基于STM32的物联网环境监测与远程控制系统实训套件-淘宝网任务3 PCB版图设计一、任务描述基于任务2完成的基于STM32F103C8T6的物联网环境监测与远程控制系统原理图使用嘉立创EDA完成PCB版图设计完成元器件布局、布线、覆铜、DRC检查与生产文件输出保证电路电气稳定、结构合理可直接打板生产。二、任务目标1.知识目标1掌握PCB双层板设计规范、布线规则与工艺要求。2熟悉STM32最小系统、无线模块、传感器的PCB布局要点。3掌握电源、地线、I²C、串口、单总线的PCB布线技巧。4理解覆铜、过孔、丝印、尺寸标注的设计规范。5掌握嘉立创EDA导出Gerber、BOM等生产文件的方法。2.能力目标1能完成原理图网络表导入与元器件封装核对。2能按功能分区完成PCB元器件合理布局。3能规范完成电源线、地线、信号线布线解决干扰问题。4能执行PCB-DRC检查并修正短路、间距、封装等错误。5能输出完整打板文件适配焊接与生产。3.素质目标1养成先布局后布线、先电源后信号的设计习惯。2建立电磁兼容EMC设计意识降低模块干扰。3提升PCB问题排查与生产适配能力。三、任务重难点1.任务重点1双层板布局MCU居中、电源靠边、模块分区。2电源地线3.3V加粗、GND大面积覆铜。3关键信号I²C、串口、单总线短、直、等长。4封装匹配与间距满足嘉立创生产工艺。5丝印清晰、标号完整、便于焊接调试。2.任务难点1ESP-01S射频干扰抑制远离晶振与传感器。2GY-302与OLED共用I²C的通信稳定性。3多模块供电电流分配避免电源压降。四、知识准备1.PCB基础规则板层双层板Top/Bottom线宽电源≥20mil、地线≥30mil、信号≥10mil间距线与线/过孔≥8mil过孔0.3mm孔径、0.6mm焊盘2.模块PCB要求ESP-01S底部禁止布线远离晶振I²CSDA/SCL平行等长上拉电阻靠近主机DHT11DATA线短直上拉靠近传感器USB供电稳压芯片就近滤波地线加粗走线口诀顶层横走底层竖走打Via换层过孔双击鼠标左键。3.嘉立创工艺FR-4板材、1.6mm板厚、绿色阻焊、1oz铜厚1oz指的就是1盎司的铜均匀覆盖在1平方英尺的面积上所形成的厚度。五、任务实现任务3.1 导入网络表与封装检查1.打开任务2原理图点击“设计”→“更新/转换原理图到PCB”。2.核对封装STM32F103C8T6、ESP-01S、0.96OLED_4P、USB_TYPE-C-6P、GPIO扩展、串口调试、LED灯、光照传感器模块、温湿度传感器模块。3.修正缺失/错误封装确保网络完整。任务3.2 元器件布局按功能分区布局1.供电区USB_TYPE-C-6P→板边2.核心区STM32F103C8T6→板中心3.无线区ESP-01S→板角远离晶振4.传感区DHT11、GY-302→板边5.显示区OLED→板上侧6.控制区LED、调试口→合理分布任务3.3添加板框1.绘制板框点击“放置”→“板框”→“矩形”添加3500mil×2410mil的板框。2.板角加4个安装孔点击“放置”→“挖槽区域”→“圆形”在四角放置四个64mil的固定螺丝孔。任务3.4 PCB布线1.电源线5V/3.3V线宽20~30mil就近连接。2.地线GND统一连接≥30mil数字地单点共地。3.信号线≥10mil串口短直、远离电源I²C平行等长、≤10cm单总线避免绕行禁止90°直角、禁止跨地分割、禁止ESP-01S底部走线。任务3.5覆铜与过孔、泪滴1.分别切换至顶层Top Layer和底层Bottom Layer执行“放置”→“铺铜区域”→“矩形”各放置一个铺铜区域网络均设置为GND。2.执行“放置”→“过孔”在铺铜区域内(主控芯片的电源引脚旁或电源接口附近)合理放置接地过孔连通顶层与底层GND铺铜提升电路抗干扰能力和散热效果。3.执行“工具”→“泪滴”。泪滴可以加固焊盘与导线的连接点防止在焊接或反复插拔时因应力导致导线断裂。任务3.6 丝印优化1.丝印不遮挡焊盘、方向统一。2.标注接口串口调试、LED灯、GPIO扩展引脚等。任务3.7 DRC检查1.执行“设计”→“检查DRC”。DRC设计规则检查会帮你自动找出所有违反电气规则的地方比如导线间距过近、有未连接的网络等。2.修正短路、断路、线宽、间距、封装冲突。确保0错误0警告。任务3.8 导出文件并制板1.生成Gerber文件点击“文件”→“导出”→“PCB制板文件(Gerber)”。Gerber文件是PCB工厂的通用“语言”包含了电路板的所有图层信息。2.下单制板将生成的Gerber文件打包上传到嘉立创官网的下单系统选择你需要的板子数量、颜色等参数就可以等待收货了。