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入门级STM32F103C8T6无人机遥控(原理图)

news 来源：原创 2025/7/3 22:39:22

一、STM32主控电路

一、STM32 主控电路

把 STM32 想象成 “机器人的大脑”，核心电路是 “大脑的基础保障”：让大脑有电、有心跳（时钟）、能复活（复位）。

1. 电源引脚（VDD、VDDA、VSS 等）：“给大脑供血”

引脚	描述	元件作用
VDD	1、36 脚等	给 STM32 内核、数字外设（比如串口、SPI）供电（3.3V）
VDDA	10 脚	给模拟外设（比如 ADC、DAC）供电（3.3V），避免数字噪声干扰模拟信号
VSS	对应地	电源地，让电流形成回路

电路原理：数字电路和模拟电路分开供电 → 减少干扰（比如串口发数据时的噪声，不会影响 ADC 测电压）

2. 时钟电路（OSC_IN、OSC_OUT ）：“给大脑定心跳”

引脚	描述	元件
OSC_IN	4 脚	Y2（8MHz 晶振）、C5/C6（22pF 电容）
OSC_OUT	5 脚	-

作用：
晶振 Y2 产生 8MHz 稳定时钟信号 → 是 STM32 工作的 “心跳节奏”（所有操作都按这个节奏执行）。
- 类比：晶振是 “心脏起搏器”，8MHz 是 “每分钟跳 800 万次”（实际是每秒 800 万次），节奏错了，大脑就乱套。
电路原理：
晶振和电容组成 “振荡电路” → 产生稳定的正弦波时钟信号，通过 OSC_IN 输入 STM32，OSC_OUT 输出反馈信号维持振荡。
为啥这样画：
8MHz 是 STM32F103 常用的外部高速时钟（HSE ）→ 频率适中（太高费电，太低性能不够），22pF 电容是晶振推荐的负载电容（保证振荡稳定）。

3. 复位电路（NRST ）：“让大脑重启复活”

引脚：NRST（8 脚）。
元件：R4（10KΩ ）、C4（104 电容）。
作用：
上电时，电容 C4 充电 → NRST 引脚先为低电平（STM32 复位）；充电完成后，电压升到高电平（STM32 开始工作）。也可手动按复位键（如果有的话）拉低 NRST → 强制重启。
- 类比：C4 是 “延时开关”，上电时先 “关大脑 1 下”（复位），再 “开大脑” → 让大脑从初始状态开始运行。
电路原理：
RC 复位电路 → 利用电容充电特性，实现 “上电自动复位”。

4.外设功能引脚（部分典型）

功能	引脚	作用
串口 TXD	PA9（30 脚）	向外设发送串行数据，转换为串行数据输出。
串口 RXD	PA10（31 脚）	接收外部串口设备发送的数据。
SPI SCLK	PB13（25 脚）	为主从设备提供时钟同步信号。
SPI MOSI	PB15（27 脚）	主机向从设备发送数据。
SPI MISO	PB14（26 脚）	从设备向主设备回传数据。
SWD SWCLK	37 脚	为调试通信提供时钟信号。
SWD SWDIO	34 脚	在调试过程中，双向传输调试指令和芯片反馈的数据。

二、USB 口、串口 1、烧录程序接口电路

1. 串口 1（TTL ）：“文本聊天窗口”

引脚	描述	元件作用
TXD	发数据	STM32 和外部设备（比如电脑、传感器）“发消息/收消息”的通道
RXD	收数据	-
3.3V	电源	给串口芯片或外部设备供电
GND	地	-

电路原理：串口通信是“异步串行”，TXD 把 STM32 的并行数据转成“一串 01 信号”发出去，RXD 把收到的“一串 01”转回并行数据给 STM32。

2. USB 口（MICRO_USB ）：“高速数据 + 供电通道”

引脚	描述	元件作用
USB0_OTG_P/N	数据正/负	传输 USB 数据
GND	地	-
VCC42V	电源输入	给系统供电
R8	10KΩ 上拉电阻	检测 USB 设备接入

电路原理：USB 通信靠 P/N 两根线传差分信号，R8 上拉到 3.3V 后，STM

3. 烧录程序接口（SW1 ）：“给 STM32 装系统的门”

引脚	描述	元件作用
SWCLK	时钟	烧录程序时的“节奏器”
SWDIO	数据	“数据通道”

电路原理：SWD 是“串行调试”协议，只用两根线（CLK + DIO）就能给 STM32 下载程序、在线调试

三、蜂鸣器电路（控制蜂鸣器发声）

1. 核心需求：“用主控信号控制蜂鸣器响 / 不响”

2. 元件拆解：

Q1（2TY 三极管）：电子开关，用小电流控制大电流。
- 作用：主控引脚 “FMQ” 输出高电平 → 三极管导通 → 蜂鸣器得电发声；输出低电平 → 三极管截止 → 蜂鸣器断电静音。
- 原理：三极管的 “电流放大” 特性（基极电流 Ib 控制集电极电流 Ic ，Ic = β×Ib ，β 是放大倍数）。
R14（1KΩ ）：基极限流电阻。
- 作用：限制基极电流 → 避免电流过大烧坏主控引脚或三极管。
- 计算：假设三极管 β=100，蜂鸣器工作电流 20mA → Ic=20mA → Ib=Ic/β=0.2mA → R14 = (3.3V - 0.7V)/0.2mA ≈13KΩ（实际选 1KΩ 是经验值，留有余量）。
R15（10KΩ ）：上拉电阻（可选，部分设计省略）。
- 作用：若主控引脚默认高阻态，R15 把基极拉到高电平 → 避免三极管误导通；实际中，若主控初始化时把 FMQ 置为低电平，也可省略。
蜂鸣器（LS1 ）：发声元件，得电（3.3V → 三极管 → 地）时振动发声。

3. 设计逻辑：“三极管放大电流，驱动蜂鸣器”

必要性：蜂鸣器工作电流可能超过主控引脚驱动能力（比如 20mA ）→ 用三极管放大电流（主控只需提供几十 μA 基极电流，就能控制 20mA 蜂鸣器）。

四、电压测量 + OLED 显示电路

1. 核心需求：“测量电压（BAT_DET ）并在 OLED 显示”

系统需要监测电池电压（或其他电压）→ 实时显示状态（比如电量低报警）。

2. 元件拆解（电压测量）：

元件	描述	作用
R12、R13（10KΩ）	分压电阻	把高电压分压到 ADC 能采集的范围
C14（104 即 0.1μF）	滤波电容	滤掉分压后的电压纹波

3. 元件拆解（OLED12864 ）：

引脚	描述	作用
SCLK	时钟	提供时钟信号
MOSI	主机输出	发指令、显示数据
MISO	主机输入	回传状态
RES	复位	初始化显示
DC	数据/命令	控制传输内容
CS	片选	选通 OLED

电路原理：SPI 是同步串行通信协议，高速数据传输。

4. 设计逻辑：“分压采样 + SPI 显示”

电压测量：用电阻分压适配 ADC 量程 → 让主控能采集高压信号。
OLED 显示：用 SPI 协议高速传数据 → 保证屏幕刷新流畅，显示实时电压等信息。

五、2.4G 通讯电路（NRF24L01 模块）

（一）引脚功能

引脚名称	描述
CE	芯片使能引脚，用于控制 NRF24L01 进入待机、发射或接收模式。
CSN	芯片选择引脚，在 SPI 通信中用于选通模块。
SCK	SPI 通信时钟引脚，主控通过该引脚输出时钟信号，同步 SPI 数据传输。
MOSI	主机输出从机输入引脚，在 SPI 通信中，主控经此引脚向 NRF24L01 发送数据。
MISO	主机输入从机输出引脚，NRF24L01 经此引脚向主控回传数据。
NRF_IRQ	中断请求引脚，当模块产生中断时，此引脚输出低电平。
VCC	模块电源引脚，为 NRF24L01 提供 3.3V 工作电压。

（二）元器件工作原理

电容 C3（104 即 0.1μF ）：接在电源与地之间，起到滤波去耦作用，滤除电源线上的高频噪声，保证模块电源稳定，提高模块工作可靠性。

NRF24L01 模块：内部集成 2.4G 射频收发电路、SPI 通信接口等。通过 SPI 接口与主控交互，配置工作频率、功率、地址等参数，实现 2.4G 无线信号的收发，建立无线通信链路，用于传输数据（如遥控指令、传感器数据等）。

（三）电路原理及设计逻辑

电路原理：基于 SPI 通信协议，主控通过 SCK、MOSI、MISO、CSN 与 NRF24L01 交互，配置模块参数并收发数据；CE 控制模块工作模式；NRF_IRQ 用于中断通知；3.3V 和 GND 为模块供电，C3 滤波。模块将主控发送的数据调制到 2.4G 载波上发射，或接收外部 2.4G 信号解调后传给主控，实现无线通讯。

设计逻辑：采用 SPI 接口便于与主控（如 STM32 ）兼容，实现高速数据传输；CE 灵活控制模块模式；NRF_IRQ 支持中断机制，提升系统实时性；滤波电容保证电源稳定。这样的设计能让 2.4G 通讯稳定、高效，满足无线数据传输需求，适配常见主控系统，所以按此布局原理图。

六、LED 指示灯电路

（一）引脚及连接

引脚	描述
PB9、PB10	主控的通用输入输出引脚
LED1（R_LED）、LED2（B_LED）	发光二极管，显示状态
R1、R2（1kΩ）	限流电阻

（二）元器件工作原理

LED：正向导通时发光，其导通电压相对固定（如红色 LED 约 1.8 - 2.2V ，蓝色 LED 约 2.8 - 3.4V ）。当主控引脚输出高电平（或低电平，看电路设计），电流经限流电阻、LED 形成回路，LED 发光；反之则熄灭。

限流电阻（R1、R2 ）：根据欧姆定律 \(I = \frac{U}{R}\)，电源电压（3.3V ）减去 LED 导通电压后，剩余电压加在电阻上，通过选择合适电阻值（1kΩ ），使回路电流在 LED 额定工作电流范围内。

（三）电路原理及设计逻辑

电路原理：主控通过 PB9、PB10 输出电平信号，控制 LED 回路的通断。以 LED1 为例，当 PB9 输出低电平（假设 LED 阳极接 3.3V ），电流从 3.3V 经 R1、LED1 到 PB9 形成回路，LED1 发光；PB9 输出高电平时，回路断开，LED1 熄灭。同理控制 LED2 。

七、遥杆模块电路

（一）引脚及连接关系

功能	引脚	作用
GND	7、9、10 脚	为电路提供零电位参考，保证电流回路稳定。
3.3V	3、4、5 脚	为模块内元件提供工作电压，电路正常运行的基础供电。
ADCI0		模拟 - 数字转换（ADC）输入引脚，用于采集外部或模块内的模拟信号。
YG2 502		可调电阻（电位器）引脚，通过调节电阻值改变电路参数。

（二）元器件工作原理

电容（C11、C13 等，104 即 0.1μF ）：起滤波作用，可滤除电源或信号线上的高频噪声，让电压或信号更稳定。例如，接在 ADCI0、ADCI1 与地之间，能减少输入信号的波动，提高 ADC 采集的准确性。

YG2 502（假设为电位器）：通过旋转调节其滑动端位置，改变接入电路的电阻值。可用于调整分压比例、设置阈值电压等，实现对电路参数的手动调节，增加电路灵活性。

（三）电路原理及设计逻辑

电路原理：该电路主要实现模拟信号采集、电源供电及信号调理功能。3.3V 电源为模块供电，GND 提供地参考；ADCI0、ADCI1 采集模拟信号，经电容滤波后输入模块内部（可能进行 ADC 转换等处理）；若有电位器，可调节相关电路参数。

设计逻辑：采用多 GND 引脚保证接地可靠，减少干扰；设置独立 ADC 输入引脚便于采集模拟信号；电容滤波提升信号质量；电位器（若存在）实现参数可调，让电路适应不同应用场景，这样的设计能满足对模拟信号处理、参数可调节的需求，使模块功能更丰富、稳定。

八、电源降压电路

一）电源切换电路（DC42V 输入、按键切换）

1. 核心需求：“给系统选电源（DC42V 或 VBAT ），并稳压到 3.3V”

设备可能有两种供电：外接 DC42V（JP2 输入）或电池 VBAT（按键 S4 切换）→ 需 “电源切换 + 稳压”，保证系统稳定得电。

2. 元件拆解：

D1（二极管）：防反接
- 作用：若 DC42V 接反（正极接地、负极接 JP2 ① 脚），D1 反向截止 → 保护后级电路不被烧坏。
- 原理：二极管单向导通特性（正向电阻小、反向电阻极大）。
S4（MSS22D18 按键）：电源切换开关
- 作用：按下不同档位，选择 “DC42V 供电” 或 “VBAT 电池供电” → 实现双电源切换。
- 原理：按键内部是机械触点，按下后对应引脚短路 → 接通目标电源。
U3（662K 稳压芯片）：把输入电压（42V 或 VBAT ）降压、稳压到 3.3V
- 作用：系统里的芯片（如单片机、显示屏）需要 3.3V 供电 → 662K 是 LDO（低压差线性稳压器），把高电压线性降压到 3.3V，输出稳定。
- 原理：通过内部调整管的 “线性压降” 稳压（输入 - 输出 = 压差，发热由压差 × 电流决定）。
电容 C1、C2、C3、C4：滤波
- 作用：输入输出端并联电容 → 滤掉电压中的 “纹波”（电压波动），让 3.3V 更纯净。
- 原理：电容 “通交流、隔直流” → 把高频纹波短路到地，保留平稳直流。

3. 设计逻辑：“先防反接 → 切换电源 → 稳压输出”

流程：DC42V 输入 → D1 防反接 → S4 选电源 → U3 稳压到 3.3V → 给后级供电。
必要性：双电源切换满足 “外接电源 / 电池供电” 需求；防反接避免人为接错电源烧坏设备；稳压保证芯片供电稳定。

九、按键电路（多个按键输入）

1. 核心需求：“检测按键是否按下，给主控输入信号”

系统需要用户交互（比如 “左按键、右微调” 等）→ 通过按键控制功能（比如电机转向、参数调节）。

2. 元件拆解：

按键 S1 - S6：机械开关，按下时短路、弹起时开路。
- 作用：用户按下 → 对应引脚与地短路 → 主控检测到 “低电平”，识别按键动作。
上拉电阻 R3、R5、R6、R7、R9、R11（10KΩ ）：
- 作用：按键未按下时，把 PB8 - PB3 引脚 “拉到高电平”（3.3V ）；按键按下时，引脚被拉到低电平 → 主控通过检测 “电平变化” 判断按键状态。
- 原理：电阻串联在电源与引脚之间，无按键按下时，电流经电阻流向引脚 → 引脚保持高电平；按键按下时，引脚经按键接地 → 电平被拉低。
- 必要性：若无上拉电阻，引脚悬空 → 电平不确定（可能乱跳），无法稳定检测按键。

3. 设计逻辑：“上拉电阻 + 按键到地”

电路极简：每个按键对应一个上拉电阻 + 引脚 → 成本低、易实现。
兼容性：适配 STM32 等单片机的 GPIO 检测（默认高电平，按下变低 → 中断或轮询均可检测）。

一、STM32 主控电路

1. 电源引脚（VDD、VDDA、VSS 等 ）：“给大脑供血”

2. 时钟电路（OSC_IN、OSC_OUT ）：“给大脑定心跳”

3. 复位电路（NRST ）：“让大脑重启复活”

4.外设功能引脚（部分典型）

二、USB 口、串口 1、烧录程序接口电路

1. 串口 1（TTL ）：“文本聊天窗口”

2. USB 口（MICRO_USB ）：“高速数据 + 供电通道”

3. 烧录程序接口（SW1 ）：“给 STM32 装系统的门”

三、蜂鸣器电路（控制蜂鸣器发声 ）

1. 核心需求：“用主控信号控制蜂鸣器响 / 不响”

2. 元件拆解：

3. 设计逻辑：“三极管放大电流，驱动蜂鸣器”

四、电压测量 + OLED 显示电路

1. 核心需求：“测量电压（BAT_DET ）并在 OLED 显示”

2. 元件拆解（电压测量 ）：

3. 元件拆解（OLED12864 ）：

4. 设计逻辑：“分压采样 + SPI 显示”

五、2.4G 通讯电路（NRF24L01 模块 ）

（一）引脚功能

（二）元器件工作原理

（三）电路原理及设计逻辑

六、LED 指示灯电路

（一）引脚及连接

（二）元器件工作原理

（三）电路原理及设计逻辑

七、遥杆模块电路

（一）引脚及连接关系

（二）元器件工作原理

（三）电路原理及设计逻辑

八、电源降压电路

一）电源切换电路（DC42V 输入、按键切换 ）

1. 核心需求：“给系统选电源（DC42V 或 VBAT ），并稳压到 3.3V”

2. 元件拆解：

3. 设计逻辑：“先防反接 → 切换电源 → 稳压输出”

九、按键电路（多个按键输入 ）

1. 核心需求：“检测按键是否按下，给主控输入信号”

2. 元件拆解：

3. 设计逻辑：“上拉电阻 + 按键到地”

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