Modern Device線上零組件銷售平臺(tái)的開發(fā)者保羅?巴德格（Paul Badger）設(shè)計(jì)了「The Really Bare Bones Board（簡稱RBBB）」開發(fā)板和它的電路原理圖（Schematic）。這對于一個(gè)實(shí)用的Arduino類開發(fā)板來說幾乎已經(jīng)很足夠了，而且一旦你在EAGLE上畫好了電路原理圖，就可以很輕松的將它與其他設(shè)計(jì)合并。

 

要設(shè)計(jì)印刷電路板有很多工具可以選擇用，像是開放原始碼軟件「KiCAD」或是各式各樣的網(wǎng)路線上服務(wù)。在開放原始碼硬件社群中最受到喜愛的軟件是CadSoft的「EAGLE」。

 

在這篇文章里，你將會(huì)學(xué)習(xí)到如何使用EAGLE這個(gè)軟件來做基本的印刷電路板設(shè)計(jì)和制作ATmega微控制板的基本核心。

 

零件清單

?　電阻 , 10K 1/8W

?　電解電容, 47μf (2)

?　電阻 , 1K 1/8W

?　瞬時(shí)按鈕開關(guān)

?　陶瓷電阻, 16MHz

?　ATmega328P微控制器IC, ATmega 328P

?　IC插座，28針腳 (非必要)

?　二極體, 4005

?　低壓降線性穩(wěn)壓器(LDO), L4931

?　電源插座

?　1×6排針

?　陶瓷電容, 0.1μf (2)

 

工具清單

?　能連上網(wǎng)路的Windows、Mac或Linux電腦

?　Cadsoft EAGLE單機(jī)版PCB設(shè)計(jì)軟件

?　RBBB EAGLE 零件資料庫

注釋：RBBB的零件清單如上所示，但你不必真的需要有零件在手，就可以跟隨下面的設(shè)計(jì)教學(xué)。

JeeLabs的尚?克勞德?威普樂（Jean-Claude Wippler）以RBBB為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)出JeeNode，JeeNode使用不同的排針并加裝了SPI無線端口以提供無線傳輸使用。
 

使用EAGLE

EAGLE是一個(gè)集合多種程式的軟件套件，每一個(gè)功能都有對應(yīng)的設(shè)計(jì)過程。這次我們將會(huì)把注意力放在「電路原理圖編輯器（Schematic Editor）」和「電路板編輯器（Board Editor）」上；其他的模組還包括自動(dòng)布線器（Autorouter）、元件編輯器、CAM處理軟件（CAM Processor，用來建立機(jī)械加工用的檔案）和一個(gè)編寫用戶端程式語言（User Language Programs）的界面。

 

我們可以從元件庫中選取要用的元件，每一個(gè)元件都會(huì)有兩種圖示，分別給電路原理圖和電路板使用。由于大部分的元件都來自不同的元件資料庫（packages），而EAGLE的元件庫允許不同的封包連結(jié)相同的元件圖示，為了簡化過程，我們做好了一個(gè)包含這次設(shè)計(jì)所需元件的RBBB資料庫 ，等之后你熟悉了設(shè)計(jì)的過程，另一個(gè)SparkFun資料庫將會(huì)是一個(gè)很好的跳板來開拓你的視野。

 

EAGLE設(shè)計(jì)的工作流程

I.     設(shè)計(jì)和尋找素材：找零件、詳讀規(guī)格、下載需要的東西和描繪藍(lán)圖。

II.    電路原理圖設(shè)計(jì)：用信號線連接各個(gè)元件。

III.   電路規(guī)則檢查（ErC）： 使用人工智慧（AI helper）來檢驗(yàn)電路上的錯(cuò)誤。

IV.  電路板設(shè)計(jì)：將設(shè)計(jì)元件置入電路板，并設(shè)計(jì)真實(shí)的電路來連接它們。

V.   設(shè)計(jì)規(guī)則檢查（DrC）： 使用人工智慧來檢驗(yàn)設(shè)計(jì)上的錯(cuò)誤。

 

建立Gerber檔和drill檔： 使用CAM處理軟件來建立機(jī)械加工用的檔案。

1.   開始制作

首先請從Cadsoftusa.com網(wǎng)站下載EAGLE Light Edition，并在moderndevice.com/downloads下載RBBB元件資料庫 ，將封包放入EAGLE程式資料匣中的lbr資料匣里。

 

EAGLE將CAD繪圖用顏色來區(qū)分不同功能的圖層。在「電路原理圖編輯」的視窗里，元件圖示在「符號圖層（Symbols layer）」，它的標(biāo)示會(huì)在「名稱圖層（Names layer）」或「數(shù)值圖層（Values layer）」，而網(wǎng)絡(luò)連接（Net）則在「網(wǎng)路圖層（Net layer）」，你可以透過檢視（View Menu）來顯示或隱藏這些圖層。

 

小祕訣：請時(shí)常檢查你的工具列來確認(rèn)是否繪制在對的圖層上。

1.1 打開電路原理圖編輯器，并選擇「檔案（File）」→「新增檔案（New）」→「電路原理圖（Schematic）」。你會(huì)得到一個(gè)警示訊息「目前不會(huì)執(zhí)行任何自動(dòng)正反向標(biāo)注（no forward/backward annotation will be performed.）」，由于在一般的情況下你會(huì)同時(shí)開啟電路原理圖和電路板編輯器來讓它們同步化，所以這個(gè)訊息只是要告訴你還尚未打開電路板檔而已。

 

1.2 選擇「新增（Add）」工具，把RBBB元件資料庫里的Frame元件置入構(gòu)圖紙上，這并非必要，但這步驟很簡單，并可以讓你在之后繪制電路原理圖時(shí)不用一直調(diào)整屏幕的大小。
 

2.    電源回路

這5個(gè)元件負(fù)責(zé)接受直流電源輸入并輸出一個(gè)沒有雜訊的5V電源。

 

正中央的圖示是一個(gè)電壓調(diào)整器，電壓調(diào)整器最重要的規(guī)格是輸出電壓（output voltage）、最大輸出電流（maximum output current）和最小電壓差（dropout voltage，輸入和輸出電位的最小差值）。L4931電壓調(diào)整器的最小電壓差僅僅0.4V，所以讓它從6V的輸入端（來自4顆3號電池）輸出5V是非?？煽康?。它的供應(yīng)電流可高至250mA，用來應(yīng)付大部分的微控制器應(yīng)用是非常足夠的。

 

使用兩個(gè)電解電容用來過濾電壓輸入端的雜訊，并在必要時(shí)代替沒電的電池和提供脈沖電壓。L4931建議使用至少2.2μF以上規(guī)格的濾波電容。我們這次的電路板是使用高達(dá)47μF的電容，這應(yīng)該完全足以用來應(yīng)付最糟糕的電池供應(yīng)設(shè)備。

 

電源插座可能看起來很大，但這正是人機(jī)界面中一項(xiàng)重要的決定­：它可以很輕易的提供給一般的變壓器使用，我們將會(huì)把它安裝在電路板上，讓你可以在不需要時(shí)拿掉它，并提供一個(gè)雙針腳的輔助接頭來當(dāng)作選擇性的電源線。

 

幾乎所有的功率二極體都有短路的保護(hù)機(jī)制，我們使用常見的4005二極體，它的額定電流為1A，使用并聯(lián)的方式來預(yù)防意外接錯(cuò)的反向電源。有些其他的設(shè)計(jì)會(huì)使用串連的方式來連接，但這樣會(huì)讓我們需要額外再提供0.7V的電壓，假如我們想使用6V的電源，這樣會(huì)無法負(fù)荷。

 

經(jīng)驗(yàn)法則

?　小圓點(diǎn)表示相交的兩條信號線是有連接的；沒有小圓點(diǎn)則表示它們只是重迭而已。

?　使用柵格（Grid）工具，并將它的尺寸設(shè)定在0.1inch（100 mil），因?yàn)樽畛７傅腻e(cuò)誤就是兩條看起來有相交但其實(shí)并沒有連線。

?　每一條線（網(wǎng)絡(luò)連接或是信號線）都有獨(dú)立的名稱，就算在畫面上它們并沒有相鄰，所有名稱相同的信號線都會(huì)自動(dòng)連線在一起，這個(gè)功能非常方便。假如你有很多元件都需要用連接的方式來連線，那畫面肯定是一團(tuán)亂。

?　每一個(gè)元件都應(yīng)該要有一個(gè)顯而易見的名稱和量值，你會(huì)需要移動(dòng)標(biāo)簽來讓它們清晰易辨；運(yùn)用分離（Smash）工具讓標(biāo)簽從元件上分離，并可以移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)到它們適當(dāng)?shù)奈恢谩?/div>

深圳宏力捷推薦服務(wù)：PCB設(shè)計(jì)打樣 | PCB抄板打樣 | PCB打樣&批量生產(chǎn) | PCBA代工代料