一、电源

工作流程

1. 上电：外部电源提供 + 5V 电压，经过自恢复保险丝 U2 后，进入 AMS1117-3.3 的 VIN 引脚。
2. 稳压：AMS1117 内部电路开始工作，将 5V 输入电压线性降压并稳定在 3.3V，从 VOUT 引脚输出。
3. 滤波：输入和输出端的电容对电压进行滤波，确保输出的 3.3V 电压平滑、无噪声。
4. 指示：3.3V 输出电压通过限流电阻 R1 点亮 LED1，表明电源已正常工作。
5. 供电：最终输出的 + 3.3V 为后续的负载电路（如 MCU、传感器等）供电。

二、SWD调试

工作流程

1. 物理连接：调试器（如 ST-Link）通过 10 针转接线连接 P1，或通过杜邦线连接 H25，实现 SWCLK、SWDIO、RST、电源与 GND 的电气连通。
2. 供电建立：调试器通过 P1 的 3.3V 引脚为目标 MCU（或自身）供电，电路 GND 共地，建立稳定的电位参考。
3. 调试通信：
   • 调试器通过 SWCLK 发送时钟同步信号，MCU 按时钟节拍响应。
   • 调试器与 MCU 通过 SWDIO 双向传输数据（如程序指令、调试信息、寄存器数据）。
   • 调试过程中，调试器可通过 RST 引脚发送复位信号，让 MCU 进入调试模式或重启系统。
4. 功能实现：完成程序下载、在线断点调试、寄存器查看、程序运行控制等核心调试功能。

三、DS18B20（温度传感器）

工作流程

1. 上电初始化：+3.3V 电源给 DS18B20 供电，上拉电阻 R16 将 DQ 引脚拉至高电平，传感器进入待机状态。
2. MCU 通信触发：MCU 的 PB1 引脚发送复位脉冲（拉低电平≥480μs），随后释放总线，通过上拉电阻拉回高电平。
3. 传感器响应：DS18B20 检测到复位脉冲后，发送存在脉冲（拉低电平 60~240μs），告知 MCU 自身已就绪。
4. 温度采集与传输：MCU 发送温度转换指令，DS18B20 完成模数转换后，将温度数据以 16 位二进制形式通过 DQ 引脚串行传输给 MCU。
5. 数据处理：MCU 接收数据后，解析出实际温度值（精度可达 9~12 位可调），完成一次测温流程。

四、DHT11（温湿度传感器）

工作流程

1. 上电初始化：+3.3V 电源为 DHT11 供电，上拉电阻 R2 将 DATA 引脚拉至高电平，传感器进入待机状态。
2. MCU 发起通信：MCU 的 PA5 引脚发送复位脉冲（拉低电平≥18ms），随后释放总线，由上拉电阻拉回高电平。
3. 传感器响应：DHT11 检测到复位脉冲后，发送响应信号（拉低电平 80µs，再拉高 80µs），告知 MCU 已准备好传输数据。
4. 数据传输：传感器开始发送 40 位数据（8 位湿度整数 + 8 位湿度小数 + 8 位温度整数 + 8 位温度小数 + 8 位校验和），MCU 通过检测 DATA 线上的电平变化来解析数据。
5. 数据处理：MCU 接收并校验数据后，提取出温湿度值，完成一次采集。

五、可调电阻

六、光敏电阻

七、有源蜂鸣器

工作流程

• 待机状态：MCU 的 PB0 引脚输出低电平，此时 R7 将 Q1 基极钳位在低电平，三极管截止（集电极与发射极断开），蜂鸣器无工作电流，不发声。
• 触发状态：MCU 的 PB0 引脚输出高电平，电流经 R6 流入 Q1 基极，三极管饱和导通（集电极与发射极导通），+5V 电源通过蜂鸣器和导通的三极管形成回路，蜂鸣器内部振荡源工作，发出 2.9kHz 的提示音。
• 关键保护机制：R6 限制基极电流，防止 MCU I/O 口过流损坏；R7 避免 MCU 上电复位期间（引脚高阻态），基极悬空导致三极管误导通，提升电路抗干扰性。

八、按钮

工作流程

1. 待机状态：

   • MCU 的 PB4/PB5/PB8/PB9 引脚配置为内部上拉输入模式，默认输出高电平（3.3V）。
   • 按键未按下时，引脚与地断开，保持高电平。

2. 触发状态：

   • 当任意按键（如 SW1）被按下时，引脚（PB4）通过按键内部触点与 BUTTON_GND（地）直接相连，引脚电平被拉低（0V）。
   • MCU 通过检测引脚电平从高到低的跳变，即可判断按键被按下。

3. 软件消抖：

   • 机械按键在按下和释放时会产生短暂的电平抖动，软件中需要通过延时或状态机的方式进行消抖处理，确保按键检测的准确性。

九、OLED接口

工作流程

1. 上电初始化：+3.3V 电源为 OLED 显示屏供电，显示屏进入待机状态，I²C 总线处于空闲状态。
2. 总线通信：MCU 作为 I²C 主机，通过 SCL 引脚发送时钟同步信号，通过 SDA 引脚向 OLED 发送命令帧（如初始化指令、显示控制指令）和数据帧（如像素点数据、字符编码）。
3. 显示输出：OLED 接收并解析指令与数据后，驱动屏幕像素点亮灭，完成文字、图形或动画的显示。

十、USART转USB

电路工作原理

1. USB 侧：电脑通过 MicroUSB 接口提供 5V 电源和 USB 通信，CH340E 作为 USB 设备，与电脑建立通信连接，在电脑端虚拟出一个 COM 口。
2. UART 侧：CH340E 的 TXD/RXD 引脚与 STM32 的 USART1（PA9/PA10）直接相连，实现全双工串口通信。
3. 数据转换：当电脑向虚拟 COM 口发送数据时，CH340E 将 USB 协议数据转换为 UART 电平信号，通过 TXD 发送给 STM32；反之，STM32 通过 RXD 发送 UART 数据，CH340E 转换为 USB 数据上传给电脑。

十一、WS2812（全彩 LED 驱动电路）

电路工作原理

1. 单总线级联：

   • 第一颗 LED（LED6）的 DIN 引脚接收来自 PA5 的初始数据。
   • 每颗 LED 内部会提取并锁存属于自己的 24 位颜色数据（8 位红 + 8 位绿 + 8 位蓝），然后将剩余数据从 DOUT 引脚转发给下一颗 LED 的 DIN 引脚。
   • 这样，仅需一根数据线即可控制一串任意数量的 LED。

2. 数据传输：

   • MCU 通过 PA5 发送严格时序的高低电平组合，模拟 WS2812B 的通信协议。
   • 每个数据位由一个高电平和低电平组成，通过改变两者的占空比来表示 “0” 或 “1”。

3. 电源与滤波：

   • 每颗 LED 由 + 5V 独立供电，确保足够的驱动电流。
   • 100nF 的去耦电容就近放置在 LED 电源引脚旁，有效抑制开关噪声，保证颜色显示稳定。

十二、无源蜂鸣器

电路工作原理

该电路利用 NPN 三极管的开关特性和无源蜂鸣器的电磁振荡原理实现发声：

1. 待机状态：MCU 的 PB3 引脚输出低电平，R9 将 Q2 基极钳位在低电平，三极管截止，蜂鸣器无工作电流，不发声。
2. 驱动状态：MCU 的 PB3 引脚输出特定频率的 PWM 波，当 PWM 为高电平时，电流经 R8 流入 Q2 基极，三极管饱和导通，蜂鸣器两端形成 + 5V 电压，内部线圈通电产生磁场；当 PWM 为低电平时，三极管截止，线圈失磁。
3. 发声原理：PWM 波的快速通断使蜂鸣器内部的金属膜片在磁场作用下高速振动，从而发出声音。声音的频率由 PWM 波的频率决定，音量由占空比决定。
4. 保护机制：D1 二极管在三极管截止时，为蜂鸣器线圈的感应电流提供泄放回路，防止反向电动势击穿三极管；C6 则滤除开关过程中产生的电源噪声，提升电路稳定性。

十三、M24C02（I²C EEPROM 存储电路）

电路工作原理

1. I²C 通信：

   • MCU 作为 I²C 主机，通过 SCL 发送同步时钟，通过 SDA 与 M24C02 进行数据交互。
   • 上拉电阻 R14/R15 确保总线在空闲时保持高电平，符合 I²C 协议的开漏输出特性。

2. 地址与写保护：

   • E1/E2/E3 全部接地，使芯片的 I²C 从机地址固定为0b1010000（即 0x50，7 位地址）。
   • WC# 引脚接地，关闭了芯片的写保护功能，允许对所有存储单元进行写入操作。若需防止误写入，可将此引脚接高电平。

3. 数据存储：

   • 当需要保存数据时，MCU 通过 I²C 总线向 M24C02 发送写指令和数据，芯片将其写入内部存储单元。
   • 当需要读取数据时，MCU 发送读指令，芯片将存储的数据通过 SDA 传回。
   • 掉电后，数据不会丢失，再次上电后可正常读取。

十四、USART转RS485

电路工作原理

1. 模式控制：

   • 接收模式：PA4 输出低电平，DE=0，RE=0。MAX3485 将 RS485 总线上的差分信号转换为 TTL 电平，通过 RO 引脚发送给 MCU 的 PA3。
   • 发送模式：PA4 输出高电平，DE=1，RE=1。MCU 通过 PA2 发送 UART 数据到 DI 引脚，MAX3485 将其转换为 RS485 差分信号（A/B 线）发送到总线。

2. 信号转换：

   • 发送时：TTL 电平的 UART 信号被转换为 A、B 之间的差分电压（如 + 2V 表示逻辑 1，-2V 表示逻辑 0）。
   • 接收时：差分电压被转换回 TTL 电平的 UART 信号。

3. 总线匹配：

   • R21（120Ω）是 RS485 总线的标准终端电阻，用于消除信号反射，保证长距离传输的信号完整性。
   • R19/R20 作为偏置电阻，在总线空闲时将 A/B 线拉至确定电平，避免误码。

十五、LED跑马灯

电路工作原理

1. 驱动方式：采用灌电流驱动（低电平点亮）。LED 的阳极通过限流电阻连接至 + 5V 电源，阴极直接连接 MCU 的 GPIO 引脚。
2. 点亮逻辑：
   • 当 MCU 引脚输出低电平 (0V) 时，LED 两端形成正向电压差，电流从 + 5V 经电阻、LED 流向 MCU 引脚，LED 点亮。
   • 当 MCU 引脚输出高电平 (3.3V) 或处于高阻态时，LED 两端电压差不足，无电流流过，LED 熄灭。
3. 限流电阻选型：
   • 红色 LED 压降约 2V，选用 300Ω 电阻，计算电流约为 (5V-2V)/300Ω=10mA。
   • 黄绿 LED 压降约 2V，选用 200Ω 电阻，计算电流约为 (5V-2V)/200Ω=15mA。
   • 该电流值既保证了 LED 亮度，又处于 MCU 引脚灌电流能力范围内（STM32 引脚通常可承受 20mA 灌电流）。

十六、排针接口

十七、EC11旋转编码器

用于实现用户的旋转调节和按键确认操作，广泛应用于音量调节、菜单选择、参数设置等交互场景。

电路工作原理

1. 旋转检测（正交编码）：

   • 编码器旋转时，A 相和 B 相输出两路相位差 90° 的脉冲。
   • 当顺时针旋转时，A 相超前 B 相；逆时针旋转时，B 相超前 A 相。
   • MCU 通过检测 A/B 相的跳变顺序和次数，即可判断旋转方向和步数。
   • R23/R24 提供上拉，R25/R26 和 C13/C14 组成 RC 滤波，有效抑制机械触点抖动和高频噪声。

2. 按键检测：

   • 编码器中心按键按下时，D/E 触点导通，将对应引脚拉低。
   • MCU 检测到该引脚电平变化，即可判断按键被按下