图3-6 RS232接口电路

从图3-6上可以看到,MAX232可分为三部分。

1)电荷泵电路。电荷泵电路主要完成升压任务，把5V直流转换为12直流电源，通过电荷泵可以完成TTL/CMOS电平转换，满足RS232电平要求，外接4个电容，由C0，C1，C2，C3组成。

2）输入输出转换电路，TTL电路主要由T1OUT、R1IN,T1OUT、R2IN组成，实际运用中T1OUT、T1OUT，与单片机异步串口的发送端口TXD连接; R1IN, R2IN与单片机异步串口的接收端口RXD连接,经过MAX232内部电路电源转换，转换成了RS232所需要的电平，送至PC机。

3)供电电路，16脚电源端,5V直流供电电源;15脚(GND),电源接地，一般在电源两端接入退耦电容。

3.3 温度模块电路

DS18B20数字温度传感器是DALLAS公司生产的一种单总线数字温度传感器。它引脚定义为VCC、GND和DATA，它属于单总线驱动器，通过控制单总线的时序，来获取温度信息。DS18B20内部设有高精度测温模块，通过该模块将温度转化为数字信号传输给微处理器，它具有低功耗，高性能，微型化和抗干扰能力强、易于搭配处理器等优点。它能够在同一总线上挂载多个DS18B20温度传感器。测量范围为-55℃～125℃，测量进度为12位AD转换器，分辨率单位为0.0625℃，温度以16位的数字量串行传输。它具有以下优点：

1、能够实现多点分布，而且布线简单；

2、温度转换为数字量耗时间大概200ms，在750ms内能把数字信号转换输出。

3、内部含有非易失性存储电路，方便用户设置温度报警值。

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4、DS18B20可以两线通讯，供电采用数据线供电，减少布线数量。 5、在低功耗下实现零待机功能；

6、单总线接口，使用单个端口即可通信。

7、负压保护特性，当用户把电源极性接反时，温度传感器不会因过度发热而烧毁。

根据上述优点，本设计采用DS18B20温度传感器作为采样模块，其硬件连接图如图3.7所示。它的工作电源有VCC接入，为了提高抗干扰能力，在数据线和VCC接口接一个上拉电阻，这样可以有效发挥DS18B20电压范围宽的优点。为了更好的提高温度测量的精度，可以在DS18B20两端接人退耦电容，防止电源干扰的影响。另外当电源电压降低到3Ｖ时，仍然可以保证温度测量的精度。

U1 DS18B20 GND DQ VCC 1 2 3 VCC STM32 R1 4K7 PB0 GND

STM32

图3.7外部供电方式

3.4 LCD1602模块电路

本设计采用的是LCD1602液晶显示器，它内部固化了ASCCII字符，显示出2行*16个字符，通过控制BLA和BLK两个引脚，实现背光功能。在BLA串联一个小电阻，可以调节背光的亮度。它接口具有兼容性，驱动简单方便。

为了完成对字符信息等相关信息的显示，按照LCD1602模块手册，VSS第一脚接电源负极，VDD第2脚接电源正极，不允许电源接反。第三脚接对比度调节电路，通过调节对比度电路，可以调节字符显示的亮度，当该引脚接地时，对比度最高，这时对比度过高时会产生“鬼影”。因而可以将第3脚V0接入一个10K可调电阻，来调整液晶显示器对比度。RS、RW、EN为控制脚，RS为寄存器命令选择，与STM32的PB6相连接，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚RW为读写信号线，与单片机的PB6相连接，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作，当RS和RW共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平RW为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。第6脚E端为使能端，与单片机的PB1相连接，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令；第7～14脚D0～D7

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为8位双向数据线；第15～16脚为空脚,LCD1602连接图3.8所示。

数据线D0～D7连接到74LS595，该芯片是一个移位串转并数据芯片，通过该芯片可以减少与单片机IO口的连接，该芯片具有三态输出功能。该芯片主要由移位寄存器、存储器和时序控制器组成。通过控制SHcp、DS和SHcp完成数据移位输入。SHcp 为上升沿时数据寄存器的数据移位， STcp 为上升沿时移位寄存器的数据进入数据存储寄存器，高电平时禁止输出（高阻态）。如果处理器的IO引脚不紧张，就可以用一个引脚控制它，这样会比通过数据端移位控制要省时省力。

图3.8 LCD1602电路图

3.5 PCB板设计与制作

Altium Designer的前身是Protel，这款软件采用集成化的电子产品开发体系，其集成了原理图设计、电路仿真、PCB绘制编辑、拓扑逻辑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术，为设计者的设计带来了简单而全新的解决方法，让从事设计的工作人员简单而轻松的完成设计工作[8]。

在安置各个元器件到PCB中之前，需要设定PCB的工作环境。如栅格、板层和其他规则。由所运用的电路知识以及配合板子使用条件来进行栅格的设置，本文中把snap grid设定成10mil。保存PCB文件的同时，该PCB文件的视图设置也会保存下来。可以设置系统自带的视图规则，并保存起来，当下次打开时，系统将运用新的保存规则。视图设置按键为Design到Board Layers & Colors，跳出View Configurations对话框。其中我们可以设定、编辑、加载、保存视图规则，在通过这个来控制对象层显示以及如何显示。如图3-9所示。

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图3-9 PCB板视图设置

PCB编辑器极其重视规则，因此每次设定好规则后，系统都会对用户的每次设计动作进行规则检查。一旦动作和设计条例有冲突，系统就会提示和报警，所以开发人员不用纠结于是否违反规则而将精力主要放在设计开发之中。Altium Designer的设计规则极其强悍，我们可以在先设定一个线宽度约束规则，再设定一个地线的宽度并将当做第二设计规则，从而加强了板子的接地性能。如图3-10和图3-11所示，本文PCB板的线宽约束规则为10mil，电源5V和地线网络添加了一个新的宽度约束规则设置为15mil。图3-12是本文的PCB板全部设计规则。

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