⚙️ 制氧机主控板硬件设计
从零到量产
📘 30章 · 完整目录
01
需求分析与规格定义
制氧机工作原理、主控板功能需求、关键性能指标（流量、浓度、噪音）、法规符合性（ISO 13485, IEC 60601）
02
系统架构设计
主控板硬件框图、电源树设计、信号流分析、MCU选型策略（STM32 vs 国产MCU）
03
核心器件选型
MCU选型（性能、外设、成本）、传感器选型（流量、压力、温度、氧浓度）、执行器选型（电磁阀、压缩机、风扇）
04
电源电路设计
AC-DC模块选型、DC-DC降压电路（LDO vs Buck）、电源滤波与去耦、上电时序与浪涌保护
05
MCU最小系统设计
晶振电路、复位电路、Boot模式配置、SWD调试接口、GPIO分配原则
06
传感器接口电路
模拟量采集（运放、ADC）、数字接口（I2C、SPI、UART）、信号调理与滤波、抗干扰设计
07
执行器驱动电路
电磁阀驱动（MOS管、续流二极管）、压缩机驱动（继电器/固态继电器）、风扇驱动（PWM调速）
08
人机交互接口
按键输入（矩阵键盘/独立按键）、LED指示（GPIO直驱/移位寄存器）、蜂鸣器驱动、OLED/LCD显示接口
09
通信接口设计
RS232/RS485通信、CAN总线接口、Wi-Fi/蓝牙模块选型与接口、USB接口（CDC/DFU）
10
安全与保护电路
过流保护、过压保护、反接保护、温度保护、看门狗电路
11
电磁兼容性（EMC）设计
PCB布局布线原则、滤波与屏蔽、接地策略、ESD防护
12
原理图设计（上）
EDA工具选择（Altium Designer vs KiCad）、原理图库创建、原理图绘制规范、网络标号与层次化设计
13
原理图设计（下）
电源树绘制、MCU及其外围电路绘制、传感器与执行器电路绘制、接口与保护电路绘制、ERC检查
14
PCB布局设计
PCB叠层设计、元器件布局原则（电源区、模拟区、数字区）、热管理布局、接口与连接器布局
15
PCB布线设计
关键信号布线（电源、高速、模拟）、差分对布线、地平面设计、过孔与走线宽度计算
16
PCB设计检查与输出
DRC检查、DFM检查、Gerber文件生成、BOM清单整理、装配图输出
17
PCB打样与焊接
PCB打样流程、钢网与SMT贴片、手工焊接技巧、BGA焊接注意事项
18
硬件调试（上）
上电前检查（万用表测短路、阻抗）、电源调试（电压、纹波、上电时序）、MCU最小系统调试（晶振、复位、SWD）
19
硬件调试（下）
传感器调试（数据读取、校准）、执行器调试（驱动波形、负载测试）、接口调试（通信、显示）
20
固件开发环境搭建
IDE安装与配置（Keil/IAR）、工程模板建立、链接脚本配置、烧录与调试工具（J-Link/ST-Link）
21
底层驱动开发（上）
GPIO驱动、定时器驱动（PWM、输入捕获）、ADC驱动（DMA模式）、UART驱动（中断/DMA）
22
底层驱动开发（下）
I2C驱动（模拟/硬件）、SPI驱动、看门狗驱动、Flash读写驱动
23
传感器驱动开发
流量传感器驱动、压力传感器驱动、氧浓度传感器驱动、温度传感器驱动
24
执行器控制算法
电磁阀PID控制、压缩机恒速/变速控制、风扇温控调速、氧浓度闭环控制
25
系统状态机与逻辑
系统状态定义（待机、运行、报警、待机）、状态切换逻辑、报警处理逻辑、用户交互逻辑
26
系统联调与测试
硬件与固件联调、功能测试（制氧、浓度、流量）、性能测试（噪音、功耗、温升）、可靠性测试（老化、振动）
27
EMC测试与整改
辐射发射测试、传导发射测试、静电放电（ESD）测试、电快速瞬变脉冲群（EFT）测试、整改措施
28
安规测试与认证
IEC 60601-1（安全通用要求）、IEC 60601-1-2（EMC）、ISO 80601-2-69（制氧机专用）、FDA 510(k) / CFDA 注册
29
小批量试产与工艺优化
试产流程、SMT工艺优化、测试工装设计、生产文档输出（SOP、检验标准）
30
量产管理与持续改进
供应商管理、来料检验、生产过程控制、不良品分析、设计迭代与版本管理