2.3 PCB 布局与布线

学习目标：掌握原理图转 PCB、元件布局、手动布线与覆铜，完成 LED 闪烁板的 PCB 设计。

2.3.1 从原理图到 PCB

1. 原理图 ERC 检查通过后，点击工具栏"转换为 PCB"（或 设计 → 更新 PCB）
2. 选择 PCB 尺寸（板框），如 60mm × 40mm
3. LCEDA 自动导入元件与网络连接关系

转换后 PCB 界面：
┌──────────────────────────────┐
│  ┌──────┐  ┌──┐  ┌──┐       │
│  │U1 STC│  │R1│  │R2│ ...   │  ← 元件散落
│  └──────┘  └──┘  └──┘       │  ← 飞线（连接关系）
│  ┌──┐  ┌──┐  ┌──┐          │
│  │C1│  │C2│  │LED1│  ...    │
│  └──┘  └──┘  └──┘          │
└──────────────────────────────┘

2.3.2 元件布局（Layout）

布局原则

原则	说明
主控优先	单片机 U1 居中，作为核心
外围就近	晶振/复位紧靠单片机引脚
去耦电容	电源引脚旁放 0.1uF 去耦电容
布局分区	按功能分区：电源、MCU、LED
方向一致	同类元件方向一致，便于焊接
留足间距	元件间距 > 0.5mm，便于走线

布局步骤

1. 拖动 U1（STC89C52）到板中央
2. 晶振 Y1 紧靠 XTAL1/XTAL2，电容 C1/C2 对称放置
3. 复位电路（R/C）放在 RST 引脚附近
4. 8 颗 LED 与限流电阻排成一排（P1.0~P1.7）
5. 电源/地、下载接口放在板边

2.3.3 布线（Routing）

布线规则

规则	推荐值
线宽（信号）	10 mil（0.25mm）
线宽（电源）	20~30 mil
线距	≥ 6 mil
过孔内径/外径	0.4mm / 0.8mm
焊盘到线间距	≥ 6 mil

布线流程

1. 先布电源/地线（加粗）
2. 再布信号线（走短路径，避免交叉）
3. 顶/底层配合（双面板）
4. 走线 45° 角，避免直角

布线示例：
  ┌─────────┐
  │ U1      │      R1      LED1
  │ P1.0 ───┼───────●───────●─── VCC
  │ P1.1 ───┼───────●───────●─── VCC
  │         │      R2      LED2
  └─────────┘

2.3.4 覆铜（Copper Pour）

布完线后，给整板铺地铜：

1. 选择"覆铜"工具
2. 在板框内绘制覆铜区域
3. 网络选择 GND，连接方式选实心/网格
4. 覆铜作用：降低地阻抗、减少干扰、增强散热

2.3.5 设计规则检查（DRC）

1. 菜单：设计 → 设计规则检查（DRC）
2. 检查项目：
   • 间距违规：走线/焊盘间距过小
   • 未连接网络：有飞线未布通
   • 短路：不同网络意外相连
3. 修复所有违规后，DRC 报告"0 错误"

2.3.6 3D 预览

• 菜单：视图 → 3D 预览
• 检查元件位置、焊接面、整体外观

关键知识点

知识点	说明
布局	合理安排元件位置，关系后续布线与性能
布线	用铜线连接网络，遵循线宽/间距规则
覆铜	铺地铜，降低干扰
DRC	设计规则检查，发现间距/短路/未连接问题
板框	PCB 物理外形边界

常见问题

Q1：元件散落无法整理？

• 按功能分区逐个拖放
• 可先布主控再布外围

Q2：飞线（未布线）很多？

• 正常，飞线表示待连接的网络
• 逐步布线，直到飞线消失

Q3：DRC 报错很多？

• 常见为间距过小或未连接
• 按错误列表逐项修复

实验任务

1. 完成 LED 闪烁板元件布局
2. 完成全部布线 + 覆铜
3. DRC 检查 0 错误
4. 3D 预览检查板子效果

考核点 / 验收标准

考核项	验收标准	分值
元件布局	布局合理（主控居中、外围就近、功能分区）	25
布线完成	全部网络布通，无飞线	30
设计规则	DRC 检查 0 错误	25
覆铜与3D	完成覆铜并 3D 预览检查	20

实操要求：现场提交 DRC 报告截图（0 错误）。