原標題：基于stm32f103制作的45點三菱PLC圖紙資料（原理圖+PCB+元件清單）

一、項目概述

1.1 設計背景

PLC（可編程邏輯控制器）作為工業自動化領域的重要控制設備，廣泛應用于生產線的邏輯控制。本項目基于STM32F103系列微控制器設計一款45點I/O的PLC，旨在提供低成本、高性能的解決方案，兼容三菱FX系列PLC的功能及接口規范。

1.2 系統特點

• 主控芯片：STM32F103RCT6
  采用32位ARM Cortex-M3內核，具有高性能和豐富的外設接口。

• I/O設計：45點
  包括24路數字輸入、18路數字輸出以及3路模擬輸入。

• 通信接口：RS485和USB
  支持Modbus RTU協議，便于與上位機通信和程序下載。

• 擴展能力：外接EEPROM和RTC模塊
  支持長時間數據存儲和實時時鐘功能。

二、主控芯片及其設計作用

2.1 STM32F103系列芯片介紹

型號：STM32F103RCT6

• 內核： ARM Cortex-M3

• 主頻： 72 MHz

• 存儲： 256 KB Flash，48 KB SRAM

• 接口： USART、SPI、I2C、CAN等多種通信接口

• 工作電壓： 2.0V–3.6V

2.2 在設計中的作用

STM32F103RCT6是本系統的核心處理器，具體作用包括：

1. 邏輯控制處理：
   負責處理PLC的輸入邏輯與輸出控制，通過編程實現用戶邏輯。

2. 通信接口管理：
   提供RS485接口，實現Modbus RTU協議通信；USB接口用于程序下載和調試。

3. 信號采集與處理：
   利用其內置ADC（12位精度）模塊，完成模擬信號的采樣和處理。

4. 擴展設備管理：
   控制外接EEPROM模塊用于用戶數據存儲，RTC模塊提供時間管理功能。

三、硬件設計詳解

3.1 系統框架

本PLC系統由以下模塊組成：

1. 主控單元： STM32F103RCT6

2. 電源管理單元： 提供3.3V穩壓輸出，保證芯片和外設的正常工作。

3. I/O接口： 24路數字輸入、18路數字輸出，以及3路模擬輸入。

4. 通信模塊： RS485和USB接口。

5. 存儲模塊： 采用AT24C256 EEPROM存儲器。

6. 時鐘模塊： 采用DS3231 RTC芯片。

3.2 電路原理設計

（1）主控單元電路

• MCU供電設計：
  STM32F103由3.3V供電，配備電容濾波電路以穩定供電。

• 復位電路：
  使用簡單的RC復位電路，確保上電后MCU正確初始化。

• 晶振電路：
  外接8 MHz晶振，用于提供主時鐘輸入，同時保證內部PLL產生72 MHz主頻。

（2）I/O接口設計

• 數字輸入：
  輸入端加入光耦隔離電路（如PC817），提高系統抗干擾能力。

• 數字輸出：
  輸出端使用NPN三極管（如2N2222）或MOSFET（如IRF540），控制外部負載。

• 模擬輸入：
  利用STM32的ADC模塊采集模擬信號，輸入端加分壓電阻和濾波電容。

（3）通信模塊

• RS485通信：
  采用MAX485芯片，與STM32的USART接口連接，實現差分信號通信。

• USB接口：
  利用STM32內置的USB功能模塊，實現數據傳輸和程序下載。

（4）擴展模塊

• EEPROM模塊：
  使用I2C協議連接AT24C256存儲器，記錄系統運行參數和用戶數據。

• RTC模塊：
  采用DS3231芯片，通過I2C協議實現時鐘數據獲取。

四、PCB設計

4.1 PCB布局與布線原則

1. 分區布局：

• 數字電路和模擬電路分開布置，減少相互干擾。

• 高速信號線（如RS485）優先布置，保證信號完整性。

2. 電源布線：

• 采用大面積地平面，降低電源噪聲。

• 為STM32和關鍵芯片設計旁路電容，減少電源紋波。

3. 關鍵器件布線：

• 主控芯片靠近中部，保證外圍電路布線短而合理。

• 通信接口的布線盡量直線，避免信號反射。

4.2 層數設計

采用兩層板設計：

• 頂層： 元件布置及主要信號布線。

• 底層： 地平面及部分電源布線。

五、元件清單（BOM）

5.1 主控部分

• STM32F103RCT6： 1個

5.2 I/O接口部分

• PC817光耦： 24個（數字輸入隔離）

• IRF540 MOSFET： 18個（數字輸出驅動）

• 分壓電阻： 若干（模擬輸入）

5.3 通信模塊

• MAX485芯片： 1個

• USB插座： 1個

5.4 擴展模塊

• AT24C256 EEPROM： 1個

• DS3231 RTC模塊： 1個

5.5 電源部分

• AMS1117-3.3穩壓芯片： 1個

• 濾波電容： 若干

六、軟件設計思路

1. 邏輯程序設計：
   利用STM32的GPIO接口實現輸入邏輯處理和輸出控制。

2. 通信協議實現：
   配置USART接口，支持Modbus RTU協議。

3. 數據存儲與時鐘管理：
   編寫I2C驅動程序，與EEPROM和RTC模塊通信。

七、總結

基于STM32F103的45點三菱PLC設計具有硬件簡單、成本低、功能強的特點，能夠滿足工業自動化控制的需求。通過詳細的硬件電路設計與優化的軟件開發，整個系統可以穩定高效運行，為工業現場提供可靠的邏輯控制方案。