任务介绍

本次选择的任务是设计一款集成数字温度（或环境）传感器的采集模块，通过数字接口直接读取传感器值，为后续测量或控制系统提供数据源。基本要求：

1. 至少集成一种数字温度传感器（DS18B20、BME280、SHT30 等）
2. 数字通信接口（I2C/SPI/1-Wire 至少一种）
3. 板载3.3V或5V供电，含去耦电容
4. 提供MCU接口（含必要的上拉电阻）
5. 板载工作指示LED

设计思路

本次推荐了几种度采集芯片，实际上还有很多类似的传感器，通过对性能参数的对比，我们选择了BME280作为本次设计的主要传感器，其测量的参数最多。

我们这次通过对本次任务的分析和本次活动的走势，觉得需要选择一种比较通用的接口，目前正在看的一个开发板上的PMOD接口进入了视线，后续准备都选用这个接口了。

模块介绍

本次设计的模块主要基于BME280进行设计，BME280是一款非常流行的小型环境传感器，它能够同时测量温度、湿度和气压，广泛应用于智能家居、气象监测、无人机和可穿戴设备等领域。它体积小巧，功耗低，非常适合电池供电的移动设备。温度测量范围大约在-40到85摄氏度之间，精度可以达到±1°C，湿度测量范围在0%到100%相对湿度，精度约为±3%，气压测量范围约300到1100 hPa，精度可达±1 hPa。BME280内部采用了高精度的传感元件和先进的信号处理算法，能够将原始电信号转换为稳定、可用的数字数据，支持I2C和SPI两种通信方式，方便与各种微控制器或开发板连接。使用时，它能够实时采集环境信息，并且由于传感器体积小、抗干扰能力强，即使在复杂环境下也能提供可靠的数据。此外，BME280具有校准数据存储功能，可以在出厂时进行标定，确保长期使用的精度和稳定性。总体来说，BME280是一款高性价比、操作简单、功能全面的环境传感器，非常适合需要实时监测温度、湿度和气压的各类电子项目。

BME280芯片DigiKey链接：https://www.digikey.cn/zh/products/detail/bosch-sensortec/BME280/6136306

原理图和PCB模块介绍

基于BME280环境传感器设计的PMOD标准接口电路，核心依托博世BME280集成温湿度、气压三合一传感芯片实现高精度环境数据采集，电路左侧VCC供电支路串联10K限流电阻搭配LED1电源指示灯，可直观反馈模块供电状态，电源引脚旁并联100nF与1uF电容组成滤波网络，有效滤除电源纹波保障传感器供电稳定性，SCL、SDA两条I2C通信总线分别通过10K上拉电阻R2、R3连接电源，确保I2C通信电平稳定可靠，电路右侧搭载两路完全一致的PMOD标准接口，完整引出SCK、SDA等通信与控制引脚（本次通信使用I2C接口），支持多传感器并联扩展，，适配各类支持PMOD接口的嵌入式开发平台，无需复杂接线即可快速完成环境感知功能的原型搭建，整体电路简洁规范，完全符合PMOD外设模块的设计规范，兼顾了使用便捷性与功能扩展性。

原理图

PCB

PMOD-BME280的环境传感器模块PCB，整体采用紧凑的矩形布局，将核心BME280传感芯片放置在板面中心区域，四周预留充足的通风空间，避免周边器件的热传导与热辐射干扰温湿度、气压的测量精度，板上搭载J1、J2两路标准12针PMOD接口，完整引出电源、I2C通信所需的全部引脚，完全符合PMOD外设接口规范，可直接适配各类支持PMOD标准的嵌入式开发平台，电源路径上布置的C1、C2滤波电容就近贴近芯片电源引脚，搭配R1、R2、R3、R4完成通信上拉与电源限流配置，左侧板边设置的LED1电源指示灯可直观反馈模块供电状态，PCB走线按信号特性规划路径，减少信号反射与电磁干扰风险，整体铺铜连通GND网络，进一步提升板级抗干扰能力，兼顾了测量精度、通信稳定性与使用便捷性，非常适合物联网环境监测、嵌入式原型快速验证等场景使用。

3D效果图

模块主要性能指标和管脚定义

主要性能指标

管脚定义

通信接口（主）：

板上设置及标识

心得体会

本次参与项目的开发实际上有很多优秀的参考设计可以参考，也希望可以学习这个优秀设计的内容，最终选择的PMOD接口，后面也准备一直使用这个接口进行设计，多设计点兼容的模块，也进而锻炼自己的硬件设计能力和PCB的绘制能力，通过不断的模块化的设计可以尽可能多的接触更多的新器件，在了解其基本特性的前提下，学习使用他们，这是一次非常不错的机会，加油！