注：* 为必填项

请在报名阶段填写 ↓

 

* 1、项目功能介绍

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设计一款带有时间功能的室内温湿度计；

支持OLED显示屏（128X32）；

支持SHT40温湿度采集；

支持时钟显示及设置；

支持闹钟显示及设置；

支持蜂鸣器响应；

带有锂电池，并支持充电功能；

支持电量不足时提醒；

支持LED充电提示。

*2、项目属性

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项目首次公开，是本人原创。未参加其它比赛

 

* 3、开源协议

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支持硬件全部开源。

 

 

*4、硬件部分

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本项目功能简单，采用立创EDA设计。整体设计如下，后文将重点介绍一下各个部分。

主控电路

主控采用stm32f103c6，选择这款芯片的原因如下：

STM32F103C6是一款主流增强型ARM Cortex-M3微控制器（MCU），以下是对其特性和参数的详细归纳：

1. 核心参数：
   • 32位RISC内核，基于ARM Cortex-M3架构。
   • 最高工作频率达72 MHz。
   • 1.25 DMIPS/MHz（Dhrystone 2.1）的性能表现，在0等待状态内存访问下。
2. 存储器：
   • 高速嵌入式存储器，包括32 KB的Flash存储器和6 KB的SRAM存储器。
3. 外设与接口：
   • 2个12位ADC（模数转换器），用于模拟信号的采集。
   • 3个16位通用定时器加上1个PWM定时器，用于精确定时和电机控制等应用。
   • 丰富的通信接口，包括多达2个I²C、SPI、3个USART、1个USB和1个CAN接口，方便与外部设备进行通信。
4. 电源与温度：
   • 供电电压范围为2.0到3.6 V。
   • 工作温度范围是-40到+85 °C，扩展温度范围为-40到+105 °C。
5. 节能与安全性：
   • 提供了一套全面的节能模式，适用于低功耗应用设计。
   • 具有硬件加密和访问控制功能，可保护系统的安全性。
6. 封装与引脚：
   • 提供从36引脚至64引脚的不同封装类型，满足不同的应用需求。
7. 其他特性：
   • 支持多通道的PWM输出，可用于LED、电机等设备的控制。
   • 中断和DMA功能，实现高效的数据传输和处理。
   • 内部集成了时钟电路和复位电路，提供稳定的时钟信号和复位功能。

STM32F103C6因其高性能、丰富的外设接口和灵活的配置选项，广泛应用于电机驱动、应用控制、医疗和手持设备、PC和游戏外设、GPS平台、工业应用等多个领域。

该主控的管脚分配和最小系统如下图所示：

为了使RTC更准确，采用了外置晶振，

为了时间掉电保存，VBAT单独引出，采用基准电压芯片转换供电。

 

充电电路

采用TP4057，选择该芯片的原因如下：

TP4057是一款针对单节锂离子电池设计的恒流/恒压线性充电器芯片。以下是关于TP4057的详细特性归纳：

1. 封装与引脚：
   • 常见的封装类型为SOT23-6或SOT23-6L。
   • 拥有较少的外围元件，使其非常适用于便携式产品。
2. 充电特性：
   • 充电电压固定在4.24V（或标注为4.2V）。
   • 充电电流可以通过一个外部电阻器进行设置，最大充电电流可以达到500mA或600mA（具体取决于版本）。
   • 采用C/10充电终止，即当充电电流降至设定值的1/10时，芯片将自动结束充电过程。
3. 温度与功耗管理：
   • 具有智能热调节功能，可以在大功率操作或高环境温度条件下自动降低充电电流，以限制芯片温度。
   • 当输入电压断开时，TP4057进入睡眠状态，电池漏电流降至1uA以下（或标注为3uA，具体取决于状态）。
   • 在待机模式下，芯片静态电流降至25uA或40uA（具体取决于版本和状态）。
4. 保护与安全特性：
   • 基于特殊的内部MOSFET架构以及防倒充电路，不需要外接检测电阻和隔离二极管。
   • 包括电池温度监测、欠压锁定和自动再充电功能。
   • 当外部环境温度过高时，热反馈可以调节充电电流以降低芯片温度。
5. 状态指示：
   • 拥有两个漏极开路输出的状态指示输出端：充电状态指示端CHRG和电池充电完成指示输出端STDBY。当充电器处于充电状态时，CHRG被拉到低电平；当电池充电结束后，STDBY被拉到低电平。
6. 应用：
   • 适用于手机、PDA、MP3/MP4、蓝牙耳机、GPS、充电座、数码相机、Mini音响等便携式设备。
7. 其他特性：
   • 可直接从USB端口给单节锂离子电池充电。
   • 精度达到±1%的预设充电电压。
   • 支持两灯模式，充电状态更加清晰。

综上所述，TP4057是一款功能强大、安全可靠的锂离子电池充电器芯片，广泛应用于各种便携式电子设备中。

通过TYPE-C接口进行充电，设计图如下：

电源转换设计

由于锂电池供电电压不稳，这里采用了LDO进行转换，系统供电需要3.3V。因此选择XC6220B331MR-G，具体介绍如下：

XC6220B331MR-G是一款由Torex Semiconductor制造的电源管理集成电路（PMIC），具体为低压差线性稳压器（LDO）。以下是关于XC6220B331MR-G的详细参数和特性：

1. 基本参数：
   • 制造商：Torex Semiconductor
   • 产品型号：XC6220B331MR-G
   • RoHS状态：符合RoHS 2011/65/EU（6种物质）
   • Lead Free：Pb-free（无铅）
   • 产品状态：在售（生命周期状态：量产中）
2. 电气特性：
   • 稳压器类型：正，固定式
   • 输出电压（固定）：3.3V
   • 最大输入电压：6V
   • 最大输出电流：1A
   • 电压降（最大值）：0.655V @ 1A
   • 静态电流（Iq）：18 µA
   • 供电电流（最大值）：108 µA
   • PSRR（电源抑制比）：50dB @ 1kHz
3. 保护和控制特性：
   • 控制特性：使能
   • 保护功能：过流、超温
4. 工作环境：
   • 工作温度：-40°C ~ 85°C
   • 安装类型：表面贴装
5. 封装与尺寸：
   • 封装/外壳：SOT-25-5（SC-74A, SOT-753）
   • 供应商器件封装：SOT-25
6. 其他：
   • 符合RoHS标准，无铅环保
   • 封装方式为卷带（Tape and Reel）
   • 适用于光驱、磁盘驱动器、数码相机/摄像机、数字音频设备等应用领域

总结来说，XC6220B331MR-G是一款性能稳定、保护功能完善的3.3V固定输出电压的低压差线性稳压器，适用于各种需要稳定电源的应用场景。

LDO转换电路如下图所示：

 

蜂鸣器电路

这里采用有源蜂鸣器QMB-09B-03，其基本参数如下，这里采用PWM驱动。

QMB-09B-03是一款由江苏华能电子（HNDZ）生产的蜂鸣器。以下是关于QMB-09B-03的详细参数和特性：

1. 基本信息：
   • 器件型号：QMB-09B-03
   • 器件类别：蜂鸣器
   • 厂商：江苏华能电子（HNDZ）
2. 技术规格：
   • 驱动方式：无源（外部驱动）
   • 构造类型：电磁式
   • 额定电压：3V
   • 工作电压：2V~5V
   • 频率：2.7kHz（或标注为2700Hz）
   • 声压（SPL）：85dB
3. 物理尺寸：
   • 直径（φD）：9mm
   • 高度：5.7mm
   • 封装：插件，D=9mm
4. 其他参数：
   • 数据手册：提供PDF手册下载
   • 厂商官网：http://www.huawha.com/（请注意，这里提供的链接可能需要根据实际情况进行验证或更新）
5. 价格与库存：
   • 价格：根据购买数量有所变动，具体价格需咨询供应商。
   • 库存：内地仓库有一定量的存货，具体库存量需咨询供应商。
6. 应用：
   • QMB-09B-03蜂鸣器广泛应用于各种需要声音提示的电子设备中，如警报器、定时器、电子玩具等。

请注意，以上信息仅供参考，实际产品可能根据供应商和生产批次有所不同。在采购和使用时，建议查阅最新的产品手册和咨询供应商以获取准确信息。

相关设计如下：

注：D2可以不用焊接。

温湿度传感器

这里采用SHT40，

SHT40是一款高性能的温湿度传感器，由Sensirion公司推出，具有低功耗、高精度、快速响应和稳定可靠等特点。以下是关于SHT40的详细介绍：

一、主要特性

1. 高精度：SHT40在温湿度测量方面表现出色，其温度精度可达±0.2°C（典型值），湿度精度可达±1.8%RH（典型值）。这使得SHT40能够精确监测环境变化，满足对精度要求较高的应用场景。
2. 低功耗：SHT40在功耗方面进行了优化，更适合低功耗应用，如物联网(IoT)设备和能源敏感的系统。其平均电流在1 Hz测量速率下仅为0.4μA，有助于延长设备的电池寿命。
3. 快速响应：SHT40在设计上优化了响应速度和灵敏度，尤其是在湿度测量方面的响应时间更快，能够更迅速地捕捉到环境变化。其相对湿度响应时间（tau63%）通常为6秒左右。
4. 稳定可靠：SHT40具有良好的长期稳定性，并增加了更多的内部自校准功能。这些功能能够更好地补偿传感器老化和温度漂移，从而在整个产品生命周期内保持高精度。
5. 抗干扰能力强：SHT40增强了抗干扰能力，能够更好地抵抗电磁干扰(EMI)和其他环境因素的影响，确保在复杂环境中也能提供可靠的测量结果。

二、技术规格

• 尺寸：SHT40采用小型QFN封装，尺寸为1.5 x 1.5 x 0.5 mm³，便于集成到各种设计中。
• 电源电压范围：SHT40的电源电压范围广泛，从1.08 V至3.6 V，适合多种供电环境。
• 工作范围：温度测量范围为-40°C至+125°C，湿度测量范围为0%至100% RH。
• 通信接口：SHT40具有真正的I2C接口，使用两根线（加上电源线和地线）即可轻松连接至微控制器或其他处理设备。

三、应用场景

SHT40凭借其优异的性能，广泛应用于智能楼宇、智能家居、天气站、仓库存储、动植物养殖等领域。在智能楼宇中，SHT40可用于监测室内温湿度，提供舒适的居住或工作环境；在智能家居中，SHT40可用于控制加湿器、除湿机等设备，保持室内湿度适宜；在天气站中，SHT40可用于监测大气温湿度，为气象预报提供数据支持。

四、总结

SHT40作为一款高性能的温湿度传感器，以其高精度、低功耗、快速响应和稳定可靠的特点，在物联网、智能家居、环境监测等领域具有广泛的应用前景。随着技术的不断进步和市场的不断扩大，SHT40将继续发挥其优势，为各行业提供更加精准的温湿度监测解决方案。

这里采用IIC接口，和显示屏共用一个接口，设计如下：

 

 

显示屏

这里采用0.91C的单色LCD屏幕，性能如下：

HS91L02W2C01是一款来自HS（汉昇）品牌的0.91寸OLED显示屏。以下是关于HS91L02W2C01的详细参数和特性：

1. 产品概述：
   • HS91L02W2C01是一款采用I2C通讯协议的OLED显示屏，具有4PIN黑底白光的特点。
   • 它主要适用于各种需要显示功能的电子设备中，提供清晰、细腻的显示效果。
2. 主要参数：
   • 尺寸：0.91寸
   • 像素分辨率：128x32
   • 接口类型：I2C
   • 工作温度：-40℃~+70℃
   • 毛重：约4克(g)
   • 包装方式：袋装
3. 产品特性：
   • 高效能：采用先进的OLED技术，具有低功耗、高对比度和快速响应等特点。
   • 宽温工作：能在-40℃~+70℃的宽温度范围内稳定工作。
   • 易于集成：I2C通讯协议使得HS91L02W2C01易于与各种微控制器和处理器集成。
4. 应用场景：
   • HS91L02W2C01适用于各种需要显示功能的电子设备，如智能仪表、工业控制设备、医疗器械等。
5. 购买信息：
   • 品牌：HS（汉昇）
   • 厂家型号：HS91L02W2C01
   • 商品编号：C5248081
   • 库存情况：江苏仓库存259，广东仓库存67，广东SMT仓库存67
   • 价格信息：根据购买数量不同，价格有所浮动。例如，购买1-10个时，单价为￥13.77/个；购买1000个以上时，单价为￥8.33/个。
6. 附加信息：
   • 数据手册：可通过指定链接下载HS91L02W2C01的数据手册，获取更详细的规格和技术信息。
   • 发货和售后：提供快速发货服务，并支持正品保障和物料可追溯。

综上所述，HS91L02W2C01是一款功能全面、性能稳定的0.91寸OLED显示屏，适用于各种需要显示功能的电子设备。

接口非常简单，设计如下：

按键设计

这里采用物理按键，需要注意防抖，设计如下

其它电路

如开关：

如充电口：

如锂电池电量采集：

 

PCB设计

这里采用立创EDA进行设计，由于板子较小，需要安装电池等。

需要注意的问题如下：

1-器件避让

2-接口分布

3-安装设计

整体设计与走线如下。

这里采用了4层板设计。

 

 

3D外壳设计

这里采用立创EDA设计

需要注意问题如下：

1-高度设计要合理

2-开口位置要准确

3-螺丝大小选取合理

4-开口大小要合适

5-器件安装高度计算准确

 

设计如下图所示：

 

实物图如下：

 

面板设计

这里采用立创EDA设计，非常简单。

需要注意问题如下：

1-开孔准确

2-背胶挖空

3-设计要漂亮

4-配色要得当

我作业一个工程师，只能勉强能用，仅供参考吧

设计效果如下

没券了，就没有做出来。

*5、软件部分

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软件基于Keil 5开发，采用C语言进行编写程序。

主要氛围以下几个部分：

1-OLED驱动

根据官方驱动手册编写即可。

效果如下：

涉及主要函数如下：

#define OLED_CMD  0    //写命令
#define OLED_DATA 1    //写数据

void OLED_ClearPoint(u8 x,u8 y);
void OLED_ColorTurn(u8 i);
void OLED_DisplayTurn(u8 i);

void I2C_Start(void);
void I2C_Stop(void);
uint8_t I2C_WaitAck(void);
void I2C_Ack(void);
void I2C_NAck(void);
void Send_Byte(u8 dat);
u8 Read_Byte(void);

void OLED_WR_Byte(u8 dat,u8 mode);
void OLED_DisPlay_On(void);
void OLED_DisPlay_Off(void);
void OLED_Refresh(void);
void OLED_Clear(void);
void OLED_DrawPoint(u8 x,u8 y,u8 t);
void OLED_DrawLine(u8 x1,u8 y1,u8 x2,u8 y2,u8 mode);
//void OLED_DrawCircle(u8 x,u8 y,u8 r);
void OLED_ShowChar(u8 x,u8 y,u8 chr,u8 size1,u8 mode);
void OLED_ShowChar6x8(u8 x,u8 y,u8 chr,u8 mode);
void OLED_ShowString(u8 x,u8 y,u8 *chr,u8 size1,u8 mode);
void OLED_ShowNum(u8 x,u8 y,u32 num,u8 len,u8 size1,u8 mode);
void OLED_ShowChinese(u8 x,u8 y,u8 num,u8 size1,u8 mode);
void OLED_ScrollDisplay(u8 num,u8 space,u8 mode);
void OLED_ShowPicture(u8 x,u8 y,u8 sizex,u8 sizey,u8 BMP[],u8 mode);
void OLED_Init(void);
//void OLED_DrawREC(u8 x,u8 y,u8 w,u8 h);

 

由于主控flash有限，字体只保留需要8X6和24X12。

 

2-传感器驱动

严格按照如下规格书编写：

需要注意IIC的地址和具体芯片型号要对应起来。

IIC的读写时序控制，必须严格按照如下：

命令如下：

数据读取验证：

 

3-锂电池电量采集

通过芯片的ADC采集。

DMA方式存储。

定时采集，函数如下

HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1,(uint32_t *)(&(adc_value[0])),1);

采集效果：

 

这里电量有个量化标准，网上找的：

程序实现如下

4-时间设置：

RTC时间设置和获取。函数如下

    HAL_RTC_GetTime(&hrtc,&myTime,RTC_FORMAT_BIN);
            
                sprintf(ss,"Time  %02d:%02d:%02d",myTime.Hours,myTime.Minutes,myTime.Seconds);
                OLED_ShowString(0,8,ss,8,1);//6*8  

这里需要断电保存。

效果验证如下：

 

5-LED灯显示

采用PA2控制，如下图所示

6-蜂鸣器

采用PWM驱动

HAL_TIM_PWM_Stop(&htim1,TIM_CHANNEL_1);

HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,TIM_CHANNEL_1);

 

 

 

 

 

注：若您的项目涉及软件开发，请在附件上传对应的工程源码。这里可以详细说明您的软件流程图、功能模块框图、相关算法的解释或科普、源码结构、编译环境的搭建和配置、源码编译方法、程序烧录方法等。推荐图文并茂的形式向别人介绍您的想法。

 

*6、BOM清单

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请输入内容…

No.	Quantity	LCSC Price	Designator	Footprint	Value	Manufacturer Part	Manufacturer	Supplier Part	Supplier
1	1	0.675889	BUZZER1	BUZ-TH_BD9.0-P4.00-D0.6-FD	2.7kHz	QMB-09B-03	华能	C96256	LCSC	0.675889
2	13	0.013981	C1,C4,C5,C6,C7,C8,C11,C13,C16,C18,C19,C20,C21	C0603	100nF	CC0603KRX7R9BB104	YAGEO(国巨)	C14663	LCSC	0.181753
3	2	0.105541	C2,C3	C0603	10uF	CL10A106MA8NRNC	SAMSUNG(三星)	C96446	LCSC	0.211082
4	2	0.027184	C9,C14	C0603	12pF	CL10C120JB8NNNC	SAMSUNG(三星)	C38523	LCSC	0.054368
5	4	0.059151	C10,C12,C15,C17	C0603	4.7uF	CL10A475KO8NNNC	SAMSUNG(三星)	C19666	LCSC	0.236604
6	2	0.05112	D1,D2	SOD-323_L1.8-W1.3-LS2.5-RD		1N5819WS	Hottech(合科泰)	C191023	LCSC	0.10224
7	1	0.070826	LED1	LED0805-R-RD		KT-0805G	KENTO	C2297	LCSC	0.070826
8	1	0.124743	LED3	LED0805-R-RD		NCD0805G1	国星光电	C84260	LCSC	0.124743
9	1	13.77	OLED1	OLED-TH_L38.0-W12.0_HS91L02W2C01		HS91L02W2C01	HS(汉昇)	C5248081	LCSC	13.77
10	1	0.246979	Q1	SOT-23-3_L2.9-W1.4-P1.90-LS2.6-BR		AO3401	TWGMC(台湾迪嘉)	C727156	LCSC	0.246979
11	1	2.94	Q2	SOT-25_L3.0-W1.6-P0.95-LS2.8-TL		XC6220B331MR-G	TOREX(特瑞仕)	C86534	LCSC	2.94
12	1	0.088502	Q3	SOT-23-3_L2.9-W1.3-P1.90-LS2.4-BR		SS8050	CJ(江苏长电/长晶)	C2150	LCSC	0.088502
13	1	0.015448	R1	R0805	5kΩ	RTT055001FTP	RALEC(旺诠)	C332873	LCSC	0.015448
14	3	0.005579	R2,R11,R12	R0603	10kΩ	0603WAF1002T5E	UNI-ROYAL(厚声)	C25804	LCSC	0.016737
15	1	0.006057	R4	R0603	2kΩ	0603WAF2001T5E	UNI-ROYAL(厚声)	C22975	LCSC	0.006057
16	3	0.005579	R5,R8,R10	R0603		0603WAF1002T5E	UNI-ROYAL(厚声)	C25804	LCSC	0.016737
17	1	0.006179	R6	R0603	33Ω	0603WAF330JT5E	UNI-ROYAL(厚声)	C23140	LCSC	0.006179
18	1	0.006141	R7	R0603	100kΩ	0603WAF1003T5E	UNI-ROYAL(厚声)	C25803	LCSC	0.006141
19	1	0.006263	R9	R0603	1MΩ	0603WAF1004T5E	UNI-ROYAL(厚声)	C22935	LCSC	0.006263
20	2	0.006472	R13,R14	R0603	4.7kΩ	0603WAF4701T5E	UNI-ROYAL(厚声)	C23162	LCSC	0.012944
21	1	0.13947	SW1	SW-TH_SK12D07VG4		SK12D07VG4	SHOU HAN(首韩)	C393937	LCSC	0.13947
22	3	0.213678	SW2,SW3,SW4	SW-TH_4P-L6.0-W6.0-P4.50-LS6.5		TS-1002-07026	XUNPU(讯普)	C455095	LCSC	0.641034
23	1	26.56178	U1	LQFP-48_L7.0-W7.0-P0.50-LS9.0-BL		STM32F103C6T7ATR	ST(意法半导体)	C2054899	LCSC	26.56178
24	1	0.2464	U2	SOT-23-6_L2.9-W1.6-P0.95-LS2.8-BR		TP4057	UMW(友台半导体)	C725791	LCSC	0.2464
25	1	1.3016	U3	CRYSTAL-SMD_L3.2-W1.5	32.768kHz	FC31M2-32.768-NTLNNDTL	HCI(杭晶)	C5120559	LCSC	1.3016
26	1	1.4835	U4	SOT-23-3_L2.9-W1.6-P1.90-LS2.8-BR		REF3030AIDBZR	TI(德州仪器)	C38423	LCSC	1.4835
27	1	0.478589	U5	HDR-TH_3P-P2.54-H-F-W10.0-N		PM254-1-03-W-8.5	HCTL(华灿天禄)	C2897385	LCSC	0.478589
28	1	11.24	U6	DFN-4_L1.5-W1.5-P0.80-TL-EP		SHT40-CD1B-R3	Sensirion(瑞士盛思锐)	C7461852	LCSC	11.24
									合计：	60.881865

注：项目涉及的BOM清单。在嘉立创EDA 生成/上传设计文件后，BOM将自动生成至项目详情；建议包括型号、品牌、名称、封装、采购渠道、用途等内容。具体内容和形式应以表达清楚项目构成为准。

 

*7、大赛LOGO验证

---

 

 

请上传包含大赛logo的项目图片，logo以丝印形式印刷在PCB上面。

点击zip下载大赛logo标识！ （大赛标识）.zip

 

* 8、演示您的项目并录制成视频上传

---

如附件所示。

也可到B站观看。

https://www.bilibili.com/video/BV1cGvUeXES8/?vd_source=e36622a05269c0356d6cd566056a2488

 

视频要求：请横屏拍摄，分辨率不低于1280×720，格式Mp4/Mov，单个视频大小限100M内；

视频标题：立创电赛：{项目名称}-{视频模块名称}；如立创电赛：《自动驾驶》-团队介绍。

 

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