2轴舵机控制板
一、项目概述
本次自制一块STM32F103C8T6 两轴舵机专用控制底板，实现两大核心功能：
- 通过蓝牙串口 APP 下发角度指令，实时驱动两路 SG90 舵机转动；
- 板载 OLED 屏幕实时显示两路舵机当前角度，指令回传校验；整体包含硬件 PCB 设计、手工焊接、Keil 底层代码编写、蓝牙手机端联调完整流程。
二、PCB 原理图与板卡设计
1. 整体电路框架
原理图分为 5 个功能分区：Type-C 供电电路、电源指示电路、两路舵机驱动接口、蓝牙串口接口、OLED IIC 屏幕接口、STM32 最小系统扩展座。
（1）供电电路
- Type-C 接口 USB1 输入 5V 电压，并联多组 10uF+100nF 组合滤波电容（C1/C2/C10/C7 等），抑制舵机大电流启停带来的电压波动；
- 电源指示灯 D1 串联 10K 限流电阻 R1，上电常亮，直观判断板卡供电状态；
- 预留电源总开关 SW1，可整体切断 5V 输入，方便调试断电。
（2）两路舵机标准接口（H10、H11）
每一路舵机插座标准定义：5V、GND、SIG 信号脚
- 舵机 1 信号：PA0
- 舵机 2 信号：PA1（每个接口独立引出 5V 供电，可直接给 SG90 舵机供电，无需额外外部电源）
（3）HC-05 蓝牙串口模块接口（H8）
蓝牙模块与 STM32 串口 1（USART1）通信：
- STM32 PA9(TX) → 串口 RX
- STM32 PA10 (RX) →（串口TX，同时引出 3V3、GND、KEY、RST 复位引脚，支持蓝牙模块 AT 指令修改名称、波特率）
（4）0.96 寸 OLED IIC 显示屏（H5）
IIC 通信引脚：
- SDA：PB7
- SCL：PB6（3V3 供电，占用硬件 I2C 外设，屏幕刷新无卡顿，用于实时打印两路舵机角度）
（5）扩展外设预留
板上完整引出 STM32 所有 IO 口，包含 3V3、5V、GND 电源引脚，后续可拓展按键、传感器、更多舵机通道。
2. PCB 布局设计要点
- 电源走线加宽：5V 供电主干线路加粗，降低舵机瞬时大电流压降；
- 分区布线：电源区、舵机接口区、蓝牙串口区、OLED 接口分区摆放，信号线短且规整；
- 滤波电容就近摆放：每个电源输入接口旁放置 0.1uF 去耦电容，提升电路稳定性；
- 四周预留固定孔，可直接安装在云台、机械结构支架上；
- 双面布线，底层大面积铺 GND 地平面，抗蓝牙串口电磁干扰。
3. 打板与手工焊接流程
- 贴片焊接顺序：先焊接小型无源器件（电阻、电容、LED）→ Type-C 母座 → 拨码开关 → 各类插座排针；
- 后焊核心外设：焊上 STM32 最小系统板、蓝牙模块、两路舵机排线、OLED 屏幕；
- 上电预检：不插主控先接 Type-C，确认电源灯正常点亮，无短路发烫；
- 空载测试：插入 STM32 核心板，蓝牙上电配对，串口收发无乱码后再接舵机负载。
三、Keil 代码开发与引脚配置
1. 外设引脚分配总表
表格
| 外设 | STM32 引脚 | 功能说明 |
|---|---|---|
| USART1（蓝牙） | PA9(TX)、PA10(RX) | 与 HC05 蓝牙通信，接收手机下发指令 |
| 舵机 1 PWM 信号 | PA0 | Servo1 输出，控制第一路舵机 |
| 舵机 2 PWM 信号 | PA1 | Servo2 输出，控制第二路舵机 |
| I2C OLED 屏幕 | PB6(SCL)、PB7(SDA) | 实时显示 Angle1、Angle2 角度值 |
2. 核心功能代码解析
完整主循环逻辑：串口接收蓝牙字符串指令 → 解析两个角度数值 → 限幅 0~180° → 更新舵机 PWM 输出 + OLED 刷新数值 + 指令回传手机校验
3. 关键底层驱动说明
- 串口接收中断驱动：配置 USART1 中断，手机通过蓝牙发送
@80,110格式指令，中断缓存完整字符串，接收完成后置Serial_RxFlag标志供主循环解析； - 舵机 PWM 驱动：采用定时器 TIM 生成标准 50Hz PWM（20ms 周期），0.5ms~2.5ms 对应 0~180°，
ServoX_SetAngle()函数自动换算角度对应高电平时间； - OLED 显示驱动硬件 IIC 驱动屏幕，封装
OLED_ShowNum数字打印函数，指定行、列、数值、显示位数，实时刷新两路舵机角度。
4. 代码调试踩坑解决
- 蓝牙串口乱码：确认 HC05 波特率与代码串口配置统一（默认 9600）；PCB 蓝牙 TX/RX 交叉接线；
- 舵机抖动：增加电源滤波电容，5V 走线加宽，避免大电流干扰串口通信；
- OLED 不显示：检查 IIC 引脚 PB6/PB7 接线，代码开启 I2C 外设时钟。
四、整机效果与蓝牙遥控演示
1. 手机蓝牙串口 APP 操作流程
- 打开微信小程序（蓝牙串口），搜索并连接本板蓝牙设备；
- 发送区输入指令格式
@X,X，例如@30,60、@80,110，点击发送； - 接收区实时返回
Packet:30,60回传信息，验证指令收发正常；截图示例：
2. 硬件运行现象
- Type-C 上电，电源 LED 常亮，HC05 蓝牙指示灯闪烁等待配对；
- 手机连接蓝牙后，蓝牙指示灯常亮，通信建立；
- 下发角度指令后，两路 SG90 舵机平稳转动至对应角度。
五、总结
在这次项目的学习中，对PCB板的制作与焊接调试有了进一步的熟悉，通过吸取之前的经验教训，在焊接的时候严格遵守焊接步骤与方法，让焊接后的成品更美观，后续还会进一步的尝试增加遥感或WiFi模块，让成品的实用性更强。