项目硬件规格与引脚分配说明 (量-产-参-考)

1. 项目概述

本项目是一个基于 STM32F103C8T6 微控制器的多功能显示终端。它集成了OLED显示、电池电压监测、环境温度测量和人体感应功能，并通过丰富的动态UI（粒子系统、充放电动画）来展示信息。本文档旨在为该项目的硬件定型和批量生产提供清晰的引脚连接和元器件选型参考。

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2. 核心控制器 (MCU)

• 型号: STM32F103C8T6
• 封装: LQFP48
• 核心: ARM Cortex-M3 @ 72MHz
• 供电电压: 2.0V ~ 3.6V (项目中通常使用 3.3V)

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3. 引脚分配总览 (Pin Allocation)

MCU 引脚	主要功能	连接模块	信号/功能描述	备注
PA0	ADC1_IN0	电池电压检测电路	V_BATT_SENSE (模拟输入)	ADC 采样引脚
PA1	GPIO	DS18B20 温度传感器	DQ (单总线数据)	开漏输出/上拉输入
PA2	GPIO	OLED 显示屏	CS (片选)	SPI 片选信号，推挽输出
PA3	GPIO	OLED 显示屏	DC (数据/命令)	数据/命令选择信号，推挽输出
PA4	GPIO	OLED 显示屏	RES (复位)	屏幕硬件复位，推挽输出
PA5	SPI1_SCK	OLED 显示屏	SCK / D0 (时钟)	SPI 时钟信号
PA7	SPI1_MOSI	OLED 显示屏	MOSI / D1 (数据)	SPI 主机输出数据
PB9	GPIO	人体红外感应模块 (PIR)	OUT (数字信号输入)	感应器输出信号，高电平有效
3.3V	POWER	所有模块	VCC	系统主供电
GND	POWER	所有模块	GND	系统地
VBAT	POWER	电池	Battery +	连接电池正极 (经过分压电路到 PA0)
GND	POWER	电池	Battery -	连接电池负极

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4. 外设模块详解 (Peripheral Details)

4.1 OLED 显示屏

• 模块名称: OLED 显示屏
• 型号/规格: 128x64 分辨率, SSD1306 驱动芯片
• 连接方式: 4-Wire Hardware SPI (硬件SPI)

• 引脚连接:

  | MCU 引脚 | 信号 | 连接至 OLED 模块引脚 |
  | :------- | :--- | :--------------------- |
  | PA2 | CS | CS (Chip Select) |
  | PA3 | DC | DC (Data/Command) |
  | PA4 | RES | RES (Reset) |
  | PA5 | SCK | D0 / SCK (Clock) |
  | PA7 | MOSI | D1 / SDA (Data) |
  | 3.3V | VCC | VCC |
  | GND | GND | GND |

• 注意事项:

  • 请确保购买的OLED模块支持SPI模式。有些模块需要通过焊接模块背面的电阻(BS0/BS1)来切换SPI/I2C模式。
  • 本设计未使用 MISO (PA6) 引脚，因为屏幕是只写设备。

4.2 电池电压检测电路

• 模块名称: 电池电压检测电路
• 核心原理: 使用电阻分压将电池电压 (6.0V ~ 8.4V) 降低到 ADC 的安全测量范围 (0V ~ 3.3V)。

• 电路连接:

  • 电池正极 -> 电阻 R1 -> MCU PA0 引脚 -> 电阻 R2 -> GND

• 电阻选型 (重要):

  • 代码中的校准系数 4.659f 反映了分压比，即 (R1 + R2) / R2 = 4.659。
  • 推荐选型: 为保证精度，请使用 1% 精度的贴片电阻。
  • 示例组合: R1 = 36kΩ, R2 = 10kΩ。此时分压比为 (36+10)/10 = 4.6，与代码中系数非常接近。
  • 量产校准: 在批量生产时，由于元器件公差，建议保留一个校准流程，或者直接在固件中预留一个可调整的校准系数宏定义。

4.3 DS18B20 温度传感器

• 模块名称: 数字温度传感器
• 型号/规格: Dallas DS18B20
• 连接方式: 1-Wire (单总线)
• 引脚连接:
  | MCU 引脚 | 信号 | 连接至 DS18B20 引脚 |
  | :------- | :--- | :------------------ |
  | PA1 | DQ | DQ (Data) |
  | 3.3V | VCC | VDD |
  | GND | GND | GND |

• 注意事项:

  • 必须在 DQ 数据线和 VCC (3.3V) 之间接一个 4.7kΩ 的上拉电阻。虽然代码中配置了MCU内部上拉，但外部上拉电阻能提供更稳定和可靠的信号质量，是1-Wire总线的标准要求。

4.4 人体红外感应模块 (PIR)

• 模块名称: 被动红外 (PIR) 运动传感器
• 参考型号: HC-SR501, HC-SR505 等
• 连接方式: 数字信号输入
• 引脚连接:
  | MCU 引脚 | 信号 | 连接至 PIR 模块引脚 |
  | :------- | :--- | :------------------ |
  | PB9 | IN | OUT (Signal Output) |
  | 5V/3.3V| VCC | VCC |
  | GND | GND | GND |

• 注意事项:

  • 代码中将 PB9 配置为内部下拉输入，这是正确的，因为PIR模块在检测到人体时输出高电平。
  • 请注意PIR模块的供电电压范围。HC-SR501 通常需要 4.5V 以上供电，但其输出信号通常是 3.3V，可以直接连接到STM32。在设计电源时需要考虑这一点。如果整个系统只有3.3V，请选择支持3.3V供电的PIR模块。