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第四节 绘制第一张电路图
做任何事，如果有模板和参考路径会变得简单
电子元器件选型方式
- 从立创商城搜索到电子元器件后，用销量先筛选，依次观察的顺序是销量、库存、价格。
查询添加主要电子元器件
- 学习阶段，大家对器件是陌生的，所以可以不用多做考虑，这里会列出详尽的思路和方案，一步步跟随完成它，完成后器件功能和其他细节会自然的掌握。
模块器件列表
| 序号 | 模块 | 主要电子元器件 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 1 | 自动控制模块 | STC89C516RD+40I-PDIP40 | 单片机核心 控制其他部分运行, 单片机型号选型要注意完整性，可能错一位数字会是完全不同的芯片 |
| 2 | 电源模块 | 锂电池 18650 1200mAH 充电芯片 TP5400 |
可充电锂电池作为控制部分电源 此部分实际可以用ACDC模块替代，直接从市电取电，但考虑到初学者安全，减少强电环节，采用电池 |
| 3 | 断电开关模块 | 继电器 松乐 SRD-05VDC-SL-C |
继电器的供电是可以改变的，但是设计思路是尽量减少电压的种类，所以电源模块用锂电池可以升压到5V 就用5V继电器，如果是ACDC就可以用12V或5V，12V 继电器更常用。 |
| 4 | 加温模块 | 电水壶，加热棒，加温设备 | 安全期间不建议用独立加热棒，直接用烧水壶 设计时考虑带输出插座或插排，可以接不同的加热设备 |
| 5 | 感温模块 | NTC DS18B20 |
常用两种感温传感器，一个是NTC（编程麻烦），一种是单总线芯片 编程简单，对电路设计来说都是简单的，区别在于单片机程序复杂性。为了掌握更多知识，不做选择，两种模块都预留接口 |
| 6 | 显示模块 | 两位数码管 TM1637 | 数码管有两种驱动方式，如果单片机引脚数够，可以直接驱动，如果不够用数码管驱动芯片，根据自己的板子大小可以考虑换大一些的数码管 |
| 7 | 按键模块 | 轻触式按键 | 按键很多种 轻触式 弹簧式 卧式 立式等等 根据个人爱好选择 |
准确的获取电子元器件符号
许多公司开始启用ERP系统，也就是把公司内的文档资源全部用电脑化的方式存储、管理（形成数据库）。这其中最重要的一步是，创建或者找到一份编码规则文件，给各个资源进行编号，并且要保证每一个资源的编号唯一性。
编码规则实际上有两大争论，一个是一位位的都要有其含义，这部分编码专家认为，这样可以通过编码很快的进行分类整理。例如 XD100K0805F001 代表型号是100K 1% 0805的电阻
| 分类号 | 含义 |
|---|---|
| XD | 潍坊向导科技创新有限公司简写 |
| 100K | 电阻值为100K |
| 0805 | 封装形式 |
| F | 电阻精度 |
| 001 | 流水码 |
另一种是全部用流水码，只要能给物料唯一编码就可以。
也就是上面100K 1% 0805的电阻 如果编号是00050，如果有新物料进公司，就编码为00051…
看起来第一种直观感觉非常好，但是仅适用于物料比较少时好用。第二种可以适应大批量物料。
原因是第一种需要庞大的编码系统，需要耗费至少2~3人的巨大精力处理（初始物料编码规则建立、每次新物料到达时要依照编码登记），这种编码方式在某个时间段是好的，但不适应时代的发展，在个人电脑未普及的时代，大量使用纸质的记录，这个时候这种编码是非常好的，可以快速的检索找到物料。
电脑时代，这部分工作完全可以由电脑来完成，包括自动编码、电脑筛选、条码枪扫描等，所以第二种流水方式编码是完全可以，并且效率高，唯一的要求是需要懂电脑操作。
个人喜欢结合上面两种方式形成第三种方式的编码，也就是大类+小类+流水。简单分类后的流水码。
啰嗦以上内容，现在开始说到重点，通过物料编码的方式获取到的电子元器件符号和封装是最准确的。
逐一添加电子元器件到电路图
- 考虑到多个模块组成的电路图，采用逐个模块实现的方式
- 先放置主器件，再放置辅助的电路电容
自动控制模块（单片机核心模块）
| 立创编号 | 名称 | 规格型号 | 备注 | |
|---|---|---|---|---|
| C52225 | 单片机 | STC89C516RD+40I-PDIP40 | ||
| C7423079 | 晶振 | 12M | 这个的选型会影响下面的电容值 | 负载电容20pf |
| C107114 | 电容 | 30pF | 晶振外接对地电容 外接电容在线计算 | |
| C15850 | 电容 | 10uf | 复位电容 | |
| C17414 | 电阻 | 10K | 复位电阻 | |
| C318884 | 按键 | 复位按键，轻触按键，搜索适合的即可 |
- 以上物料如何选择的？官方规格书有参考电路图，
- 这些编号怎么知道的？一个个从立创商城搜索型号得到的。
- 选型技巧 举例 打开立创商城 搜索30pF 0805 点击销量按钮 第一个就比较合适
下图中外接电容47pf，实际上规格书这里描述不准确，需要依照实际晶振的参数（晶振内部电容）进行计算。更换为30pF，
| 规格书找到参考电路图 |
|---|
 |
| 立创商城搜索物料 |
 |
晶振外接电容计算
晶振负载电容是分别接在晶振的两个脚上和对地的电容，一般在几十PF。它会影响到晶振的谐振频率和输出幅度，一般客户向我们询问晶振时我们都会问他们所需晶振的负载电容是多少。晶振上接的一个电阻是反馈作用，使振荡器容易起振。
晶振负载电容的取值直接关系到调频的准确度。如果实际电路中负载电容值不够准确，那么买来的晶振准确度就会有偏差，关于负载电容的计算方法即从晶体两端看进去电容的总和。
计算公式：晶振的负载电容=[(Cd*Cg)/(Cd+Cg)]+Cic+△C；式中Cd、Cg为分别接在晶振的两个脚上和对地的电容；Cic（集成电路内部电容）；△C（PCB上电容）一般为3至5pf。
1.匹配电容：负载电容是指晶振要正常震荡所需要的电容。一般外接电容，是为了使晶振两端的等效电容等于或接近负载电容。要求高的场合还要考虑ic输入端的对地电容。一般晶振两端所接电容是所要求的负载电容的两倍。这样并联起来就接近负载电容了。
2.负载电容是指在电路中跨接晶体两端的总的外界有效电容。它是一个测试条件，也是一个使用条件。应用时一般在给出负载电容值附近调整可以得到精确频率。此电容的大小主要影响负载谐振频率和等效负载谐振电阻。
3、一般情况下，增大负载电容会使振荡频率下降，而减小负载电容会使振荡频率升高。
4、负载电容是指晶振的两条引线连接IC块内部及外部所有有效电容之和，可看作晶振片在电路中串接电容。负载频率不同决定振荡器的振荡频率不同。标称频率相同的晶振，负载电容不一定相同。因为石英晶体振荡器有两个谐振频率，一个是串联揩振晶振的低负载电容晶振：另一个为并联揩振晶振的高负载电容晶振。所以，标称频率相同的晶振互换时还必须要求负载电容一至，不能冒然互换，否则会造成电器工作不正常。
推荐简易公式 负载电容=[(CdCg)/(Cd+Cg)]+Cic+△C =((CdCg)/(Cd+Cg))+5
cd cg 一般相等，所以 cd cg 我们都用习惯的 y 来表示。上面例子中负载电容值是20pf（晶振厂家会给出）
20=（y*y)(y+y)+5 这种公式用excel表格的方式容易计算。
《向导电子电路训练营一步步学习》第二个表格中给出了计算方式。
| 晶振外接电容计算 |
|---|
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单片机核心模块(最小系统)绘制步骤
- 立创商城筛选出电子元器件，进行选型（如果没有再从其他网站查询或自行绘制）
- 通过LCEDA 搜索物料编号获取准确物料符号
- 将符号放置到原理图
- 重复这个过程
| 序号 | 步骤 | 说明 | 图示/说明 |
|---|---|---|---|
| 1 | 打开专业版LCEDA | 打开链接 | 直接点击链接打开专业版编辑器 |
| 2 | 打开工程XD_HEATER | 双击工程名 |  |
| 3 | 打开电路图 | 点击P1，P1指的是电路图1的编号，一个工程可以有多张电路图 |  |
| 3 | 选择器件方法一 | 点库图标或点击元件图标，输入立创编号或规格型号，搜索需要的物料粗筛（粗筛选） |   |
| 4 | 选择器件方法二 | 根据立创编号或者规格型号到立创商城搜索物料（最准确，可对比筛选）搜索出物料后 复制编号回到3步处理 |  |
| 5 | 放置符号到原理图 | 双击筛选出的元件就可以放到电路图中 | |
| 6 | 重复2、3/4、5 步骤 放置完所有器件 |
已经知道物料编号，直接点元件，输入料号搜索放置器件
以下实际为常用的物料清单
| 立创编号 | 名称 | 规格型号（标准化） | 封装 | |
|---|---|---|---|---|
| C52225 | 单片机 | STC89C516RD+40I-PDIP40 | DIP-40 | |
| C7423079 | 晶振 | 12M 20pF 20PPM LPC0S12000U83L | HC-49S-SMD-2P-Mini | |
| C107114 | 电容 | 30pF | 容值:30pF 精度:±5% 额定电压:50V 材质(温度系数):NP0 | 0805 |
| C15850 | 电容 | 容值:10uF 精度:±10% 额定电压:25V 材质(温度系数):X5R | 0805 | |
| C17414 | 电阻 | 电阻类型:厚膜电阻 阻值:10kΩ 功率:125mW 温度系数:±100ppm/℃ 精度:±1% | 0805 | |
| C318884 | 按键 | 5.15.11.5mm 立贴 轻触开关 | SMD |
搜索放置摆放完成
没有符号 自行创建一个符号
出现一个问题，晶振没有符号，自行创建一个符号或者在其他符号的基础上修改，或者更换元件。
为了学习，这一小节绘制一个符号。
| 序号 | 步骤 | 说明 | 图示 |
|---|---|---|---|
| 1 | 新建个人元件 | 文件->新建->元件 |  |
| 2 | 输入元件名称等 打开元件绘制区 | ① 输入元件名 ② 选择分类 可以通过管理分类新建分类 也可以不选择 ③ 输入一些备注信息 ④保存打开元件编辑窗口 |
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| 3 | 返回电路图 寻找一参考元件 放入电路图(非元件绘制区） | ① 点击元件图标 ② 输入12M ③ 筛选合适的封装 ④ 选择合适的元件放置 |
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| 4 | 从电路图复制元件 |  |
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| 5 | 粘贴元件到元件绘制区 |  |
|
| 6 | 修改元件属性 并保存 | 注意删除了“X1”文本 晶振下方 “-” 文本改为了12M |  |
| 7 | 删除参考元件符号 |  |
|
| 8 | 放置个人的元件到原理图 |  |
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| 9 | 最终效果 |  |
导线与开始连接第一根导线
- 导线 也叫做导电线、电线、网络线(Net) 实际上为连接电子元器件的电线，多个电子元器件连线后会形成网状，所以成为网络，英文是Net，后续添加Net指的是添加导线。这里注意除了Net还有一种线和Net相似，是折线，仅用于在电路中做框线之类，用于划分一些功能模块，不是电线注意区分。
将已经摆放到 P1 电路图的电子元器件点击导线图标逐一进行连线。
图纸上摆放电子元器件
- 就近原则
- 模块化原则
电路图纸大小总是有限的，比较容易实用的是A4和A3纸张的大小，就近和模块化的摆放，图纸会显得紧凑和美观。
移动旋转放置元件
- 鼠标左键点中元器件移动
- 移动的同时按空格按键会旋转器件
- 将元器件放到合适位置
- 连线
地 接地符号
盖房子需要地基，搭建电路也需要地基。
为了设计方便，通常将一个地方的电线或者铜皮、铜块作为一个地基（公共点）。
以此为基准建立电器和电子元器件的工作条件。
量测山的高度需要一个基准面，一般用水平面。
量测电压高度，也需要一个基准面，一般用电路的地。
- 电子电路中，有多种基准的地平面
- 单片机部分放置的地是数字地，是直流、无高压、相对稳定的地
- 电源、运算放大器等模拟部分放置模拟地
- 有高压大电流电路（无论直流交流）一般要放置保护地
注意，很多设计软件中接地符号的画法不标准，小范围内使用时没问题的，如果需要资质认证的领域、有安全要求的场合、出口等，特别是标注在设备上、对外的用户手册的符号，要按照国家或者国际标准绘制。
作为一名电路设计工程师，如果很随意的绘制一些符号到电路上，造成使用者混淆含义，可能引发各种安全问题。绘图要符合各种国家标准、国际标准和行业公认安全规则。
暂时电气符号符号系统为推荐国家标准(非强制），参考使用（GB/T 4728)
）
因为电气符号系统是非强制标准，所以符号五花八门。
我们尽量沿用标准即可。
立创EDA采用了一下几种地符号
晶振小模块连线完成的样子
完成单片机最小系统的连线
专业术语
-
电路图 也叫做电路原理图，所以有时候也简称为原理图，电路设计中，称电路图、原理图是一个意思。电路图是用电路元件符号表示电路连接的图，人们为研究、工程规划的需要，用物理电学标准化的符号绘制的一种表示各元器件组成及器件关系的原理布局图。
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单总线 是美国DALLAS公司推出的一种外围串行扩展总线技术，它采用单根信号线传输数据和时钟，具有节省I/O口线、资源结构简单、成本低廉、便于总线扩展和维护等诸多优点。单总线技术通常采用100Kbit/s以下的速率传输数据，传输速率一般为15.3Kbit/s，最大可达142Kbit/s。
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NTC 是负温度系数（Negative Temperature Coefficient）的缩写，泛指半导体材料的电阻值随温度升高而降低的特性。这种材料在温度升高时，其载流子（自由电子或空穴）的移动速度加快，因此电阻值会减小。与之相反的是正温度系数（Positive Temperature Coefficient），即电阻值随温度升高而增加。
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数码管位数
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ERP （Enterprise Resource Planning，企业资源计划）是一种集成化的企业管理软件系统，它涵盖了企业的财务、物流、生产、人力资源等各个方面的管理。它通过将企业的各种资源进行集成和优化，帮助企业提高运营效率、降低成本、提升市场竞争力。
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单片机最小系统 是指能让单片机正常工作并发挥其功能的最小电路系统。一般来说，单片机最小系统包括单片机芯片、电源电路、时钟/晶振电路和复位电路。
- 单片机芯片：这是最小系统的核心，它负责处理和执行程序。
- 电源电路：为单片机提供所需的电源，通常采用5V供电。
- 时钟/晶振电路：为单片机提供时钟信号，它是单片机运行的基础。
- 复位电路：在单片机上电时提供复位信号，确保单片机在上电时能够正确初始化并进入工作状态。