立创EDA实战：基于STM32F030与T117高精度传感器的无线电子体温仪全流程开发

很多朋友，特别是家里有孩子的，可能都遇到过跟我一样的烦恼：孩子生病发烧，用传统水银温度计测体温，孩子总是不配合，等得不耐烦就把温度计拿出来了，测半天白费劲。市面上的耳温枪、额温枪我也试过，精度有时候真不敢恭维。所以我就想，能不能自己做一款既便宜、精度又高、测量还快的体温计呢？最好还能无线传输数据，方便看护。

这个想法折腾了我好久，从画原理图、设计PCB、写代码到做外壳，踩了无数的坑。今天，我就把自己用立创EDA和STM32F030C8T6做这个无线电子体温仪的全过程分享出来，手把手带你走一遍。无论你是想学习STM32开发、传感器应用，还是想体验一个完整的小产品从零到一的过程，这篇文章都希望能帮到你。

1. 项目构思与硬件选型

做项目的第一步，不是急着画图写代码，而是想清楚你到底要做一个什么东西，它需要实现哪些功能。想明白了，后面的路才顺。

1.1 明确产品需求

我的核心需求很明确，就是解决给孩子量体温的痛点：

1. 精度要高：至少要比耳温枪准，目标精度小于0.1℃。
2. 带显示屏：方便家里老人使用，不用手机也能看。
3. 必须支持蓝牙：既能用手机APP看数据、设报警，也能连电脑记录。
4. 续航要久：最好能连续用12个小时以上，不用老充电。
5. 使用要方便：最好能长时间贴着身体测，数据自动传到手机，家长不用时刻盯着，能设置温度报警就更好了。

基于这些需求，整个系统的框架就清晰了：需要一个高精度温度传感器测体温，一个单片机做控制和计算，一个蓝牙模块发数据，一个OLED屏做本地显示，再加上电池和充电管理保证续航。

1.2 核心器件选型心得

选型是个技术活，既要满足性能，又要控制成本。下面是我用的几个核心芯片，以及为什么选它们。

主控芯片：STM32F030C8T6 为什么选它？三个字：够用、便宜、功耗低。

• 够用：它是ARM Cortex-M0内核，48MHz主频，有64KB Flash和8KB RAM。对我们这个项目来说，驱动传感器、处理数据、控制显示和蓝牙通信，性能完全够用。它还有ADC（用来测电池电量）、I2C（连接传感器和屏幕）、USART（连接蓝牙模块）等丰富外设，正好匹配我们的需求。
• 便宜：在STM32家族里，F0系列是性价比的代名词，能有效控制整机成本。
• 功耗低：M0内核本身功耗就不高，芯片还支持多种低功耗模式，对于电池供电的设备很友好。

温度传感器：T117 这是本项目的精度担当。我对比了好几款，最终选了T117，它在人体温度范围（28℃~43℃）内精度能达到±0.1℃，完全满足医疗级需求。

• 超高精度：16位分辨率，能分辨0.004℃的温度变化。
• 测量速度快：最快2.2ms就能完成一次测量，我们完全可以用间歇工作的方式来省电。
• 接口简单：支持I2C和单总线，我用的是I2C，方便和单片机通信。
• 功耗极低：平均工作电流只有2μA（每秒测1次的情况下），对续航帮助巨大。
• 封装小：DFN6L封装，只有2x2mm，适合做进小型设备里。

注意：T117和另一款MTS4传感器都很优秀，立创商城都能买到。我选择T117是因为当时手头有存货。它们引脚兼容，如果你的项目对尺寸有极致要求，可以考虑更小的MTS4（1.6x1.2mm）。

蓝牙模块：KT6368A 我需要设备既能被普通手机（支持SPP蓝牙串口）连接，也能被智能手表等设备（支持BLE低功耗蓝牙）连接，所以选择了这款双模蓝牙芯片。

• 双模兼容：同时支持经典蓝牙（SPP）和低功耗蓝牙（BLE），适用性广。
• 使用简单：通过串口AT指令与STM32通信，大大降低了开发难度。你只需要让STM32通过串口发送数据，它就能帮你把数据广播出去。
• 也有纯BLE版本：如果项目只考虑连接手机APP且对功耗有极致要求，可以选用它的兄弟型号KT6328A，功耗会更低。

其他部件：

• 显示屏：0.91寸OLED，I2C接口，4个引脚（VCC, GND, SCL, SDA），便宜又好用。
• 电源管理：充电芯片用TP4057，便宜稳定；系统供电用LDO将电池电压降到3.3V。
• 电池：200mAh的锂电池，保证续航。

2. 硬件设计：从原理图到PCB

硬件是产品的骨架，设计好了，后面写软件才省心。我用的是立创EDA，对新手非常友好。

2.1 系统框图与原理图设计

先画个系统框图理清思路，这样画原理图时就不会漏东西。

电源部分： 核心就是Type-C输入，TP4057负责充电，LDO输出稳定的3.3V给整个系统。这里有个小经验，第一版我用了6Pin的Type-C，后来发现Micro USB更便宜，第二版就换掉了。做产品，成本一分一毛都得省。

主控与传感器连接： STM32F030C8T6的I2C1（PB6=SCL, PB7=SDA）同时连接了T117传感器和OLED屏幕。这里注意，I2C总线上可以挂多个设备，每个设备有独立的地址。T117的默认地址是0x80（写）/0x81（读），OLED的地址通常是0x78或0x7A，通过电阻配置，不会冲突。 蓝牙模块KT6368A连接在STM32的USART2（PA2=TX, PA3=RX）上。

2.2 PCB布局与打样

画PCB是个细致活，要考虑电气性能、散热、装配等等。

• 板层：我用了4层板。因为板子有一部分很窄（放传感器探头），如果用2层板会太软，容易变形。4层板中间有完整的地层和电源层，信号质量也好很多。
• 板厚：常规1.6mm。如果想更结实，可以加厚到2.0mm，但打样费会贵一些。
• 尺寸：为了享受立创的免费打样优惠，我把板子尺寸控制在了10cm x 10cm以内。
• 装配孔：用了M3的螺丝孔，后来觉得有点大，M2其实就够了，还能更省空间。

提示：PCB上给电池连接预留了2.54mm排针，调试阶段非常方便，可以直接插拔，不用焊接。

3. 结构设计：让产品有个“家”

硬件板子做好了，还得给它穿件“衣服”。我用立创EDA的3D建模功能设计了外壳，虽然过程磕磕绊绊，但成就感满满。

3.1 3D外壳设计

作为3D设计新手，我的经验是：尺寸一定要算准！立创EDA的3D模型库很全，但有些元件的3D模型尺寸可能和实物有细微差别，最好自己核对一下。 比如我设计开关位置时，以为居中了，结果装上去发现拨杆太靠上，这就是因为没算准开关本体的尺寸。所以，画完图最好能用嘉立创的“三维预览”功能多看几遍。

3.2 前面板设计

前面板我直接在立创EDA里用2D绘图工具设计，然后发去制版。这里有个超级实用的技巧：你可以先把PCB板边框导出为DXF文件，然后导入到面板设计文件中作为参考线。这样，屏幕开孔、按键位置就能和PCB板上的元件严丝合缝地对齐了。

我做了两个版本：

1. 亚克力版本：硬度高，透光性好，但比较脆。
2. PET薄膜版本：柔软，可以带背胶直接粘贴，更有质感。

实物出来效果非常棒，有了外壳，立马就有了“产品”的感觉。

4. 软件驱动与程序设计

硬件准备就绪，接下来就是让芯片“活”起来。我使用STM32CubeMX初始化工程，用Keil 5进行开发。

4.1 程序设计思路

整个程序围绕低功耗和实时监测展开，主循环里主要干这几件事：

1. 电量检测：用STM32内部的ADC，通过DMA方式定时（每2秒）采集电池电压分压后的值，换算成电量百分比显示。为什么是2秒？因为1秒刷新太快，没必要，还耗电。
2. 蓝牙状态检测：蓝牙模块KT6368A会有一个连接状态引脚（我接到了PA1），单片机读取这个引脚就知道手机是否连上了，并在屏幕上显示“OK”或“NO”。
3. 温度读取：每2秒通过I2C去读取一次T117传感器的状态寄存器，检查一次温度转换是否完成。如果完成了，就把温度数据读出来。
4. 数据显示与发送：把电量、时间、温度实时显示在OLED上。如果蓝牙已连接，就把这些数据通过串口发送给蓝牙模块，广播出去。

4.2 核心驱动代码解析

这里重点讲讲最核心的温度传感器T117的驱动。OLED和蓝牙的驱动网上资源很多，可以直接移植。

首先，要理解T117的寄存器。我们在头文件里用枚举定义好所有重要的寄存器和配置命令，这样代码可读性会高很多。

// senser.h 头文件部分内容
typedef enum
{
    // 测温模式命令 (写入Temp_Cmd寄存器)
    CONTI_CONVERT = 0x00, // 连续测量温度
    STOP_CONVERT  = 0x40, // 停止测量温度
    SINGLE_CONVERT= 0xc0, // 单次测量温度

    // 测温频率配置 (Temp_Cfg寄存器部分位)
    FRE_1times  = 0x60, // 每秒1次
    FRE_2s      = 0x80, // 每2秒1次

    // 平均次数配置 (Temp_Cfg寄存器部分位)
    AVG_1  = 0xe7, // 平均1次，转换最快(2.1ms)
    AVG_32 = 0x18, // 平均32次，转换最慢(15.3ms)，精度更高

    // 低功耗模式
    OFF_PD = 0xfe, // 不进入低功耗
    ON_PD  = 0x01, // 进入低功耗
} I2C_CMD;

typedef enum
{
    Temp_lsb = 0x00,     // 温度值低字节
    Temp_msb = 0x01,     // 温度值高字节
    Status   = 0x03,     // 状态寄存器（重点！）
    Temp_Cmd = 0x04,     // 测温命令寄存器
    Temp_Cfg = 0x05,     // 配置寄存器
} REG;

关键点：状态寄存器 (Status) 它的第5位（bit 5）是“温度转换状态位”。当这位为0时，表示温度转换完成，可以读取了；为1时表示还在转换中。我们程序里就是靠查询这个位来判断能不能读温度。

初始化函数：

// senser.c
void T117_Init(void)
{
    // 1. 设置测温模式：连续测量，不开启加热
    T117_W_REG(Temp_Cmd, CONTI_CONVERT);

    // 2. 配置测量参数：每2秒测1次，32次平均，开启低功耗模式
    // 0x99 = FRE_2s (0x80) | AVG_32 (0x18) | ON_PD (0x01)
    T117_W_REG(Temp_Cfg, 0x99);

    // 3. 配置报警模式：这里我们不使用报警功能，将报警引脚配置为“测温完成标志位”输出
    T117_W_REG(Alert_Mode, 0x10);
}

初始化就是告诉传感器怎么工作。这里我配置成每2秒自动测量一次，并且做32次采样取平均，这样得到的温度值更稳定、更准确。同时开启低功耗模式，不测量的时候芯片几乎不耗电。

读取温度函数： 这是最核心的函数，把传感器读回来的两个字节数据，转换成我们熟悉的摄氏度。

// senser.c
uint8_t T117_R_TEMP(float *DAT)
{
    uint16_t rx = 0;
    uint8_t data = 0;

    // 1. 先读高字节 (地址0x01)
    if(T117_R_REG(0x01, &data)) return 1;
    rx = data;
    rx <<= 8; // 左移8位，为合并低字节做准备

    // 2. 再读低字节 (地址0x00)
    if(T117_R_REG(0x00, &data)) return 2;
    rx += data; // 合并成16位数据

    // 3. 数据转换
    // T117的输出是16位有符号整数，每1个单位代表1/256摄氏度
    // 0x0000 对应 0摄氏度，0x0100 对应 1摄氏度
    // 转换公式：温度 = 25 + (原始值 / 256)
    // 这里的25是一个偏移量，具体参考T117数据手册
    *DAT = (int16_t)rx; // 先转为有符号数
    *DAT = 25.0 + (*DAT) / 256.0;

    return 0; // 成功返回0
}

注意：公式 温度 = 25 + (原始值 / 256) 中的“25”是T117传感器特有的一个校准偏移值。不同型号、甚至不同批次的传感器这个值可能不同，一定要以你购买的传感器数据手册为准！

I2C底层读写函数： 我这里为了移植方便，用的是GPIO模拟I2C（软件I2C）。好处是不受STM32硬件I2C引脚固定的限制，想用哪个GPIO就用哪个。代码比较长，但逻辑很标准：起始信号->发送设备地址->发送寄存器地址->（如果是读）重新起始->读数据->停止信号。

4.3 主程序逻辑

主程序在 main.c 的 while(1) 循环中，按照之前的设计思路运行：

// main.c 主循环部分核心逻辑
while (1)
{
    // 1. 处理电量显示（每2秒由ADC DMA中断触发Flag=1）
    if(Flag)
    {
        Flag = 0;
        // ... 计算电池电压并转换为百分比 ...
        OLED_ShowString(0, 0, battery_percent_str, 8, 1);
        // ... 更新时间显示 ...
    }

    // 2. 检查并读取温度
    uint8_t status;
    if(T117_R_REG(Status, &status) == 0) // 读取状态寄存器
    {
        if((status & 0x20) == 0) // 判断bit5是否为0（转换完成）
        {
            float current_temp;
            T117_R_TEMP(&current_temp); // 读取温度值
            sprintf(temp_str, "%5.2fC", current_temp);
            OLED_ShowString(0, 7, temp_str, 16, 1); // 在OLED第7行显示温度
        }
    }

    // 3. 检查蓝牙状态并发送数据
    if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_1)) // PA1为高，表示蓝牙已连接
    {
        sprintf(s, "BT:OK");
        OLED_ShowString(18, 0, s, 8, 1);
        // 通过printf发送数据到串口（蓝牙模块）
        printf("T=%5.2fC\r\n", current_temp);
        printf("V=%6.3fV\r\n", battery_voltage);
    }
    else
    {
        sprintf(s, "BT:NO");
        OLED_ShowString(18, 0, s, 8, 1);
    }

    // 4. 刷新OLED屏幕
    OLED_Refresh();
    HAL_Delay(2000); // 主循环延迟2秒，与温度测量节奏同步
}

ADC DMA中断回调函数： 这个函数每2秒被触发一次，用于更新计时和触发电量计算。

void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)
{
    Flag = 1;          // 主循环中处理电量的标志
    second += 2;       // 总计时增加2秒
    HAL_ADC_Start_DMA(hadc, (uint32_t *)(&adc_value[0]), 4); // 重新启动ADC DMA采集
}

5. 效果验证与后续改进

程序烧录进去，组装好外壳，就可以测试了。我拍了两个视频放在B站，展示了温度测量和蓝牙数据传输的效果。

• 整体展示：可以看到OLED屏上实时显示温度、电量、运行时间和蓝牙连接状态。
• 蓝牙传输：用手机上的蓝牙调试APP（我用的叫“e调试”）或者电脑的蓝牙串口助手，都能稳定接收到设备发过来的温度和电量数据。

踩坑与改进：

1. 第一版功耗：带屏幕的版本虽然方便，但OLED屏比较耗电。所以我在设计第二版时去掉了屏幕，完全依赖手机APP查看数据，这样设备可以做得更薄，续航也更长。
2. 传感器焊接：T117是DFN封装，引脚在底部，没有引线伸出来，焊接需要一些技巧。建议用好的烙铁（比如刀头），配合助焊膏和热风枪，会容易很多。
3. APP开发：目前我用的都是通用的蓝牙调试工具。一个真正的产品还需要一个专用的手机APP，可以显示温度曲线、设置报警阈值等。这是我下一步要学习的方向。

这个项目从想法到实物，让我对嵌入式产品开发的完整流程有了更深的体会。硬件设计要考虑成本、可制造性；软件编写要兼顾功能、稳定性和低功耗；结构设计要注重用户体验。每一步都有挑战，但每一步解决后都充满乐趣。希望我的分享能给你带来一些启发，也欢迎你一起动手，做出属于自己的小设备。