯和三个限流电阻组成。

   LED3的作用:电源指示灯,标志电路是否正常工作。

   LED1/LED2的作用:后期测试核心板是否焊接成功,能否下载程序到芯片点亮LED灯。

   限流电阻的作用:降低工作电流,防止输入电压变化时,电流大幅度变化导致LED灯损坏。

六、芯片外扩引脚

  • 以下为芯片外扩引脚:
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       芯片外扩引脚由两个16P的排针组成,两个排针分别连接芯片的PA0 ~ PA15引脚、PB0 ~ PB15引脚(PB2引脚除外,PB2为BOOT启动引脚,无法外接)和PC13引脚。
       将芯片引脚通过排针进行外扩,可以方便我们外接其他模块的电路。通过核心板主控,其他模块为辅助可以实现更多的功能。例如,外接指纹识别模块、DHT11温湿度传感器、OLED屏幕、8266WiFi模块等等。

七、STM32微控制电路

  • 最后为STM32微控制电路,如下图所示:

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   该电路主要为STM32F103C8T6芯片和一些电阻电容组成,用来连接以上介绍的六个电路。
   其中,芯片上的VSS和VDD用一个0.1u的小电容连接,主要起到滤波作用。因为信号传递时可能会产生一些脉冲波,通过小电容能将瞬间变化的脉冲引入地。

总结

   以上就是基于STM32的最小系统电路设计(适用零基础)的所有内容,希望大家阅读后都能有所收获!原创不易,转载请标明出处,若文章出现有误之处,欢迎读者留言指正批评!

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转自:https://blog.csdn.net/qq_59134387/article/details/127071871