3.繪制電路原理圖

在本節(jié)中，我們將學(xué)習(xí)如何使用KiCad制作電路原理圖。

3.1使用Eeschema

1. Windows操作系統(tǒng)運(yùn)行KiCad。打開(kāi)KiCad. Exe，在Linux操作系統(tǒng)的終端輸入KiCad打開(kāi)KiCad。打開(kāi)后，您將看到KiCad主屏幕。在主界面中，您可以訪問(wèn)八個(gè)獨(dú)立的子軟件工具。它們是:Eeschema，原理圖庫(kù)編輯器，PCBNew, PCB足跡編輯器，GerbView, Bitmap2Component, PCB計(jì)算器和PL編輯器。參考“工作流程圖”(KiCad入門的第2章)，了解如何使用這些主要工具。

2.建立新工程步驟：File(文件) → New Project → New Project，給新工程取個(gè)名字：tutorial1(名字是自己定義的)，工程文件會(huì)自動(dòng)帶.pro后綴。kicad會(huì)彈出窗口問(wèn)你把文件放到什么地方，你最好新建一個(gè)文件夾，然后點(diǎn)擊確定，工程文件就保存了，以后的所有文件也默認(rèn)保存到這個(gè)目錄里面。

3.現(xiàn)在就可以開(kāi)始畫(huà)原理圖了，點(diǎn)擊圖標(biāo)Eeschema

，這個(gè)圖標(biāo)位于左邊的第一個(gè)。

4.在頂部工具欄，點(diǎn)擊“Page Settings”圖標(biāo)

，設(shè)置Page Size為A4，設(shè)置Title為Tutorial1，你可以看到，這里還有很多信息，如有需要，你可以修改它們，點(diǎn)擊OK完成，這些信息位于原理圖的右下角。把鼠標(biāo)放到原理圖的右下角，然后滑動(dòng)鼠標(biāo)的滾輪，就可以放大和縮小原理圖，點(diǎn)擊File → Save Schematic Project保存工程。

5.現(xiàn)在就可以放置我們的第一個(gè)元器件了，在右邊的工具欄中，點(diǎn)擊“Place component”圖標(biāo)

，或者用快捷鍵，直接單擊鍵盤(pán)上的字母a。

提示：按住shift+?鍵，可以瀏覽所有的快捷鍵使用方法。

6.接著前面的步驟，在原理圖中點(diǎn)擊一下，就可以打開(kāi)“Choose Component”窗口，我們將放一個(gè)電阻到原理圖。在Fliter欄里面，輸入字母R，大小寫(xiě)都可以，然后你就可以看見(jiàn)所有以R開(kāi)頭的元件都列出來(lái)了。這些庫(kù)元件位于本地，都是一些通用的元器件。

7.接著上一步驟，選擇電阻R，單擊OK，或者在R上雙擊，就可以看到一個(gè)電阻附著在鼠標(biāo)上，然后你可以單擊鼠標(biāo)，把電阻放到原理圖上去。

8.用放大鏡圖標(biāo)，可以放大元器件，也可以滑動(dòng)鼠標(biāo)滾輪來(lái)放大和縮小，把鼠標(biāo)放到電阻上邊，然后按下鼠標(biāo)滾輪，可以隨意拖動(dòng)電阻在原理圖中的位置。

9.把鼠標(biāo)放到電阻上邊，然后按鍵盤(pán)上的R鍵，可以旋轉(zhuǎn)電阻。

注意：不用單擊元器件旋轉(zhuǎn)它。(我的理解是，你不必把電阻附著在鼠標(biāo)上，也可以用R來(lái)旋轉(zhuǎn)它。)

10.在元器件上單擊右鍵選擇Edit Component → Value，或者把鼠標(biāo)懸停在元器件上以后按V鍵，可以修改電阻的阻值。如果你打擊了E鍵，將會(huì)出現(xiàn)更多的可以修改的值。在單擊右鍵出現(xiàn)的菜單中，你可以了解到更多的快捷鍵用法和代表的意義。

11.接著上面的步驟，將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)窗口，你一把R改為1K，代表電阻的阻值，然后點(diǎn)擊OK，完成。

注意：不要修改R?，這里的問(wèn)號(hào)，在畫(huà)好原理圖后，我們可以給他們統(tǒng)一自動(dòng)修改。上面步驟完成以后，電阻中間的R應(yīng)該變成了1K，如下圖所示：

12.我們?cè)俜乓粋€(gè)電阻，在原理圖空白處單擊鼠標(biāo)，然后元器件選擇窗口就會(huì)再次彈出來(lái)。

13.和之前不同的是，在窗口中多了一個(gè)“history”(歷史)，可以在這里選擇電阻。如下圖所示：

14.如果想要?jiǎng)h除元件，在該元件上單擊右鍵，然后選擇Delete Component，也可以把鼠標(biāo)懸浮到要?jiǎng)h除的元件上邊后按鍵盤(pán)上的DEL鍵刪除元件。

注意：通過(guò)菜單Preferences → Hotkeys → Edit hotkeys你可以編輯任何一個(gè)快捷鍵，修改后立即生效。

15.如果你想復(fù)制一個(gè)元件，你可以把鼠標(biāo)懸停到元件上以后，按下快捷鍵C，然后把復(fù)制出來(lái)的元件放到任何你想要放置的地方。

16.把鼠標(biāo)懸停到第二個(gè)電阻上邊，然后單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇“Drag Component”(拖動(dòng)元件)，選好位置后再點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵放下。你可以把鼠標(biāo)懸停到電阻上邊以后按下按鍵G來(lái)實(shí)現(xiàn)同樣的功能。按鍵R用來(lái)旋轉(zhuǎn)元器件。按X鍵和Y鍵可以在X方向或者Y方向顛倒元器件。

17.把鼠標(biāo)懸停到第二個(gè)電阻上邊，然后按鍵V，把電阻值修改為100。按下Ctrl+Z鍵可以撤銷之前的動(dòng)作。

18.改變網(wǎng)格(grid)大小。你可以注意到現(xiàn)在在原理圖上的網(wǎng)格間距還很大。單擊右鍵，選擇 Grid select(網(wǎng)格選擇)菜單，可以很容易的修改網(wǎng)格的間距大小。通常情況下，我們強(qiáng)烈建議使用50mils網(wǎng)格間距。

19.按照之前的添加元件步驟，添加元器件PIC12C508A-I/SN。和之前不同的使是，這個(gè)元器不在device庫(kù)里邊，而位于microchip_pic12mcu庫(kù)里邊。默認(rèn)情況下，元器件選擇窗口中沒(méi)有這個(gè)庫(kù)，所以我們必須要先添加庫(kù)。菜單欄選擇Preferences → Component Libraries，然后點(diǎn)擊“Add”(添加)按鈕。找到microchip_pic12mcu庫(kù)以后添加，然后找到PIC12C508A-I/SN器件并放到原理圖中。

20.把鼠標(biāo)懸停到元件PIC12C508A-I/SN上邊，然后按X鍵或者Y鍵，可以觀察元件的變化。按第二下X鍵或者第二下Y鍵，將返回按X鍵或者Y鍵之前的狀態(tài)。

21.同上邊的步驟，添加元件LED，該元件位于device庫(kù)。

22.把原理圖中的所有元器件擺放規(guī)整一下，結(jié)果如下圖所示：

23.現(xiàn)在我們創(chuàng)建一個(gè)元件，起名為MYCONN3。關(guān)于如何制作元器件庫(kù)，你可以看《Make Schematic Components in KiCad》。

24.按A鍵，在元器件選擇窗口中選擇我們剛剛制作好的MYCONN3元件，放到原理圖中。

25.元件MYCONN3的標(biāo)識(shí)符J?，如果你想改變它的位置，你可以在J?上邊單擊右鍵，然后選擇Move Field，或者使用快捷鍵M。最好是先放大以后再操作比較好。如下圖所示，擺放MYCONN3的J?。

26.現(xiàn)在是時(shí)候放電源和地的標(biāo)志了，單擊右邊工具欄中的“Place a power port button”圖標(biāo)

，或者使用快捷鍵P。在Power庫(kù)中，找到VCC，點(diǎn)擊OK。

27.在1K電阻的上邊，放一個(gè)VCC，然后在單片機(jī)的VDD上邊放一個(gè)VCC，然后在MYCONN3的上邊也放一個(gè)VCC。

28.同上，把GND放到原理圖中，最后的效果如下圖所示：

29.下面，我們將使用右邊工具欄的“Place wire”圖標(biāo)

，把所有的元器件連接起來(lái)。

注意：不要選錯(cuò)圖標(biāo)，尤其是?Place a bus，兩個(gè)圖標(biāo)很相似。

30.接著上邊的步驟，在單片機(jī)的PIN7上的小圓圈上點(diǎn)擊鼠標(biāo)，然后在LED的PIN2的小圓圈上點(diǎn)擊鼠標(biāo)，這樣，兩個(gè)引腳就連在一起了。在操作之前，你最好先放大原理圖。

注意：在連接好線以后，如果你想改變?cè)骷谠韴D中的位置，可以把鼠標(biāo)懸停到該元器件以后按快捷鍵G，然后就可以移動(dòng)了。它與快捷鍵M的區(qū)別是，G是連著線移動(dòng)的，M是只移動(dòng)元器件，線不動(dòng)。

31.如下圖所示，用線連接所有的元器件。雙擊鼠標(biāo)可以結(jié)束一條線。

32.我們接下來(lái)來(lái)用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)來(lái)連接電子元器件之間的引腳。在右側(cè)的工具欄中，點(diǎn)擊“Place net name”圖標(biāo)

，或則使用快捷鍵L。

33.在單片機(jī)PIN6的線中間點(diǎn)擊一下，然后給這個(gè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)起名為INPUT。

34.然后以同樣的方式，給100歐電阻的右側(cè)引腳上放置一個(gè)相同名稱的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)，同樣起名為INPUT。因?yàn)閮蓚€(gè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的名字相同，所以這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)把單片機(jī)的PIN6引腳和100歐電阻連接起來(lái)了。對(duì)于一個(gè)復(fù)雜的設(shè)計(jì)，尤其是當(dāng)用線連接看起來(lái)非常雜亂的場(chǎng)合，用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)就會(huì)使得原理圖看起來(lái)很清爽。

35.網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)還可以用于說(shuō)明某根線的用途。給單片機(jī)的PIN7腳上放一個(gè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)，給它取名為uCtoLED。電阻和LED的中間放一個(gè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)，取名為L(zhǎng)EDtoR。給MYCONN3和連接它的電阻那根線之間放一個(gè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)，起名為INPUTtoR。

36.你不需要給VCC和GND用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)標(biāo)注，因?yàn)樗鼈冏约阂呀?jīng)很清楚了。

37.最后的結(jié)果如下圖所示：

38.現(xiàn)在讓我們來(lái)處理沒(méi)有連線的引腳。在自檢的時(shí)候，所有未連接的引腳或線都會(huì)產(chǎn)生提醒。為避免這種情況的發(fā)生，我們可以給這些引腳或者線上邊放上標(biāo)志。

39.在右側(cè)的工具欄里邊，點(diǎn)擊Place no connect flag圖標(biāo)

，分別在單片機(jī)的PIN2,3,4,5上邊點(diǎn)擊一下，就會(huì)看到引腳上邊有了X圖標(biāo)。如下圖所示：

40.有些元器件的電源引腳是不可見(jiàn)的。你可以通過(guò)點(diǎn)擊左側(cè)工具欄中的Show hidden pins圖標(biāo)

讓電源引腳顯示出來(lái)。如果隱藏的電源引腳名稱是VCC或者GND的話，這些引腳就會(huì)自動(dòng)的連接，用不著我們操心。

41.現(xiàn)在，我們必須要放置Power Flag在KiCAD的原理圖，來(lái)提示電源來(lái)自某個(gè)地方。點(diǎn)擊快捷鍵A，在POWER庫(kù)中找到PWR_FLAG，在原理圖中放兩個(gè)這標(biāo)志。然后分別把它們和VCC GND連接起來(lái)，如下圖所示：

注意：這個(gè)操作將避免一個(gè)經(jīng)典的KICAD提醒：Warning Pin power_in not driven (Net xx)

42.有時(shí)候，我們需要給原理圖的某些地方添加注釋。給原理圖添加注釋，使用右側(cè)工具欄的Place graphic text (comment)圖標(biāo)

。

43.現(xiàn)在，所有的元器件都有了自己的獨(dú)有標(biāo)識(shí)。實(shí)際上，我們的元器件的名稱都還是R?或者J?，標(biāo)記這些標(biāo)識(shí)符，使用Annotate schematic圖標(biāo)

。

44.在彈出的原理圖注釋窗口中，選擇Use the entire schematic?，然后點(diǎn)擊?Annotation按鈕，在彈出的確認(rèn)信息窗口中點(diǎn)擊OK。注意一下，所有的?都變成了數(shù)字。所有的標(biāo)識(shí)符都是唯一的。在我們的這個(gè)例子中，它們的標(biāo)識(shí)符分別是：R1, R2, IC1, D1 和 J1。

45.現(xiàn)在我們將檢測(cè)一下原理圖中有沒(méi)有錯(cuò)誤。點(diǎn)擊Perform Electric Rules Check圖標(biāo)

，點(diǎn)擊Run按鈕，如果有錯(cuò)誤或者提醒的話，就會(huì)在窗口中輸出，例如：某根線沒(méi)有連接。正常情況，必須是0個(gè)錯(cuò)誤，0個(gè)提醒。如果有錯(cuò)誤或者提醒的話，在原理圖中就會(huì)有小的綠色箭頭指向出錯(cuò)的地方。選擇Create ERC file report，然后再點(diǎn)擊Run按鈕，就可以得到更為詳細(xì)的錯(cuò)誤和提醒的信息。

46.原理圖已經(jīng)畫(huà)完了?，F(xiàn)在我們給每個(gè)元器件添加封裝，然后再生成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)表。在頂部的工具欄中，點(diǎn)擊Netlist generation圖標(biāo)

，點(diǎn)擊Generate按鈕，然后再點(diǎn)擊Save(保存)按鈕，以默認(rèn)的名稱保存就可以。

47.網(wǎng)絡(luò)表生成后，點(diǎn)擊頂部工具欄的Run Cvpcb圖標(biāo)

，如果這時(shí)候彈出來(lái)一個(gè)提示窗口提示你丟失了某個(gè)文件，不要管它，點(diǎn)擊OK關(guān)掉。(注意：點(diǎn)擊完Run Cvpcb圖標(biāo)之后，可能會(huì)等待較長(zhǎng)時(shí)間，電腦才會(huì)反應(yīng)過(guò)來(lái)，因?yàn)橐虞d很多封裝，這時(shí)候，等著，不要瞎點(diǎn)，否則容易點(diǎn)死軟件)

48.Cvpcb允許你通過(guò)使用KICAD中的封裝鏈接到原理圖中的元器件。中間區(qū)域顯示原理圖中用到的所有元器件。我們選擇D1，在右側(cè)區(qū)域我們找到?LEDs:LED-5MM，然后雙擊它，這樣，就把這個(gè)封裝給了D1了。

49.在右側(cè)的區(qū)域，只會(huì)顯示對(duì)應(yīng)元器件可能需要的封裝，Kicad試圖給你推薦比較合適的封裝。點(diǎn)擊圖標(biāo)

，和可以禁止或者允許這些過(guò)濾器的功能。

50.IC1對(duì)應(yīng)的封裝選擇Housings_DIP:DIP-8_W7.62mm，J1對(duì)應(yīng)的封裝選擇Connect:Banana_Jack_3Pin，R1和R2對(duì)應(yīng)的封裝選擇?Discret:R1。

51.如果你想知道你選擇的封裝長(zhǎng)什么樣子，有兩種辦法可以看到。你可以單擊View selected footprint圖標(biāo)

預(yù)覽當(dāng)前的封裝。另外，你可以點(diǎn)擊Display footprint list documentation圖標(biāo)，然后，你可以看到包含了所有可用封裝的PDF文件。你可以把這個(gè)文件打印出來(lái)，確保用到的封裝尺寸正確。

52.現(xiàn)在，你可以更新網(wǎng)絡(luò)表了，這次的網(wǎng)絡(luò)表，元器件和封裝就關(guān)聯(lián)起來(lái)了。點(diǎn)擊File → Save Edits，或者點(diǎn)擊圖標(biāo)

保存更新網(wǎng)絡(luò)表。如果你在已有的封裝庫(kù)中找不到需要的封裝，你將需要自己做封裝，這個(gè)在以后的文章中會(huì)寫(xiě)到。

53.你現(xiàn)在就可以管了Cvpcb，然后回到原理圖編輯器。在菜單欄選擇File → Save Schematic Project保存文件，然后關(guān)閉原理圖編輯器。

54.切換到Kicad工程文件管理器。

55.網(wǎng)絡(luò)表文件描述了所有的元器件和它們引腳直接的連接關(guān)系。網(wǎng)絡(luò)表文件實(shí)際上就是一個(gè)文本文件，你可以檢查和編輯它，還可以把它當(dāng)做腳本。

注意：庫(kù)文件(.lib)實(shí)際上也是文本文件，也可以編輯或者腳本化。

56. 創(chuàng)建物料清單(BOM)。打開(kāi)schematic編輯器并單擊頂部的Bill of Materials圖標(biāo)

BOM圖標(biāo)，首次使用，默認(rèn)無(wú)插件。要添加插件，單擊Add Plugin按鈕并選擇*。要選擇的XSL文件。在本例中，我們選擇bom2cv .xsl。
注:*。xsl文件位于…\ Kicad \ Bin \ Scripting \ Plugins文件夾。

KiCad會(huì)自動(dòng)生成如下命令:

Xsltproc-o "% o" "C: Program Files\ Kicad \ Bin \ Scripting \ Plugins \ Bom2CSV。XSL %我”

讓我們?yōu)檫@個(gè)命令添加一個(gè)后綴:

Xsltproc-o "% o.csv" "C: Program Files\ Kicad \ Bin \ Scripting \ Plugins \ Bom2CSv。xsl %我”

單擊“幫助”按鈕獲取更多信息。

57. 現(xiàn)在單擊Generate生成BOM表，單擊Close關(guān)閉。BOM表的文件名在project文件夾中，與您的項(xiàng)目名相同。您可以使用Excel等辦公軟件打開(kāi)。