目錄
一、簡介
二、板子構成
三、核心板
3.1 MCU最小系統板電路
3.2 電源電路
3.3 LCD電路?
3.4 EEPROM電路
3.5 硬件看門狗電路
四、背板?
4.1 傳感器電路
4.2 充電盤
?4.3 藍牙模塊電路
五、總結?
一、簡介
? ? ? ? 本篇開始介紹這個項目的硬件部分，從最小電路設計、電源電路、傳感器電騾、通訊模塊電路開始，一個個給大家進行介紹。
二、板子構成
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我們的手表采用核心板＋背板進行設計。核心板是由單片機最小系統板電路、電源電路、充電電路、LCD屏幕電路、EEPROM存儲電路、硬件看門狗電路。背板是由各個傳感器電路、充電盤、藍牙通訊電路組成。
三、核心板
3.1 MCU最小系統板電路
1、電源電路
由于芯片中各個電路網絡中電流變化時，各個電路模塊之間會產生耦合現象，在電源電路模塊中產生的耦合電流會對整個最小系統板的正常工作產生影響，因此可以設計一個退耦電容電路來消除各個電路模塊之間產生的寄生耦合。本文所設計的退耦電路模塊是在電路正極和地之間并聯了4個退耦電容。
2、時鐘電路
我們這里只外接一個32.758KHZ的外部低速晶振，用來進行低功耗模式下來給RTC提供時鐘。我們的系統時鐘采用的是內部高速晶振8KHZ（HSI），具體可以看我們的時鐘樹的配置，如圖所示：
3、復位電路
我們這里不需要復位，因為沒有這個必要，我們只需要在RST接口上直接進行上拉，確保它不會給我進行復位。
3.2 電源電路
以下是?TPS63020DSJR?關鍵引腳的表格總結：
| 引腳名稱 | 作用 | 關鍵特點/注意事項 |
|---|---|---|
| VIN | 輸入電源接入引腳 | 輸入范圍：1.8V~5.5V；支持鋰電池、超級電容等寬電壓輸入，自動切換升壓/降壓模式。 |
| VOUT | 輸出電壓引腳 | 可調或固定輸出（1.2V~5.5V）；最大負載電流3.5A；輕載時自動進入節能模式（PSM）。 |
| EN | 使能控制引腳 | 高電平啟用芯片，低電平關閉；關閉時靜態電流降至最低（<1μA），適用于低功耗待機場景。 |
| FB | 反饋引腳 | 外接電阻分壓網絡調節輸出電壓（可調版本）；固定輸出版本可能直接接地或連接內部基準。 |
| PG | 電源正常指示引腳 | 輸出穩定時高電平，異常（欠壓/過溫）時低電平；可用于系統狀態監控或觸發保護機制。 |
| GND | 接地引腳 | 公共參考地；建議多點接地設計，降低噪聲干擾。 |
| VCC | 內部電源引腳 | 需外接去耦電容（如100nF）穩定供電；避免與高頻噪聲源耦合。 |
| L | 電感連接引腳（部分型號） | 單電感拓撲的關鍵節點，需選擇低DCR、高飽和電流的電感，建議與SW引腳就近布局。 |
這是一個非常經典的電路，使用TPS6302DSJR這個芯片，可以把我們的輸入電壓降到穩定的3.3V，最關鍵的一點是，它有一個EN引腳，決定是否輸出VOUT，這是我們實現開關機的關鍵部分。 首先我們長按電源按鍵（SW2），會把我們的TPS_EN使能，TPS6302DSJR就會輸出3.3V，給我們的MCU供電，之后我們程序中，通過手動拉高POWER_EN，這樣子就可以一直使能我們的TPS6302DSJR，從而實現開機，關機的話，就是拉低POWER_EN，失能TPS6302DSJR，這樣子我們MCU就無法工作，實現關機模式，但是由于我們的電池接到了MCU的BAT引腳，這樣依舊可以確保我們的時間正常運行。
3.3 充電電路
充電原理? ? ? ??
TP4056充電管理芯片是一款常用的單節鋰電池恒定電流/恒定電壓線性充電管理芯片。這也是非常實用的一個充電電流，在各個項目都可能見到他的身影。?
????????內部電路框圖如下：
芯片采用了內部 PMOSFET 架構，加上防倒充電路，無需增加外部隔離二極管。熱反饋可對充電電流進行自動調節，以便在大功率操作或高環境溫度條件下對芯片溫度加以限制。充電電壓固定于 4.2V，而充電電流可通過一個電阻器進行外部設置。當充申電流在達到最終浮充電壓之后降至設定值 1/10 時，TP4056 將自動終止充電。
電池充電過程:
（1）當電池電壓低于 3V時，管理芯片采用小電流對電池進行預充電。
（2）當電池電壓超過 3V 時，充電器采用恒流模式對電池充電，充電電流由 PROG電阻決定（1000mA為1.2K）。
（3）當電池電壓接近 4.2V 電壓時,充電電流逐漸減小，TP4056進入恒壓充電模式。
（4）當充電電流減小到充電結束闖值時,充電周期結束，CHRG 端輸出高阻態，STDBY 端輸出低電平。
（5）當電池電壓降至4.05V（對應電池電量約為80~90%），管理芯片重新啟動充電循環。
充電電流設定：
充電電流由Rprog電阻決定，具體充電電流設定公式如下：
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Rprog電阻與充電電流關系如下表：
我們PROG電阻選用的是1.2K，所以我們的充電電流為1000mA。?
電量檢測
通過BAT到地串聯兩個分壓電阻，然后把一半的電壓通過我們的ADC去檢測對應的電壓值，從而判斷出我們此時的電池電量。
3.3 LCD電路?
這個沒啥需要注意的，不過值得學習的是，我們這里是用PWM控制LCD的BLK，這樣子就可以控制我們屏幕的亮滅。?
3.4 EEPROM電路
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?通過I2C協議，來進行讀寫EEPROM。
3.5 硬件看門狗電路
這個設計的非常的巧妙， BL1551B是一個模擬開關，當ENB被使能之后，A1和A2就會連通，TPS3823-33DBVR是帶看門狗計時器的 TPS382x 電壓監視器，可以簡單理解為，當我們上電之后，沒有按時喂狗（翻轉WDI的電平），RESET就會輸出一個低電平，下面是它的時序圖。
四、背板?
4.1 傳感器電路
這里就是把我們各類的傳感器放在我們的背板，包括MPU6050（六軸加速度傳感器）、SPL06-001（氣壓計）、AHT21（溫濕度）、LSM303DLHC（電子羅盤）、EM7028（心率血氧）。最后全部掛在到IIC BUS上面，然后把他們引出來，之后把背板的I2C和和核心板的I2C連一起，實現背板的傳感器和核心板進行連接。?
4.2 充電盤
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這里我們放置一個磁吸焊盤（利用磁吸充電），然后通過排針的焊盤引到背板，實現充電。?
?4.3 藍牙模塊電路
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?我們采用KT6368藍牙，PCB走線來作為藍牙天線，這是一套非常固定的模板，大家可以直接黏貼，用到各種地方，我們這個項目的靈魂之處是使用模擬開關BL1551B實現藍牙開關。通過使能ENB，決定A1和A2是否連通，連通的時候，A1就會把3.3V供到藍牙模塊上面，實現藍牙的打開。最后把BLE_TX和BLE_RX通過排針引到我們的核心板，來實現藍牙通訊。
五、總結?
????????至此，這個項目的硬件部分就介紹完畢，只有理解硬件為什么這么設計，我們才能更快的掌握軟件，下一篇我將會介紹軟件的設計。
