基於STM32F070F6P6的USB溫濕度計

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http://club.szlcsc.com/article/details_2665_1.html

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1.作品簡介

STM32F070F6P6 是ST公司新出品不久的一款 ARM Cortex-M0晶片，內置 32 Kbytes Flash， 6K SRAM， 12Bit ADC，運行主頻48MHZ，支援USB 2.0 SLAVE通信介面，更重要的是它是TSSOP20封裝的！曾經在立創商城上，有個SHT30溫濕度計的方案驗證板，但該設計有個麻煩的地方，那就是需要另外接串口裝置才能觀察到MCU測量得到的SHT30溫濕度資料。為此本人，決定用帶這款支援USB通訊功能的STM32F0x0超值系列ARM晶片--- STM32F070F6P6，結合溫濕度感測器AM2320，製作一款USB溫濕度計。它使用很簡單：直接插入PC機的USB埠，然後打開串口助手之類的軟體，即可觀察到現場的溫濕度資料。通過這個製作，

大家可以學習一下AM2320的I2C和單匯流排的驅動方法，還有如何使用ST的Cube MX軟體來實現一個USB轉串口（USB TO CDC）的通信設備。

2. 作品亮點

① 無需額外儀器裝置，直插到PC後運行串口助手軟體即可觀察到即時的溫濕度資料。

② 採用引腳緊湊、低成本、同時支援USB通信的Cortex-M0 AMR STM32F070作為主控。

③ 使用出廠時己校準數位信號輸出的AM2320作為感測器單元。外掛程式，極易好焊接！

④ 溫度解析度是： ±0.1度，精度±0.5度；濕度解析度: ±0.1%RH，精度：±3%RH。

⑤ 提供2種演示範例，支援單匯流排和標準I2C 兩種通信方式來驅動AM2320感測器。

⑥ 板上STM32F070的全部I/O都被引出，可當作一個低廉的最小系統板、開發板使用。

⑦ 本方案驗證板採用USB BUS匯流排供電，無需額外再提供電源。

3.系統構架圖

系統解說：本系統有二大部分組成,分別是：支援USB通信的ARM Cortex-M0主控晶片 STM32F070F6P6和AM2320數字式溫濕度感測器。

4.原理圖

原理圖分為多個部分，下面逐個介紹：

第一部分: 電源供電和USB通信介面部分

備註說明：上圖中， P1是一個Mini USB介面的USB母座，系統從USB獲取電源。資料線USB_D-和USB_D+直接連接到ARM 晶片STM32F070F6P6的USB通信引腳，這個ARM內置1.5K的上拉電阻，所以外部可省。 LED1是一個電源指示燈，而D1主要是防止電壓源接反和分壓的左右。

第二部分：主控部分

備註說明：如上圖所示，主控只有一個ARM Cortex-M0晶片STM32F070F6P6，該PCB板在設計時，把STM32F070F6P6的I/O 按1對1 的方式，全部引到了P4和P5的P2.54連接器上，方便擴展使用。可見，該板也可以當作一個低廉的最小系統板、開發板使用。

第三部分：溫濕度採集單元和介面部分

備註說明：如上圖所示，數位式溫濕度感測器AM2320插入P3介面，即可連接到STM32F070F6P6處理器的相應IO上。 AM2320支援單匯流排和標準I2C 兩種通信方式，當採用單匯流排通信時， SCL短接到PIN3 GND即可。特別是這種單匯流排界面，使系統集成變得簡易快捷，極低的功耗，信號傳輸距離可達 20 米以上，使其成為各類應用甚至最為苛刻的應用場合的最佳選擇。兩種通信方式都採用直接輸出經溫度補償後的濕度、溫度及校驗 CRC 等數位資訊，使用者無需對數位輸出進行二次計算，也無需要對濕度進行溫度補償，便可得到準確的溫濕度資訊。兩種通信方式可自由切換，使用者可自由選擇，使用方便，應該領域廣泛。

備註說明：

第五部分：重定電路和啟動模式選擇電路

備註說明： STM32F070F6P6 為低電平復位，而跳線JMP1是選擇CPU從FLASH，還是從SRAM，或是系統固件區啟動。正常情況下，我們從FLASH 啟動，此時JMP1的Pin1&Pin2短接即可。

5.材料清單（BOM清單)

以下是這個電子製作的BOM清單，器件全部採購來自立創商城，PCB板的製造在深圳嘉立創完成。

CommentDescriptionDesignatorFootprintQuantity商品編號105/50V電容器C1, C3LC-0805_C2C29822104/50V電容器C2, C4, C5, C12LC-0805_C4C8305520pF電容器C6, C7LC-0805_C2C17981N4007W通用二極體D1LC-SOD-123F1C64898LED0LED燈LD1LC-0805_LED_S11C84256Mini USBMini USBP1Mini_USB1C91144Header 2Header, 2-PinJMP1HDR1X21
Header 4Header, 4-PinP2HDR1X41
Header 4Header, 4-PinP3外接AM23201
Header 10Header, 10-PinP4, P5HDR1X102
10K電阻器R1, R3, R4, R5,R13LC-0805_R5C25612100K電阻器R2LC-0805_R1C25611STM32F070F6P6ARM_ICU1LC-TSSOP-201C86951ME6210A33PGLDOU2LC-SOT-89(SOT-89-3)1C85233AM2320溫濕度感測器---外掛程式, 4Pins1C87932輕觸開關/3x4x2輕觸開關S1TS3*4*21C266388MHz晶體諧振器Y1YT-26M1C2170

6.PCB實物圖

7.軟體部分的描述

8.調試過程和應用實例

按前面提供的BOM清單，正常焊接完畢後，接著把HEX燒錄到ARM STM32F070F6P6晶片，即可完成準備工作。隨後，將USB電纜把該PCBA電路模組和電腦連結起來(如果Windows 系統提示需要安裝驅動程式，那按預設位置按照即可)。最後，打開串口助手之類的軟體，即可觀察到現場的溫度和濕度資料。本電子製作，有視頻演示，具體請參閱立創商城的方案驗證板區域或立創社區BBS論壇裡相關連結。

9. 總結

STM32F070F6P6 是一個內置USB功能、性價比很高的晶片，結合AM2320實現了比之前SHT30方案驗證板更好的應用體驗。該PCB板設計時，把STM32F070F6P6的全部I/O都引出了，因此，該板可當作一個低廉的最小系統板、開發板使用。如果想學習ARM Cortex-M0 晶片的應用，特別是USB匯流排通信的實現過程，那本文介紹的這個電子製作作品和PCB空板，是一個不錯的入門選擇！

此作品以方案驗證板的形式出現，並得到了立創商城的贊助，在此表示非常感謝！順此，授權立創商城對本作品進行宣傳和開源！

「關於」便可得到準確的溫濕度資訊。兩種通信方式可自由切換，使用者可自由選擇，使用方便，應該領域廣泛。