外观
三、电路板设计
1 原理图设计
1.1 新建工程
打开嘉立创EDA专业版,创建新工程并命名为【单片机】基于51单片机的心形流水灯设计,将原理图文件命名为SCH_心形流水灯设计。根据以下电路进行绘制电路原理图。
1.2 器件选型
在本项目的元器件选型中,所有元器件可直接在嘉立创EDA的元件库中进行搜索。如果对元器件不熟悉,也可以通过复制物料中的商品编号进行搜索(每一个元器件在立创商城都有唯一的商品编号),如果出现物料缺货情况,亦可选择其他可替换物料,通过以上电路的分析,相信聪明的你对各个元器件在电路中的作用有所了解,那么更换个别物料也不会影响到电路的工作性能的,了解电路工作特性后,电路选型也就变得简单了。
1.3 物料清单
2 PCB设计
完成原理图设计后,经过检查电路与网络连接正确后点击顶部菜单栏的 “设计 ”→ “原理图转PCB”(快捷键为Alt+P),随即会生成一个PCB设计界面,可先暂时忽略弹出的边框设置,然后将PCB文件保存到工程文件中,并命名为:PCB_心形流水灯设计。
2.1 边框设计
心形边框由一个矩形(正方形)和两个半圆形(圆心角180°)组成。定义圆弧的半径为R,则板子尺寸为:宽 3.41R,高3.12R。
在绘制PCB前需根据个人意愿以及元器件数量所占空间确定PCB的形状及边框大小,风格样式可自由发挥,但尽量控制在10cm*10cm之内,这样就可以到嘉立创免费打样啦~,下面介绍一下心形图案绘制步骤:
第一步:圆形在绘图区里画出两个半径相等并且相切的圆形;
第二步,画好圆形之后再选择直线,我们以圆的切点为起点向下画出一条直线;
第三步,画好直线之后我们按下空格键在直线取一点,分别向这两个圆形引切线;
第四步,画好切线之后,修剪掉不必要的线,这样一个心形图案就绘制好了;
第五步,对心形图案进行修改,留出TYPE-C接口位置。
大家也可以直接复制我们的参考边框。
2.2 PCB布局
在绘制完板框外形后,接下来进行PCB设计的第二步,对元器件进行分类和布局,分类指的是按照电路原理图的功能模块把各个元器件进行分类,图中有很多按键和对外的接口,这里需要我们用到嘉立创EDA所提供的布局传递功能,首先确保PCB工程已保存到原理图文件的同一个工程文件夹中,然后框选原理图中的某一电路模块,比如选中主控电路,然后点击顶部菜单栏中的 “工具” → “布局传递”(快捷键为Ctrl+Shift+X),PCB页面所对应的元器件就好进行选中并按照原理图布局进行摆放, 使用这个方法将各个电路模块进行分类后依次摆放在前面所放置的边框中。
在布局的时候注意摆放整齐,可根据飞线的指引进行摆放,按照原理图信号的流向和器件连接关系进行摆放,是可以把原理图器件摆放非常整齐的,在布局的过程中注意接口位置。 在该项目的布局中提供以下几点参考建议:
1、TYPE-C接口放置在预留的心形边框处;
2、晶振底部尽量不要走线,靠近对应IO引脚,减少干扰;
3、将LED灯围绕心形灯进行摆放,主要不要太靠近板框;
4、板子比较简单,可以去除一部分丝印显得更简洁美观。
2.3 PCB走线
接下来进行PCB设计的第三步:PCB走线,全称为印刷电路板布线(PCB LAYOUT)。由于电路板有顶面与底面两个面,在PCB走线也就可以分为顶层和底层走线,其中顶层走线默认是红色线,底层为蓝色线,也可按照个人喜好设置其他颜色,走线也就是在电路板中按照飞线连接导线,将相同的网络连接起来即可。
首先选择层与元素中要走线的层,然后点击导线工具进行连线(快捷键为W)。看似简单的连连看,其中需要我们耐心的进行调整,元器件的摆放布局也会影响走线的难度,所以还需要在走线过程中进一步调整布局,进一步优化。前面所介绍的PCB布局相当于是在给走线做铺垫,布局好了走线也就自然顺畅了。该项目的走线中提供以下几点参考建议:
①电源线设置为25mil,信号线设置为15mil宽度;
②走线以顶层走线为主,走不通的可以切换到底层进行连接;
③走线过程中优先走直线,需要拐弯的地方以圆弧拐弯或钝角为主;
④最后加上泪滴,添加丝印标记该按键功能以及接口功能;
2.4 铺铜与丝印
PCB 走线画完后进行铺铜,就可以连接好 GND 网络。丝印字符遵循从上往下从左到右的原则。对拨动开关、电源指示灯和按键等加上丝印标注说明,在板子加上工程名称与LOGO注释。