外观
三、电路板设计
1 电路原理图
将STC32智能小车的第二章节电路原理中的电路进行整合,我们就得到了下图的整体电路设计图。
2 物料清单
在嘉立创 EDA 绘制逐梦壹号原理图时,可按照下表中的器件名称、封装及立创商城编号进行搜索设计,也可以自由选型,设计过程中如有疑惑可查看逐梦壹号原理图设计视频,以下物料清单仅供设计参考:
3 PCB设计
3.1 小车外形设计
完成电路原理图的设计之后那么下一步就来到了PCB设计环节。一辆帅气的四驱小车,那么必须拥有一个精致的车型。说到四驱小车,那就不得不说四驱车的典型代表-田宫四驱车。我们可以在网络上找到各式各样田宫四驱车的车型,选择一款喜欢的车型进行参照设计,如果你恰好会3D建模,还可以给自己的小车设计一个漂亮的外壳出来,打造属于自己独一无二的智能小车。
智能小车的外形可以在专业的CAD软件里面设计后将DXF软件导入到嘉立创EDA专业版里面作为板框层—即PCB的外形,也可以直接在软件里面根据自己的想法进行设计创造。
逐梦壹号的车型设计时参照了技小新四驱智能小车,结合电路结构特性设计而成,完美地将所有元器件合理地摆放在车体上,即使不加外壳也显得十分好看。具体设计方法请查看视频教程。3.2 PCB布局
在进行PCB设计一定需要注意的是布局的合理性,在有限的板子空间内放置电池、电机、核心板以及各种电路模块。布局合理性指的是输入输出接口能操作方便,各电路模块摆放在同一区域且摆放整理。
在对智能小车进行布局时只需要根据小车的功能区域进行摆放,四个电机分布在两侧,超声波模块放前面,光电循迹传感器靠近车头,电池盒和核心板位置放中间位置,电源及开关放车尾便于操作。这样一顿操作下来其实小车整体布局已经出来了,左右两翼可以根据电路情况摆放蓝牙模块以及蜂鸣器电路。总结下来就是先放核心器件,再摆放其它次要器件,器件布局时按各个电路模块放置,考虑电气特性,摆放整齐合理。详细布局流程与方法请观看视频:
3.3 PCB走线
一个好的布局相当于完成了PCB设计的一大半工作。在PCB走线时需将电源线适当加粗,网络线粗细程度为:GND线>电源线>信号线。在逐梦壹号智能小车设计中,主电源输入线宽为45mil,VCC及+5V网络线宽为30mil,常规信号线为15mil,电机驱动处使用80mil粗导线连接,提高导线过流与散热能力。
走线避免走直角,使用 45°角折线或者圆弧走线,走线以横平竖直为主,需要拐弯时拐角要小,保持走线的美观性。
3.4 整理与优化
PCB 走线完成后接下来进行下一步,整理与优化。这一个步骤需要像菜市场挑菜一样,细细检查,把一些可能存在的问题依次排除,最后在加上丝印标记以及 logo 就可以完成整个 PCB 的设计了,可根据以下步骤逐一优化 PCB:
(1)第一步:检查 DRC,根据提示解决 DRC 错误
DRC(设计规则检查)的检查在 PCB 设计里面尤为重要,为了避免走线遗漏以及走线太近等问题的出现,在完成 PCB 设计后需进行 DRC 检查。点击嘉立创 EDA 顶部工具栏的“设计”-“DRC 检查”,也可以使用快捷键“S”打开底部面板,选择 DRC,点击“检查 DRC”,检查出问题后点击问题的对象即可在PCB 中定位到错误的地方,根据报错解释进行修改即可。图14 的错误提醒就是忘记连接 GND 导线了,当然这个问题可以用敷铜功能快速解决。
(2)第二步:放大 PCB,逐步检查走线连接情况
这一步其实就是用鼠标滚轮放大 PCB,从电源输入部分再到单片控制电路逐一排查,对整体走线进行优化。需要检查的地方有:导线超过焊盘冒尖、导线折角过长、差分等长走线未对齐、焊盘出线方向不对、导线太细、导线间距太窄、电源走线不合理等基础问题,检查完毕后还需要对整体 PCB 进行添加泪滴操作,以加固焊盘与导线的连接,避免焊接过程中过热导致导线铜皮脱落。
(3)第三步:添加丝印及 logo 标识
走线优化完成便我们的 PCB 设计已经接近尾声了,为了让这份辛苦有一个好的收尾,丝印标记以及 logo 添加也是必不可少的。
逐梦壹号智能小车上需要外接一个蓝牙模块以及超声波模块,设计时需要留意是否有明显标记引脚功能,防止模块插反报废。接口位置标记后接下来需要对所有的元器件位号进行整理,位号摆放位置需一致,空间允许的情况下还可以把元件的参数也显示出来,在焊接时就显得十分方便了。最后再合适的位置加上自己喜欢的图案以及 logo,完成 PCB 的设计。