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【蓝桥杯】第十三届 蓝桥杯 单片机设计与开发项目 国赛题

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简介:基于IAP15F2K61S2单片机,设计出蓝桥杯单片机赛练习开发板。
开源协议:GPL 3.0
创建时间:2022-09-22 13:36:36更新时间:2023-11-16 15:03:41

描述

一、项目简介

  第十三届蓝桥杯单片机设计与开发项目国赛题,基于组委会提供的四梯/国信长天单片机竞赛实训平台,按照赛题的要求进行修改配置,绘制出符合基本要求的练习训练板。

二、硬件框图

  图1为赛题说明文件中的硬件框图,主要分为单片机、按键、脉冲、超声波、LEDAD/DAE2PROM、数码管显示。

1 系统硬件框图

三、模块详解

  根据赛题说明文件的硬件框图进行配置,参照CT107D单片机竞赛实训平台的器件封装进行选型,在第十三届蓝桥杯大赛电子资源数据包中的DIP_SCM_2022目录下SCH_硬件原理图的基础上进行删减修改,不做太大改动,尽量与蓝桥杯官方实训平台兼容。

2 CT107D单片机竞赛实训平台

3 SCH_CT107D单片机竞赛实训平台V20

4-1 SCH_CT107D单片机竞赛实训平台V30_MCU

4-2 SCH_CT107D单片机竞赛实训平台V30_USB_SerialPort

4-3 SCH_CT107D单片机竞赛实训平台V30_P0_EX

4-4 SCH_CT107D单片机竞赛实训平台V30_USER

5 SCH_第十三届蓝桥杯单片机设计与开发项目国赛题

  • 单片机芯片:主控单片机使用蓝桥杯单片机赛指定的IAP15F2K61S2芯片;
  • 电源模块:DC电源插座和TYPE-C,提供5V直流电源供电;
  • 控制按键:保留四个按键,实现界面参数模式的切换,加减等功能;
  • 显示模块:通过LED指示灯实现模式状态提示功能;
  • 数码管模块:数码管显示使用0.36寸共阳数码管,用于频率湿度距离等参数的界面显示;
  • 超声波模块:超声波电路修改替换成HC-SR04模块,简化电路,方便使用,超声波传感器实现测距功能;
  • 信号发生模块:NE555脉冲信号发生电路所组成,产生实验所需要的脉冲信号;
  • ADC/DAC模块:AD/DA转换电路通过PCF8951的ADC/DAC通道测量调节电位器输出电压;
  • 存储/IO扩展:E2PROM使用AT24C02M,用于统计继电器开关次数,将数据保存在地址中;
  • MM/IO模式通道选择:74H138译码器和74HC02或非门器件所组成,WR与P42/WR短接为MM模式;WR与地短接为IO模式;
  • 程序下载:板载USB转串口功能,可以完成单片机与PC的串行通信与下载,还留出排针下载接口;
  • 其他模块:保留赛题需要用到的继电器,光敏电阻和温度传感器等器件,扩展排针接口和M3螺丝孔;

四、物料清单

BOM_第十三届蓝桥杯单片机设计与开发项目国赛

序号

名称

参数

器件位号

数量

封装

商品编号

1

电阻

1

R1,R8~R23

17

R0805

C17513

10

R2,R4~R6,R24,R26~R29

9

C17414

510Ω

R3

1

C17734

300Ω

R7

1

C17617

100Ω

R25

1

C115423

2

电容

1uF

C1

2

C0805

C111768

100nF

C3,C5,C6,C11,C13,C14

6

C1711

10pF

C7~C10

4

C157608

47uF

C2,C4

2

SMD,5x5.4mm

C129414

10uF

C12

1

SMD,D4xL5.4mm

C72484

3

电位器

50KΩ

RB1

1

 

RES-ADJ-TH_3362P

 

C81264

10KΩ

RB2

1

C118956

4

光敏电阻

GL5528

RD1

1

RES-TH_L5.1-W4.3-P3.40-D0.5

C125627

5

开关二极管

1N4148W

D1~D3

3

SOD-123

C2099

6

MOS

SI2301

Q1

1

SOT-23-3

C2891731

7

DC电源插座

DC-005-25A

DC1

1

DC-IN-TH_DC005

C136715

8

USB连接器

TYPE-C

USB1

1

USB-SMD_KH-TYPE-C-2P

C2919656

TYPE-A

USB2

1

USB-A-TH_USB-302-T

C86461

9

单片机

IAP15F2K61S2

U1

1

LQFP-44

C47451

10

USB芯片

CH340C

U2

1

SOP-16

C84681

11

锁存器

74HC573PW

U3~U6

4

TSSOP-20

C5944

12

达林顿晶体管阵列

ULN2003ADR

U7

1

SOIC-16

C7512

13

定时器

NE555

U8

1

SOP-8

C434480

14

模数转换芯片ADC

PCF8591

U9

1

SOIC-16

C8366

15

EEPROM

AT24C02M

U10

1

SOP-8

C356696

16

温度传感器

DS18B20

U11

1

TO-92

C376006

17

译码器

SN74HC138PWR

U12

1

TSSOP-16

C157527

18

或非门

SN74HC02DR

U13

1

SOIC-14

C350559

19

LED

红灯

LED1,LED4,L1~L8

10

LED0805

C84256

绿灯

LED2

1

C84260

蓝灯

LED3

1

C84259

20

数码管

40.36寸共阳

DS1,DS2

2

LED-SEG-TH_12P

C132660

21

按键

贴片6*6mm

RST,SW1~SW4

5

SW-SMD_4P

C455113

自锁7*7mm

SW2

1

SW-TH_6P-L7.0-W7.0-P2.00

C318863

22

继电器

HK4100F

K1

1

DIP-6

C12072

23

排针

1x4P直插

J1

1

HDR-TH_4P-P2.54

C2691448

1x3P直插

J2,J7

2

HDR-TH_3P-P2.54

C49257

1x8P直插

J3,J4

2

HDR-TH_8P-P2.54

C706880

1x20P直插

J6

1

HDR-TH_20P-P2.54

C429964

24

排母

1x4P直插

J5

1

HDR-TH_4P-P2.54

C2718488

25

超声波模块

HC-SR04

J5

1

HDR-TH_4P-P2.54

 

26

螺柱

M3

M1~M4

4

M3

C551322

五、PCB设计

  板子尺寸控制在10*10cm内,布局参考如图6所示,DC电源插座,USB连接器和各扩展接口靠板边摆放,数码管放置在上方,按键排列放置在板子下方。添加上丝印及LOGO注释说明,四角放置M3螺丝孔,用于固定支撑。

6 布局参考图

  在走线中提供以下几点参考建议:电源线设置为30mil,尽量加粗,信号线设置为10mil宽度;走线过程中优先走直线,需要拐弯的地方以圆弧拐弯或钝角为主;走线以顶层走线为主,走不通的可以切换到底层进行连接;最后加上泪滴,添加丝印标记该按键功能以及接口功能。

7 走线参考图

  走完线后进行覆铜,就可以连接好GND网络。丝印字符遵循从上往下从左到右的原则。对各排针接口和电位器等加上丝印标注说明,在板子空白区域加上工程名称与LOGO注释。

8 覆铜与丝印参考图

六、附件说明

  提供“第十三届 蓝桥杯 单片机设计与开发项目 国赛”题目和所需的资源数据包,附上《“蓝桥杯”全国软件和信息技术专业人才大赛(电子类)实训指导书》供需要的人学习。

 

设计图

未生成预览图,请在编辑器重新保存一次

BOM

暂无BOM

附件

序号文件名称下载次数
1
13F_单片机_客观试题.pdf
367
2
13F_单片机_程序设计试题.pdf
437
3
第十三届蓝桥杯大赛电子类资源数据包(DP_SCM_2022).rar
1938
4
《“蓝桥杯”全国软件和信息技术专业人才大赛(电子类)实训指导书》.pdf
1182
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