STM32DesktopConsoleV1.5桌面多功能控制台

视频链接：

B站视频--功能演示及介绍：
https://b23.tv/UA0Pgd3

项目简介

本项目是一个基于 STM32F103C8T6 的桌面多功能控制台，集成了 OLED 菜单显示、EC11 编码器交互、AHT20 温湿度采集、光敏 ADC 采集、MPU6050 姿态检测、MAX7219 点阵显示、W25Q64 外部存储、BT24 蓝牙串口控制、蜂鸣器提示和多路 LED 状态指示。

项目从面包板验证开始，逐步完成代码调试、蓝牙通信、外设联调、原理图设计、PCB 布局和 DRC 检查，当前版本为 V1.5 PCB 版本。本项目适合作为 STM32 多外设综合练习、自动化专业课程设计、嵌入式入门作品和开源硬件项目展示。

项目功能

本项目主要实现以下功能：

OLED 菜单显示
通过 0.96 寸 I2C OLED 显示系统状态、传感器数据、菜单页面和功能提示。
EC11 编码器交互
使用 EC11 旋转编码器进行菜单切换，配合 OK 按键完成选择和确认操作。
温湿度采集
通过 AHT20 传感器读取环境温度和湿度，可用于桌面环境监测。
光照强度检测
使用光敏模块的 AO 模拟输出接入 STM32 ADC，实现环境亮度采集。
姿态 / 运动检测
使用 MPU6050 获取加速度和运动状态，可用于检测晃动、姿态变化等状态。
MAX7219 点阵显示
使用 MAX7219 8×8 点阵模块显示图标、状态提示或简单动画。
蓝牙串口控制
通过 BT24 蓝牙串口模块与手机通信，手机可发送命令查询状态、控制 LED、读取运动状态、切换蜂鸣器模式等。
蜂鸣器提示与静音模式
蜂鸣器用于按键操作反馈和状态提示，同时支持静音模式。
蓝牙发送指示灯
每当设备通过蓝牙向手机发送一次数据，LED_BT_TX 会闪烁一次，用于观察通信状态。
外部 Flash 存储
使用 W25Q64 SPI Flash 模块保存历史数据或状态记录。
PCB 模块化设计
外设模块大多采用 2.54mm 排母插接，方便插拔、调试和后期替换。

项目参数

参数	内容
主控芯片	STM32F103C8T6 最小系统板
内核	ARM Cortex-M3，32 位 MCU
主频	最高 72MHz
PCB 尺寸	100mm × 100mm
PCB 层数	双层板
输入电压	5V
板载稳压	AMS1117-3.3
系统电压	5V_BUS / 3V3
显示模块	0.96 寸 I2C OLED、MAX7219 8×8 点阵
通信方式	USART1 蓝牙串口 / UART 调试口
I2C 设备	OLED、AHT20、MPU6050
SPI 设备	W25Q64、MAX7219
ADC 输入	光敏模块 AO
输入器件	EC11 编码器、OK 按键、RESET 按键
输出器件	蜂鸣器、LED_USER1、LED_USER2、LED_BT_TX、电源指示灯
安装孔	4 个 M3 安装孔
开源协议	CERN-OHL-P-2.0

原理解析（硬件说明）

本项目硬件主要由以下部分组成：

电源模块
主控模块
显示模块
传感器模块
蓝牙通信模块
外部存储模块
人机交互模块
LED / 蜂鸣器输出模块

1. 电源模块

电源部分采用 5V 输入，经过自恢复保险丝和电源开关后形成系统 5V_BUS，再通过 AMS1117-3.3 稳压输出 3V3。

电源路径如下：

KF301-5.0-2P 输入 5V
        ↓
自恢复保险丝 F1
        ↓
电源开关 SW1
        ↓
5V_BUS
        ↓
AMS1117-3.3
        ↓
3V3

其中：

5V_IN 为外部输入 5V。
5V_PROT 为经过自恢复保险丝后的 5V。
5V_BUS 为经过电源开关后的系统 5V。
3V3 为 AMS1117 输出的 3.3V 电源。
MAX7219 使用 5V_BUS 供电。
STM32、OLED、AHT20、MPU6050、W25Q64、BT24、光敏模块和蜂鸣器模块使用 3V3 供电。

上电前需要使用万用表检查 5V_IN、5V_BUS、3V3 与 GND 是否短路。

2. 主控模块

主控使用 STM32F103C8T6 最小系统板。该芯片属于 32 位 ARM Cortex-M3 单片机，资源足够驱动本项目中的多种外设。

主要使用的外设包括：

GPIO：按键、LED、蜂鸣器、编码器
ADC：光敏模块模拟输入
I2C1：OLED、AHT20、MPU6050
SPI1：W25Q64
GPIO 模拟 SPI / 普通 GPIO：MAX7219
USART1：BT24 蓝牙模块和 UART 调试口

3. OLED 显示模块

OLED 使用 I2C 接口，与 AHT20、MPU6050 共用 I2C1 总线。

OLED 接口定义：

引脚	功能	网络
1	VCC	3V3
2	GND	GND
3	SCL	PB6_I2C1_SCL
4	SDA	PB7_I2C1_SDA

OLED 用于显示菜单、系统状态、传感器数据和蓝牙通信结果。

4. AHT20 温湿度模块

AHT20 同样使用 I2C 接口，用于采集环境温度和湿度。

AHT20 接口定义：

引脚	功能	网络
1	SDA	PB7_I2C1_SDA
2	SCL	PB6_I2C1_SCL
3	GND	GND
4	VIN	3V3

布局时将 AHT20 尽量远离 AMS1117、电源区和 MAX7219，减少发热器件对温度数据的影响。

5. MPU6050 姿态传感器模块

MPU6050 使用 I2C 接口，主要用于读取加速度、角速度或运动状态。

MPU6050 接口定义：

引脚	功能	网络
1	INT	NC
2	AD0	GND
3	XCL	NC
4	XDA	NC
5	SDA	PB7_I2C1_SDA
6	SCL	PB6_I2C1_SCL
7	GND	GND
8	VCC	3V3

当前版本中 INT、XCL、XDA 暂未使用。

6. 光敏模块

光敏模块用于检测环境亮度。本项目只使用 AO 模拟输出，接入 STM32 的 ADC 引脚 PA0。

光敏模块接口定义：

引脚	功能	网络
1	AO	PA0_ADC_LIGHT
2	DO	NC
3	GND	GND
4	VCC	3V3

DO 数字输出暂未使用。

7. MAX7219 点阵模块

MAX7219 模块用于驱动 8×8 LED 点阵，可显示图标、状态提示或简单动画。

MAX7219 接口定义：

引脚	功能	网络
1	VCC	5V_BUS
2	GND	GND
3	DIN	PB8_MAX_DIN
4	CS	PB9_MAX_CS
5	CLK	PB10_MAX_CLK

MAX7219 使用 5V_BUS 供电，信号由 STM32 GPIO 控制。

8. W25Q64 外部 Flash 模块

W25Q64 用于保存历史记录、状态数据或后续扩展数据。

W25Q64 接口定义：

引脚	功能	网络
1	VCC	3V3
2	CS	PA4_FLASH_CS
3	DO	PA6_SPI1_MISO
4	GND	GND
5	CLK	PA5_SPI1_SCK
6	DI	PA7_SPI1_MOSI

9. BT24 蓝牙模块

BT24 蓝牙模块通过 USART1 与 STM32 通信，用于手机蓝牙串口控制。

BT24 接口定义：

引脚	功能	网络
1	STAT	NC
2	RXD	PA9_USART1_TX
3	TXD	PA10_USART1_RX
4	GND	GND
5	5V	NC
6	3.3V	3V3

注意事项：

BT24 使用 3.3V 供电。
BT24 RXD 接 STM32 TX。
BT24 TXD 接 STM32 RX。
BT24 天线区域需要禁铜。
蓝牙命令和回复统一使用英文 ASCII，避免手机蓝牙串口助手中文乱码。

10. 人机交互模块

项目使用 EC11 编码器和独立按键实现本地交互。

器件	功能
EC11	菜单旋转控制
KEY_OK	菜单确认
RESET	系统复位

EC11 连接：

信号	STM32 引脚
ENC_A	PA1
ENC_B	PA2
KEY_OK	PA3
RESET	NRST

11. LED 和蜂鸣器模块

LED 用于显示系统状态、用户状态和蓝牙发送状态。

LED	功能
LED_PWR	电源指示
LED_USER1	用户状态指示 1
LED_USER2	用户状态指示 2
LED_BT_TX	蓝牙发送指示

LED_BT_TX 的功能是：每当设备通过蓝牙向手机发送一次数据，该 LED 闪烁一次。

蜂鸣器使用低电平触发模块：

引脚	功能	网络
1	GND	GND
2	I/O	PB15_BUZZER
3	VCC	3V3

软件中支持蜂鸣器提示音和静音模式。

软件代码

GitHub 仓库地址：

https://github.com/eastpeak001/STM32-Desktop-Console-V1.5

仓库内容包括：

STM32CubeIDE 工程代码
README 项目说明
LICENSE 开源协议
硬件说明文档
引脚分配表
调试记录
Gerber 文件
PCB 图片和项目资料

主要代码目录：

Core/
Drivers/
STM32_Desktop_Console.ioc

注意事项

BT24 蓝牙模块需要使用 3.3V 供电，不要接 5V 引脚。
MAX7219 模块使用 5V_BUS 供电。
OLED、AHT20、MPU6050 共用 I2C1 总线。
I2C 上拉电阻默认可不焊，因为多数模块已经自带上拉。
UART 调试口和 BT24 共用 PA9 / PA10，调试时不要同时让多个外部设备驱动串口。
光敏模块只使用 AO 模拟输出，DO 暂未使用。
MPU6050 的 INT、XCL、XDA 暂未使用。
所有模块插入前必须确认引脚顺序，避免反插烧毁模块。
上电前必须用万用表检查 5V、3V3 与 GND 是否短路。
当前版本为 V1.5 第一版 PCB，主要目标是验证完整功能。

组装流程

建议按照以下顺序焊接和测试：

1. 焊接电源部分

先焊接：

KF301 输入端子
自恢复保险丝
电源开关
AMS1117-3.3
电源指示 LED

焊接完成后，不插任何模块，先测量电源。

2. 上电前检查

使用万用表蜂鸣档检查：

5V_IN 与 GND 不应短路
5V_BUS 与 GND 不应短路
3V3 与 GND 不应短路

3. 首次上电

接入 5V 电源后测量：

5V_BUS 是否约为 5V
3V3 是否约为 3.3V
AMS1117 是否异常发热

4. 焊接 STM32 核心板插座

确认核心板方向，尤其是 USB 口朝向，避免插入后无法连接 USB。

5. 插入 STM32 核心板

测试程序下载是否正常，确认主控部分无问题。

6. 依次插入外设模块

建议顺序：

OLED
AHT20
光敏模块
MAX7219
BT24
W25Q64
MPU6050
蜂鸣器模块

每插入一个模块都单独测试，避免一次性插入后难以排查问题。

实物图

图1：面包板验证阶段

图2：PCB 顶层布局
GITHUBPCB最终图.png

图3：PCB 原理图

GITHUB原理图最终图.png

序号	文件名称	下载次数
1	Gerber-STM32_Desktop_Console_V1.5_Gerber.zip.zip	6
2	STM32_Desktop_Console_V1.5_Firmware.zip	10