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4.2 复位开关

在软件开发的世界里,复杂的程序被划分为子程序,使其易于管理。在电路设计中,复杂电路也被划分为子电路。Femtoduino包括四个子电路,其中最简单是复位开关部分。这个子电路包括以下元件:

·一个单刀单掷(SPST)开关

·一个10k的电阻

·一个0.1μF的电容(无极性)

·+5V的电源和地

图4-4所示为复位开关子电路的原理图。

图4-4 复位开关子电路

打开原理图编辑器后,按照下面的步骤创建该电路:

1)按下Ctrl+Shift+A或单击工具栏按钮,打开Add对话框。滚动鼠标找到eagle-book元件库。打开元件库,然后双击VCC。

从元件库里选择一个器件并回到编辑器时,光标将变成所选器件的形状。在编辑器里放置器件以前,建议单击右键对器件进行旋转。

2)移动鼠标到编辑器的左上角并单击左键。这样就把电源VCC放置到原理图中了。

3)EAGLE假定设计者会加入更多的相同器件,但是这里只需要一个。按下Ctrl+Shift+A或单击工具栏按钮,再次打开Add对话框。滚动鼠标找到eagle-book器件库,打开RES,将RES_0603加入到设计中。该电阻命名为R1。

4)旋转R1直到>VALUE标签在左边。将其放到电源VCC的下边。

5)重复插入元件操作,向原理图增加三个元件:电阻下边的开关(SWITCH)、开关下边的地(GND)和开关左边的电容(CAP_0603)。旋转电容使之水平放置,并命名为C1。

进行下一步之前,简单回顾一下EAGLE原理图编辑器中用于连接的术语:

·引脚(Pin)——在符号上用于实现连接的点。

·导线(Net)——表示单个电气连接的一根线。导线通过符号的引脚与符号相连。

·总线(Bus)——代表多个电气连接的一根线。总线连接到多根导线上,这些导线都与特定引脚相连。

·线(wire)——图形性质的线,不代表电气连接。

应当理解以上术语的区别。虽然我个人总是觉得用net而不是wire代表电气连接有点奇怪。

6)为了创建电气连接,在工具栏单击Net按钮或按下组合键Alt+N。连接R1上边的引脚到VCC。EAGLE会画出一条绿色线段来表示导线。

7)保持Net工具的激活状态,连接R1下边的引脚和开关上边的引脚。再画一根导线连接开关下边的引脚到地。

8)按组合键Ctrl+M或单击工具栏按钮,激活Move工具。移动C1使其在垂直方向上位于R1和开关之间。

9)激活Net工具(Alt+N),从电容的右边引脚出发绘制导线连接电阻和开关。EAGLE会在两条导线的结合处画一个绿色圆点。这代表一个结合点。

此时,设计应当看上去与图4-5类似。读者不必把元件放在相同的位置上,但是引脚的连接方式应当与图中描绘的相同。

图4-5 初步的复位开关子电路

现在应该为电阻和电容设置数值。应该记住,EAGEL并不会在设计过程中使用这些数值。

10)激活Value工具(Ctrl+Shift+V)并单击R1,将其赋值为10k。

11)仍然保持Value工具的激活状态,单击C1并赋值为0.1μF。

通过重新布置电容和电阻的名称和数值,可以使电路图变得更美观。这可以通过Smash(打散)工具来实现,Smash工具用于从图形上将元件符号里的名称和数值分开。下边介绍具体的做法。

12)激活Smash工具(Ctrl+Shift+S或单击工具栏按钮)并单击电阻和电容。注意元件的名称和数值现在拥有了自己的原点。

13)使用Move和Rotate工具,移动名称和数值的位置,使原理图的可读性更好。在放置文本的时候,请记住按下Alt键将使用替代栅格而不是基本栅格。

最后一步涉及信号,如果激活Info工具(Ctrl+I)并单击导线,会出现一个Properties(属性)对话框。在标题Net的下边,有两个分别标有“Name”和“Net Class”的框。本章的末尾会讲解Net class,现在先讨论导线名称(net name)。

EAGLE为编辑器中的每一条导线赋名,并且在默认情况下,每个名称都是独特的。但是设计者可以使用Name工具(Ctrl+Shift+N)给导线设置用户名称。如果两条导线具有相同的名称,即使它们在图形上没有相连,EAGLE也会认为这两条导线是电气相通的。在EAGLE的术语中,具有相同名称的多条导线被称为传输相同信号(signal)的导线。

通过使用信号,设计者就能创建子电路图。这些子电路图电气上相通,且不必在原理图里用线相连。这样带来的好处是使电路原理图可读性更好,更为重要的是,复杂的电路划分为多个子电路以后,就能由不同的设计者分别处理各个子电路,而不涉及其他子电路细节。

除了设置导线的名称,设计者还可以设置导线的标签。在原理图中使用标签显示的导线名称,没有其他特殊意义。

为了将复位开关子电路与其他子电路相连,必须加入两个导线,名称分别为:RESET和DTR。下面介绍这些导线如何命名以及如何与标签联系。

14)激活Net工具(Alt+N),单击C1右侧引脚,双击引脚左侧相距2、3个单位的点,这样就创建了一条短导线。

15)激活Name工具(Ctrl+Shift+N),单击导线,设置它的名称为DTR。激活Label工具,单击导线,将标签放到导线左侧。

16)激活Net工具并单击开关、电容和电阻的结点(绿色圆点)。双击右侧距离结点2、3个栅格单位的点。这样就创建了另一个短导线。

17)激活Name工具,点击导线并设置导线名称为RESET。激活Label工具,单击导线,将标签放在导线的右侧。

这时,子电路应该呈现类似于图4-4的样子。再次提醒,原理图中元件位置的精确性并不重要,但是元件的引脚应当按照图中方式准确连接。而且专门命名的导线(DTR和RESET)必须按照图中所示,具有相同的名称和位置。

注意 除了导线应有正确的名称,正确的元件名称同样关键,比如R1和C1。应该对设计进行检查,确保元件具有与图4-4中元件相同的名称。否则,在下一章进行的电路板设计过程中将会出现错误。