1. STM32F103最小系统模块

模块描述

STM32F103最小系统模块是基于ARM Cortex-M3内核的32位微控制器开发板,主频72MHz,具有丰富的外设接口。该模块集成了电源管理、时钟电路、复位电路和调试接口,可直接用于嵌入式系统开发。适合电赛中大部分控制类、数据采集类题目,性价比高,开发资源丰富,是电赛最常用的主控芯片之一。

工作原理

[外部电源5V] → [AMS1117-3.3V稳压] → [3.3V供电]
                                        ↓
[8MHz晶振] → [PLL倍频] → [72MHz系统时钟] → [STM32F103C8T6]
                                        ↓
[32.768kHz晶振] → [RTC实时时钟]          ↓
                                   [GPIO/ADC/UART/SPI/I2C/PWM等外设接口]
[SWD调试接口] ← [SWDIO/SWCLK] ←──────┘

技术指标

  • 处理器内核: ARM Cortex-M3
  • 主频: 72MHz
  • Flash: 64KB/128KB
  • SRAM: 20KB
  • GPIO: 最多37个I/O口
  • ADC: 2个12位ADC,16通道
  • 定时器: 7个(包括2个高级定时器)
  • 通信接口: 2×UART, 2×SPI, 2×I2C, 1×USB, 1×CAN
  • 工作电压: 2.0V-3.6V
  • 工作温度: -40°C至+85°C

接口管脚定义

管脚号 管脚名称 功能说明 备注
——–———-———-——
1 VBAT 备用电池电源 RTC供电
7 NRST 复位引脚 低电平复位
8 VSSA 模拟地 ADC参考地
9 VDDA 模拟电源 ADC参考电源
10 PA0-PA15 GPIO端口A 复用功能
26 PB0-PB15 GPIO端口B 复用功能
44 BOOT0 启动模式选择 接地正常运行
46-47 SWDIO/SWCLK SWD调试接口 程序下载

板上设置和信号指示

  1. 电源指示灯: 红色LED,3.3V供电指示
  2. 用户LED: PC13连接LED,可编程控制
  3. 复位按键: 连接NRST,手动复位
  4. BOOT跳线: BOOT0接地/3.3V选择启动模式
  5. SWD接口: 4针排针(3.3V, GND, SWDIO, SWCLK)
  6. USB接口: Micro USB,可用于供电和通信

电气指标

  1. 供电电压: 5V(USB)或3.3V-5V(外部)
  2. 输出电流: 单个I/O最大25mA,总电流150mA
  3. 功耗: 运行模式36mA@72MHz, 待机模式2μA
  4. ADC精度: 12位,±1LSB
  5. ADC采样率: 最高1Msps
  6. GPIO电平: 3.3V CMOS(5V容忍)

使用说明

  1. 供电: 通过USB或外部5V供电,自动稳压至3.3V
  2. 程序下载: 使用ST-Link通过SWD接口下载程序
  3. 时钟配置: 外部8MHz晶振,PLL倍频至72MHz
  4. GPIO使用: 配置为输入/输出/复用功能,注意电流限制
  5. ADC使用: 配置采样时间,注意参考电压为3.3V
  6. 通信接口: 根据需要配置UART/SPI/I2C波特率和参数
  7. 中断优先级: 合理配置NVIC中断优先级分组

全国大学生电子设计竞赛相关赛题

  • 2019年A题: 电动小车动态无线充电系统(主控制器)
  • 2019年C题: 线路负载及故障检测装置(数据采集与处理)
  • 2017年A题: 微电网模拟系统(主控制器)
  • 2017年E题: 远程幅频特性测试装置(信号处理)
  • 2015年B题: 风力摆控制系统(实时控制)
  • 2015年D题: 风力摆控制系统(增强版)
  • 2013年A题: 单相AC-DC变换电路(控制核心)
  • 2011年A题: 开关稳压电源(PWM控制)

应用技术要点总结

  1. 时钟配置: 正确配置HSE和PLL,确保72MHz稳定运行
  2. 中断管理: 合理设置中断优先级,避免中断冲突
  3. 定时器应用: 利用高级定时器实现PWM互补输出和死区控制
  4. ADC多通道采集: 使用DMA+定时器触发实现高效采集
  5. 串口通信: 使用DMA发送接收,减少CPU占用
  6. 低功耗设计: 利用睡眠/停机模式降低功耗
  7. 抗干扰措施: 电源去耦、地线处理、时钟滤波
  8. 程序优化: 使用编译器优化、查表法、定点运算提高效率