一、所选任务介绍

本次项目选择的任务为“数字温度/环境传感器采集模块”，核心目标是设计一款集成数字环境传感器的采集模块，通过标准数字接口直接读取传感器数据，为后续测量或控制系统提供可靠的数据源。
根据任务要求，模块需满足以下核心指标：
1. 至少集成一种数字温度/环境传感器，可选型号包括DS18B20、BME280、SHT30等；
2. 支持I2C、SPI或1-Wire等标准数字通信接口；
3. 支持3.3V或5V供电，并配置必要的去耦电容；
4. 预留标准MCU接口，并配置必要的上拉电阻；
5. 搭载工作状态指示LED；
6. 主要器件均在DigiKey官网有货且正常售卖，保证可采购性与可生产性。
这类模块在环境监测、智能家居、工业控制、物联网终端等场景中应用广泛，可实现对环境温度、湿度等关键参数的实时采集与反馈，是后续控制逻辑实现的基础环节。

二、设计方案介绍

本次设计选用SHT30数字温湿度传感器作为核心采集单元，该传感器通过I2C接口与MCU通信，满足任务对数字通信接口的要求。模块整体采用5V供电，板载去耦电容保证电源稳定性，I2C总线配置上拉电阻以保证信号完整性，同时预留标准4pin排针接口，兼容主流MCU的I2C接口定义，方便直接对接开发板。模块搭载电源/工作状态指示LED，直观反馈模块供电状态。
板上资源框图

三、模块主要芯片介绍

本次设计的核心器件为SHT30-DIS-B2.5KS数字温湿度传感器，以下为详细介绍：
1. 芯片型号：SHT30-DIS-B2.5KS
2. 核心功能：SHT30是一款高精度、低功耗的数字温湿度传感器，集成了温度和湿度测量单元，支持I2C数字通信接口，可同时输出温度和湿度数据，适用于各类环境监测场景。
3. 关键参数：
温度测量范围：-40℃ ~ 125℃，精度±0.3℃；
湿度测量范围：0% ~ 100% RH，精度±2% RH；
供电电压：2.4V ~ 5.5V，支持本次设计的5V供电；
通信接口：标准I2C接口，最高通信速度可达1MHz；
封装形式：DFN-8，体积小巧，适合紧凑型PCB设计。
4. DigiKey采购链接：[SHT30-DIS-B2.5KS 在DigiKey官网的页面](https://www.digikey.com/en/products/detail/sensirion-ag/SHT30-DIS-B2.5KS/7766770)
其他辅助器件均为通用型号，在DigiKey均有充足货源：
电阻：330Ω、4.7kΩ 0805贴片电阻；
电容：100nF 0805贴片陶瓷电容；
LED：KT-0805W贴片LED；
接口：SIP4排针。

四、原理图和PCB设计介绍

1. 原理图设计说明

供电电路：模块通过外部5V供电，电源端配置100nF去耦电容（C1），滤除电源纹波，保证传感器供电稳定；
通信电路：SHT30的I2C总线（SCL、SDA）各配置一个4.7kΩ上拉电阻（R2、R3），匹配I2C总线标准，保证信号的高电平稳定性；
状态指示电路：电源端串联330Ω限流电阻（R4）和LED1，当模块上电时LED点亮，直观反馈供电状态；
接口设计：预留SIP4排针接口，引脚定义为5V、SCL、SDA、GND，与主流MCU的I2C接口定义兼容，方便直接连接。

原理图截图如下：

2. PCB设计说明

板型与尺寸：采用方形PCB设计，尺寸小巧，适合嵌入各类终端设备；
布局优化：核心芯片SHT30布置在PCB中央，靠近接口位置，缩短I2C走线长度，减少信号干扰；去耦电容紧邻传感器电源引脚放置，保证滤波效果；
走线设计：电源线和地线采用加宽走线，降低压降和干扰；I2C信号线走直线，避免过孔和锐角，保证信号完整性；
封装与工艺：所有器件均采用0805贴片封装，便于焊接和批量生产；3D视图如下，整体布局紧凑合理，无器件干涉问题。
PCB截图：

3D渲染图：

五、模块主要性能指标和管脚定义

1. 主要性能指标

2. 管脚定义（SIP4接口）

六、心得体会

本次Make Blocks阶段1的数字温湿度传感器采集模块设计，让我完整经历了从任务理解、器件选型、原理图设计到PCB布局的全流程实践，收获颇丰。
首先，在器件选型环节，我重点关注了SHT30的参数匹配性和可采购性，通过DigiKey官网确认了所有核心器件的库存与供货状态，确保设计方案具备可落地性，也深刻体会到工业设计中“器件可采购性”是非常关键的一环。其次，在原理图设计中，我对I2C总线的上拉电阻、电源去耦电容的配置逻辑有了更直观的理解，明白了这些看似简单的外围电路，是保证传感器稳定通信和工作的基础。
在PCB设计过程中，我学会了如何通过合理布局缩短信号线长度、优化走线来减少干扰，也体会到了电源和地走线加宽、去耦电容靠近芯片放置等细节对电路稳定性的影响。同时，通过3D渲染视图检查器件干涉问题，也让我养成了兼顾电气性能和机械结构的设计习惯。
本次设计也让我意识到，从理论到实际的转化过程中，还有很多需要打磨的细节，比如后续可以考虑增加地址选择电路，实现多个传感器的级联使用；也可以在PCB上预留更多测试点，方便后续调试。整体而言，这次项目不仅巩固了我的电路设计基础，也让我对工业级模块设计的严谨性有了更深的认识，为后续阶段的项目开发打下了坚实的基础。