#第九届立创电赛#温湿度检测仪

1、项目功能介绍

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2、硬件部分：

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2-1整体原理图设计：

项目整体原理图

 

2-2主控电路：

 

主控MCU部分电路

主控MCU的供电通过L1的磁珠和C2的电容，达到滤波的目的，使MCU获得干净的电源，主控的外围引脚连接按照产品手册中的引脚定义进行使用，这里需要注意的是有专门功能的引脚要专门使用其功能，列如传感器的接入要使用I方C的功能，就要用带有I方C的功能引脚。这样可以方便后期的引脚使用。

 

2-3晶振电路：

晶振电路

使用32.768KHz的时钟晶振来给RTC提供计时，可以使温湿度检测仪有计时功能，方便后期的功能拓展。

 

2-4温湿度传感器电路：

温湿度传感器模块电路

本次项目的核心部件，使用SHT40温湿度传感器模块，SHT40是盛思锐生产的第四代，高精度，超低功耗的16位相对湿度和温度传感器，主要特性参数：相对湿度精度可以达到：±1.5%RH，温度精度可以达到：±0.1℃，平均的工作电流：0.4μA，空闲电流：80nA，工作范围：0-100%RH，-40-125℃，可以满足日常的温湿度测量需求。

SHT40温湿度模块

因为SHT40非常小，焊接难度很高，所以这里直接使用的本次大赛专供的SHT40模块，方便使用，这里需要特别注意的一点就是，SHT40温湿度模块的引脚和插座是要对应插上的，如果插反了的话，轻则影响温湿度模块的测量，重则烧毁模块！

 

2-5三态输出 8 位移位寄存器电路：

寄存器电路

为了点亮多个数码管这边选用了SN74HC595PWR寄存器来连接数码管进行显示，通过MCU的单个引脚就能实现对LED数码管的多个LED进行控制。这里需要注意的是，在后期焊接的时候如果数码管显示不全，或者显示有问题，那么大概率就是寄存器的引脚连锡或者没焊接好的问题，需要重新焊接并检查引脚焊接情况。

 

2-6唤醒按键电路：

唤醒按键电路

为了实现温湿度检测仪的低功耗，节能省电的长时间运行，使用专门的唤醒按键对其进行唤醒，这样可以在需要温湿度显示的时候唤醒，让其显示温湿度，在不需要的时候可以进入低功耗的待机状态。这里需要注意的是按键在布局的时候要放置在靠近板框边缘，这样方便按键的使用。

 

2-7测试LED电路：

测试LED电路

为了方便后期软件的调试，使用两颗LED来进行软件部分的代码调试使用测试。

 

2-8数码管电路：

数码管电路

数码管这边使用了两个0.28寸共阴极3位数码管，来分别显示温度和湿度，数码管LED的颜色有很多，可以根据自己的喜好选择。

 

2-9电池电量测量电路：

电池测量电路

通过对电池电压的采集，来测量电池的电压，可以为后期显示电量提供拓展功能，不过在电量测量的时候需要给MCU提供一个基准电压来供其比较测量电量，这边没有标准的基准来供其比较，所以电量的测量比较不准。如果需要准确的电量测量可以考虑更换自带基准电压ADC测量的MCU。

 

2-10电池电路：

电池电路

电池供电部分使用两节7号电池为整体系统供电，为了防止电池反接烧坏IO口，这边使用WST3401来实现防反接保护，保护芯片的IO口。

2-11调试接口：

调试下载接口

这边通过外接SWD下载调试接口实现对整体项目的软件调试部分。这里需要注意的是，为了方便后期外壳的安装，这个1X4p的排针可以不用焊接，用烧录器夹持下载烧录代码。

 

3、PCB展示

3-1PCB整体布局走线

整体布局走线

整体布局紧凑，所有电阻电容都使用的6030的小封装，进一步缩小板子的尺寸。

 

3-2 PCB 2D图展示

PCB正面展示

PCB背面展示

本次PCB的制作使用了嘉立创的彩色丝印工艺，能为PCB提供更漂亮的外观效果，整体PCB使用了盛思锐品牌的标志绿色为主色调，和嘉立创蓝色色调点缀更加醒目漂亮，同时将PCB的走线也通过彩色渐变的形式画了出来，使板子更加有科技感，同时也能一眼看清楚各个元件之间的连接关系，方便后期焊接的时候测量各个引脚的焊接情况。

这里有一个小插曲就是，在一开始设计的时候将元器件丝印也改成了和板子相同色系的绿色，显示上看还是能看的清楚的，实际打印的效果确很难看清，所以这边我又将元件的丝印改成了白色，方便焊接元件。

 

3-2 PCB 3D图展示

PCB正面展示

PCB背面展示

这边需要注意的一点是，H1的4P排针可以考虑不用焊接，这样可以方便后期的外壳安装，可以使用烧录夹或者其他方式连接调试接口进行下载调试。

 

3-3 PCB 焊接完成实物展示

 

PCB实物正面

PCB实物背面

在背面电插座的焊接时可以将底座用海绵胶条垫起来，可以使电池座更加平整的贴合在PCB上面。

背面海绵胶条示意图

 

 

 

 

4、软件部分

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4-1软件的前期准备

软件部分使用STM32CubeMX软件生成大体框架，在使用STM32CubeMX软件的时候需要先注册账号才能安装下载使用该软件。

 

先登陆账户才能使用软件

 

登陆账户后先点击“帮助”选项下面的更新数据选项，保证软件的数据是最新的，再点击2的位置管理固件包。

通过列表里边翻找到我们使用的STM32G0系列固件包，选择最新的版本进行安装。

 

点击新建项目，开始创建我们本次的软件代码项目。

在弹出的项目窗口里边选择我们使用的STM32G030K6T6型号芯片，再直接创建。

这样我们的项目就新建好了，后面就在新建好的项目里边对芯片的参数进行设置和调用。

 

4-2代码的修改

代码直接使用的陈工的历程，只对其中的按键按键唤醒进行了修改。

 代码具体修改部分：

为了使温度和湿度的数值同时显示在数码管上，我们需要调整中断服务例程中的逻辑，以便每次中断都更新温度和湿度的显示，而不是交替显示。

在这个版本中，我做了以下更改：

1. 移除了updata_flag用于切换温度和湿度显示的条件判断，而是每次中断服务例程触发时都更新温度和湿度的显示。

2. 保留了updata_flag和sleep_flag用于控制休眠模式的逻辑，但在显示更新部分不再使用updata_flag。

这样修改后，温度和湿度的数值将每次中断时都显示在数码管上，而不会出现交替显示的情况。

同时可以修改数码管显示的持续时间，根据自己的喜好选择多久让数码管进入休眠模式。我这边设置的时间是数码管点亮5秒后进入休眠模式。

 

4-3代码的烧录

 

PWLINK2烧录器和烧录夹

我这边使用的烧录器是PWLINK2的，价格便宜而且支持的芯片范围广，你手上有DAP link，或者STlink也可以使用的。这边只是因为我手上只有PWLINK烧录器。

这边使用烧录夹是为了方便后期放入外壳，烧录夹的制作连接在这里：兼容多版本测试夹、探针夹、烧录夹、下载夹 - 嘉立创EDA开源硬件平台 (oshwhub.com) 用烧录夹非常的方便。

 

烧录代码时需要注意的问题，在第一次练上烧录器烧录代码能直接烧录进去，但当你第二次需要烧录的时候可能会提示你检测不到板子，是因为MCU进入了休眠模式，需要按键唤醒过后才能烧录代码进去。

还有一个问题就是我用PWLINK的时候遇到的，烧录的时候会弹出下面的窗口提示。

 

烧录时弹出的提示窗口

 

解决步骤

按解决步骤切换一下，就能正常下载了。

 

5、外壳部分

 

外壳渲染图片

实物图片

 

整体组装示意图

外壳采用的是嵌入式的安装模式，通过外壳左右的卡槽将PCB卡入，这样可以避免在PCB上面安装螺丝，从而缩小PCB的整体尺寸，使成品体积小巧美观，外壳底板通过两颗M2螺丝固定到外壳顶部上面，外壳顶部预留了M2的热熔螺母位置，可以直接将螺母压入到孔洞中，可以不用热熔都行（因为预留的尺寸有点大了，哈哈哈）。同时对外壳顶部开孔，预留出唤醒按键的位置。

 

面板部分

简单设计了四款面板，文件也在PCB的设计文件里边，可以按自己的喜好修改，我这边选的是PET的材料，底面打印，0.125mm的厚度，没有要背胶，因为这次没有发面板券，所以为了节约经费就自己回来贴双面胶了，是一样的效果。

 

 

6、大赛LOGO验证

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PCB实物正面

PCB实物背面

 

 

7、项目组装展示视频

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