STC32G12K128相比早期的STC89C51/90C51系列学习板上的主控芯片性能更加强大，比如性能优化，搭载STC32系列芯片，具有较高的性能表现，适合处理复杂的应用需求。丰富的外设接口，核心板通常提供丰富的外设接口，如GPIO（通用输入输出）、UART（串行通信接口）、SPI（串行外设接口）、I2C（串行总线接口）等，方便连接各种传感器、显示屏和其他外部设备。低功耗设计，STC32系列芯片以低功耗著称，适合对功耗有严格要求的应用场景，如电池供电的设备或需要长时间运行的设备。丰富的开发支持，STC系列芯片有完善的开发工具链和社区支持，开发人员可以快速上手开发，获取技术支持和解决方案。成本效益，STC32G12K128核心板通常具有较高的性价比，适合于对成本敏感的项目和应用。这些优势使得STC32G12K128核心板在嵌入式系统开发中具有竞争力，特别是在需要高性能、低功耗和成本效益的场景下表现突出。

硬件电路原理图设计

STC32G12K128主控单片机电路

本核心板使用的是STC32G12K128单片机高性价比，STC32G12K128是STC微电子公司推出的一款低成本高性能的32位单片机，性价比很高，价格很便宜。具有强大的性能，搭载了32位ARM Cortex-M3内核，主频高达72MHz，具有较强的处理能力和运算性能，适合处理复杂的算法和任务。丰富的外设接口：支持多种外设接口，包括多个通用定时器、多路通道的ADC和DAC，以及丰富的通信接口如UART、SPI、I2C等，能够满足各种应用的需求。低功耗设计：采用先进的低功耗设计和技术，能够在节能方面表现出色，非常适合需要长时间运行或电池供电的应用场合。丰富的存储空间,具有大容量的Flash存储器和SRAM内存，有助于存储大量的程序代码和数据。

断电复位电路

该按键比较特殊，通过观察原理图可以发现，当按键按下的时候，VCC和+5V断开，使得单片机掉电，当按键没有按下的时候，VCC和+5V是导通的。该按键是反逻辑的，当当POW按键按下的时候，此时MCU的供电网络VCC会快速掉电，使得单片机丢电，便于单片机的USB-HID通信下载代码协议的识别和代码下载。

该方式也叫冷启动状态，冷启动时设备内部的元件相对于工作状态下，其温度较低。高温会加速元件的老化和损坏，因此冷启动有助于延长电子元件的使用寿命。减少电磁干扰，冷启动时电路的稳定性较高，电流和电压的变化较为平稳，这有助于减少电路在启动过程中产生的电磁干扰，提高设备的抗干扰能力。提高系统的可靠性，通过冷启动可以在最初的运行阶段对设备进行更精确的电流和电压控制，降低由于启动过程中的电压暂态和电流冲击引起的损坏风险，从而提高整个系统的可靠性和稳定性。因此，电路冷启动在能效、元件寿命、电磁兼容性和系统可靠性等方面都具有明显的优势，是许多电子设备和系统设计中常采用的一种启动方式。

Type-C接口电路

采用16PIN的TYPE-C，支持USB3.0的协议，便于数据的传输和下载

USB转TTL电路

USB转TTL电路通常用于将USB接口的电压（通常是5V）转换为用于串行通信的TTL电平（通常是3.3V或5V），以便与微控制器、单片机或其他电子设备进行通信。

考虑到该核心板要做的体积比较小，所以该电路中使用CH340N作为USB转串口芯片。电路中加一个IN5819WS主要作用是保护电脑硬件，防止把USB插入电脑时电流倒灌，导致电脑硬件损害。

以下是USB转TTL电路的一些主要特点：电压转换：将USB的5V电压转换为适合TTL逻辑电平的电压，通常是3.3V或5V。这种转换是必要的，因为许多微控制器和单片机使用较低的工作电压（如3.3V），而USB通常提供5V电压。USB接口：通常具有USB Type-A插头，可直接插入计算机或USB供电设备的端口。TTL接口：通常具有一个带有引脚标识的排针连接器，用于连接到目标设备（如微控制器）的串行通信引脚（如TX、RX和地线）。芯片集成：通常使用了USB转串口（UART）芯片，如CH340、CP2102等，这些芯片能够处理USB和串口通信之间的协议转换，并支持虚拟COM端口驱动程序。驱动程序支持：大多数USB转TTL模块需要计算机上安装特定的驱动程序，以便在操作系统中识别为虚拟串口（COM端口），从而允许通过串行通信软件与目标设备通信。速度和稳定性：USB转TTL电路通常支持常见的串口通信速率，如9600、115200波特率等，并具有良好的稳定性和可靠性，适合于各种嵌入式系统开发和调试任务。通常从USB总线获取电源，不需要外部电源适配器，这使得使用方便并减少了额外的电源管理需求。总体而言，USB转TTL电路是嵌入式开发中常用的工具，能够方便地与计算机进行通信和调试，是连接USB主机和TTL逻辑电平设备之间的桥梁。

存储电路

M24C02是一种串行I2C总线接口的电子存储器芯片，通常被用作EEPROM（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，电可擦可编程只读存储器）来存储数据。以下是关于M24C02的一些基本介绍：容量和组织M24C02具有2K位（256字节）的存储容量。存储器被组织为32个页，每页8字节。这种组织结构允许按页写入，以提高写入效率。接口：M24C02通过I2C总线进行通信，这是一种双线制串行通信协议，包括数据线（SDA）和时钟线（SCL）。

功能特点：电可擦除和可编程：EEPROM允许通过电子方法擦除和编程存储的数据，而无需移除芯片或使用紫外线。低功耗：M24C02具有低功耗特性，在待机模式时能有效降低功耗。写保护功能：支持硬件写保护，可以通过设置特定的位来保护存储器免受意外写入。寿命：具有较高的擦写次数，通常在万次以上，具体寿命取决于使用和条件。应用：M24C02常用于存储设备配置信息、系统设置、校准数据等不经常变动的数据。由于其容量较小，适合用于小型嵌入式系统或传感器节点。工作条件：M24C02 typ工作电压为1.8V至5.5V，适合于多种电子设备的电压要求。总之，M24C02是一种常见的小容量EEPROM芯片，适合用于需要稳定可靠存储的场合，通过简单的I2C接口与主控制器通信，提供了一种便捷的数据存储解决方案。

交互按键电路

在由于使用串口下载代码，所以不使用STC的USB-HID通信协议下载代码，则此次电脑设计的P32的中断按键，只做普通按键使用，当P32检测到下降沿时触发中断，执行中断指令。

基准电压源电路

TL431是一种三端可调电压源，通过调节其控制端（Cathode）和阳极（Anode）之间的电压来控制输出电压。它内部包含了一个比较器和一个开关，通过这些元件实现了稳定的基准电压输出。

TL431内部包含一个比较器和一个基准电压源。其关键工作原理如下：

比较器: TL431内部的比较器将其控制端（Cathode）和阳极（Anode）之间的电压与内部的参考电压（通常为2.495V）进行比较。反馈机制: 当控制端电压高于2.495V时，比较器开启，使得TL431的输出电阻变低，从而提供更大的电流输出。当控制端电压低于2.495V时，比较器关闭，输出电阻增加，限制输出电流。稳定输出: 通过外接电阻器将TL431的控制端与其输出端连接，可以调整控制端的电压，进而调整输出电压。TL431通过自调整输出端电流，使得其控制端电压维持在2.495V左右，从而实现稳定的输出电压。

PCB图片展示

3D图片展示

实物展示

STC32G12K128扩展底板

我还做了一个STC32G12K128的扩展底板，用于验证我做的STC32G12K128核心板的功能是否都能实现。

硬件电路原理图设计

单片机电路

AMS117的LDO降压电路

AMS117 是一种固定输出电压的低压差线性稳压器（LDO），能够提供高精度的稳定输出电压。AMS117 是基于基准电压源和误差放大器的反馈调节电路构成的。它通过一个差动放大器来比较输出电压与参考电压的差异，从而调整输出电压以保持稳定。

LDO内部基本都是由4大部件构成，分别是分压取样电路、基准电压、误差放大电路和晶体管调整电路。分压取样电路：通过电阻R1和R2对输出电压进行采集；基准电压：通过bandgap（带隙电压基准）产生的，目的是为了温度变化对基准的影响小；误差放大电路：将采集的电压输入到比较器反向输入端，与正向输入端的基准电压（也就是期望输出的电压）进行比较，再将比较结果进行放大；晶体管调整电路：把这个放大后的信号输出到晶体管的控制极（也就是PMOS管的栅极或者PNP型三极管的基极），从而这个放大后的信号（电流）就可以控制晶体管的导通电压了，这就是一个负反馈调节回路。

电源开关电路