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、LED、AD/DA、E2PROM、数码管显示。

图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。

图2 CT107D单片机竞赛实训平台

图3 SCH_CT107D单片机竞赛实训平台V20

图4-1 SCH_CT107D单片机竞赛实训平台V30_MCU

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

图4-3 SCH_CT107D单片机竞赛实训平台V30_P0_EX

图4-4 SCH_CT107D单片机竞赛实训平台V30_USER

图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

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。

图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。

图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。

图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。