气象站PCB设计·实战
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30章 · 从入门到投产
01
项目概述与需求分析
传感器·主控·通信
气象站功能定义、传感器选型、主控芯片选型、通信方式选择
02
原理图设计基础
EDA·元件库·符号
Altium Designer / KiCad / 立创EDA，元件库创建与管理
03
电源电路设计
LDO vs DC-DC
3.3V/5V电源轨、滤波去耦、防反接与过流保护
04
主控最小系统设计
STM32/ESP32
晶振时钟、复位、BOOT模式、SWD/JTAG调试接口
05
温湿度传感器电路
SHT30/DHT22
I2C上拉电阻、电源管理、PCB布局注意事项
06
气压传感器电路
BMP280/LPS22HB
I2C/SPI模式选择、精度校准、布局要点
07
风速风向传感器接口
脉冲·ADC
脉冲式风速计、模拟风向ADC、信号调理ESD保护
08
雨量传感器接口
翻斗式·干簧管
霍尔传感器信号处理、去抖、累计雨量计算
09
无线通信模块电路
WiFi/LoRa/4G
ESP8266/ESP32、SX1278、SIM7000、天线匹配
10
存储电路设计
Flash·SD·EEPROM
W25Q64、SD卡(SPI)、AT24C02、数据存储策略
11
RTC与时钟电路
DS3231/PCF8563
备用电池、32.768kHz晶振布局、时间同步
12
电源管理电路
太阳能·电量监测
CN3065/TP4056、MAX17048、电源切换、低功耗
13
接口与保护电路
RS485·USB·TVS
MAX3485、CH340C、TVS选型、隔离电路
14
PCB布局基础
层叠·元件布局
2层/4层板、信号流向、热管理考虑
15
电源与地平面设计
分割·完整性
星形接地、大面积接地、电源环路最小化
16
模拟与数字分区
隔离·ADC区域
地平面分割策略、跨分区信号处理
17
高速信号与时钟布线
I2C/SPI·晶振
阻抗匹配、终端电阻、串扰抑制
18
射频电路布局设计
天线·50Ω
阻抗控制、射频接地、屏蔽考虑
19
散热与热管理
过孔·仿真
功率器件布局、散热过孔、温度传感器放置
20
PCB设计规则检查(DRC)
电气·间距
线宽/过孔规则、规则优先级管理
21
制造工艺与文件输出
Gerber·BOM
钻孔文件、装配图、制造工艺要求
22
PCB打样与焊接
样板·回流焊
打样流程、手工焊接、回流焊与波峰焊
23
硬件调试基础
万用表·示波器
逻辑分析仪、电源上电顺序、故障排查
24
传感器调试与校准
I2C/SPI调试
数据读取验证、温湿度/气压校准方法
25
通信模块调试
AT指令·LoRa
WiFi/LoRa/4G拨号测试、稳定性测试
26
系统集成测试
功耗·采集·上传
整机功耗、长时间稳定性、环境适应性
27
低功耗优化设计
休眠·间歇
STM32/ESP32低功耗模式、电池寿命估算
28
数据采集与处理
融合·滤波
异常值滤波、数据平滑、格式标准化
29
固件升级与远程维护
OTA·Bootloader
远程诊断、固件版本管理、日志
30
项目总结与文档输出
归档·复盘
设计文档、测试报告、生产文件整理