2349浏览
查看: 2349|回复: 22

【教程】从零开始制作ESP8266最小开发板,玩转物联网

[复制链接]
本帖最后由 威威子爱捣鼓 于 2021-7-25 11:24 编辑

前言
ESP8266已经成为了非常棒的模组,在网上也有很多官方教程。ESP8266开发板的核心其实就是乐鑫公司的ESP8266的模块。
ESP8266-NodeMCU是一个开源硬件开发板,由于它支持WIFI功能,所以在物联网(IOT)领域广泛运用,也广受爱好者好评。你可以用它搭建一个智能家居系统,远程控制电器,也可以来做一个网络时钟。总之,使用NodeMCU开发板可以简单流程搭建很多不简单而好玩的项目。
开发板概述图.jpg

但,我们如何从零开始制作一块简单的ESP8266开发板呢?我们前面说了,NodeMCU开发板是开源的、开源的、开源的!但是,这么大一块也太不方便了吧。我今天要讲的就是怎么把ESP8266开发板最小化,给大家一个参考。大家可以自行根据需要的功能加入传感器等,将其集成在一张PCB中,完成高精度类似产品级的开发。
什么,你说你不会3D建模?
赶快去学习之前的3DONE如入门教程啊:

先别急着走哈,如果你不会3D建模之后再去学习啊,如果你会了不管什么软件其实都行(我最近在研究Fusion360,非常良心,个人用是免费的)

这一篇详细介绍PCB设计,没有PCB哪里有高集成度的开发板呢?
这里使用一个在线的PCBEDA:立创EDA立创EDA(标准版) - 免费、易用、强大的在线电路设计软件 (lceda.cn)(其实EDA软件也很多,主要是LC免费且适合新手,如果将AD你会嫌我啰嗦的),现在有某些PCB厂商已经宣布免费打样了,每个月两次,加起来就是4次(薅羊毛真香啊),这真的不是广告。
ESP8266最小电路分析
想要制作最小系统板就要先了解其最小电路。安信可的ESP模组提供了详尽的规格书(数据手册)供大家参考,这里我把电路直接放出来。
选型上,我们使用ESP12E.
一个完整的物联网最小开发板除了主角儿12E模组之外还需要什么?
image.png
还是以NodeMCU来看,还需要usb to ttl串口下载电路。这就好比你不会说英文且要与外国人交流,这时候就需要一个翻译。同理,我们需要usb-ttl电平转化电路,通过芯片来转化成主控可以听得懂的东西,才能把代码传给它。
这里我们使用南京沁恒公司CH340系列产品线中的CH340N,很方便买到,主要是它体积小。
如果你初次使用,去他们公司官网下载驱动程序哈。
340N.jpg
我们还需要usb,都2021年了肯定需要用TeypeC啊,大家找到自己手机原装的充电线(我居然又买了一条,真贵/(ㄒoㄒ)/~~)就可以下载了。

电源芯片使用友台半导体的1117芯片

1117作用

1117作用
,网上买注意买1117 3.3的,3.3其实就是我们ESP模组的最佳供电电压了,这个芯片其实就是中间商,把USB的5V变成3.3V给电路。

其应用电路是这样的。

5-3.3电路图.png

接着还需要买一些排针和电阻电容,这个后面会告诉你怎么把所有元器件导出成表格统一下单。

现在我们就可以设计电路了。

串口下载电路:
image.png
这里注意:CH340N的RXD和TXD是通信的重要引脚。RXD要与ESP12E的TXD连接,12E的RXD与CH340N的TXD连接,也就是反着接!
那么好事的同学会问,为啥呀?
问得好。其实,有发送就要有接受,如果把发送与发送接在一起你觉得能行吗?

电源电路:
电源电路就是前面提到的方法,上图中的100微法电容是滤波用的,我们设计时候可以更改位置。
用立创EDA绘制原理图
接着到了万众瞩目的实操环节。
首先按照上面的链接到里立创EDA(标准版)的在线编辑器里,首次使用需要注册登录一下。
我们点击“新建工程”即可创建专门的Project。
image.png
取名并描述,按下“保存”就可以进入编辑界面。
image.png
我i们点击元件库就可以搜索元器件。
有些元器件你可以在“立创商城”栏中搜索,并且可以筛选封装。
封装涉及到元器件的参数,所以一定要注意,购买元件时也要购买相同封装产品。(电阻电容常见有0805等封装)
image.png
我们搜索ESP12E,点击“放置在画布”。
image.png

鼠标左键单击,即可放置一个,然后鼠标右键单击以取消第二个放置。
用同样方法放置其他元器件,一定要注意封装,电阻电容我这里统一使用0805的,usb母座搜索Tepyc后一定要注意样式,买错了就很尴尬。其实你可以去他们的**商城买的。

放置好元件后你可以找到对应引脚,然后画线,GND等符号可以在上方的“电气工具”栏目中找到,3.3V的标识需要你点击VCC标识后进行一下修改。
另外,栏目中的“网络端口”只要两个端口的名称相同就相当于两端连在一起了哈,要手动单击修改名称。

对了,Ctrl+C或者+V按键可以复制粘贴。
搜索时候可以搜名称+参数+封装哈。


经过一段时间绘制,得到这样的图。
image.png

绘制PCB
接着就要绘制印刷电路板(PCB)了。
我们在上方菜单的”文件“中点击”保存“,然后找到”设计“——”原理图转PCB“。
若弹出检查网络可直接选择”否“。
这里的PCB尺寸其实可以很小,但这里为了方便显示我们设计成25mm*80mm的双层板子。
image.png
点击”应用“即可。
鼠标左键按住框选全部元器件到指定位置,开始一个个拖动元器件到指定位置。
键盘上的上下左右按键可以对位置进行细微调整。
注意我们的元器件必须都在框内。
image.png

这里右边的参数我们不改变,让所有元器件都在同一个面上,方便布线和焊接。
按住空格键可旋转元器件。
image.png
布置好之后根据数据手册,我们在ESP12E天线处开孔。
image.png
PCB工具栏中选择”矩形“绘制到天线上,然后选中右击点”转为槽孔“。
image.png
这样PCB就会给天线位置打一个大骷髅以增强天线性能。
接下来就是一个很肝的过程——布线。
我们选择PCB工具栏的第一个”导线“,根据提示尽可能有规则的布线。
这里需要很长时间。
那么,如果线正好被挡住怎么办?
我们使用”过孔“工具,放置一个过孔在导线处,然后在”层与元素中“选择底层(蓝色),再用导线穿过刚才挡住的部分,再用过孔,再选择顶层来走线即可。

说了这么复杂,你是不是想要放弃?
如果你很懒,可以自动布线啊。(省去前面所有过程,全自动,一步到位)
image.png

选择”自动布线“。
image.png
点击”运行“。
现在一个完整PCB就好了。

我们还需要引出排针方便连接传感器。
先保存PCB再到原理图中画,画好保存后只要点击更新PCB就好了。
然后再布线,检查无误即可完成PCB的制作!
image.png

我们可以导出BOM表格,这种文件可以直接去买元器件,很省事但也会贵一点。你也可去按照封装分别买便宜的。

接着导出PCB制板文件即可。
把文件上传到PCB公司网站或下单助手中,填写你的收货相关信息,三四天后你就收到了PCB成品!
焊接元器件
接着你需要焊接购买好的元器件。
image.png
完成后大概这样。

焊接时候注意根据BOM上的信息对应PCB标号来焊接,一定要仔细,焊接usb座时候小心短路。

这里有一个简单方法,那就是在上面的焊盘上抹上一点点焊锡浆(适量),然后用烙铁焊接或者回流焊。
我觉得还蛮有意思的,好像还出现在了2021年6月的《无线电》杂志上。
测试
安装ArduinoIDE,配置好ESP8266环境并下载CH340驱动程序。
然后编程(俗称注入灵魂),上传。
这一过程这里不多赘述,不会的可以去本社区看看其他文章。
结语
本文仅提供一个创作思路,供大家参考,不含任何商业性质(不过免费PCB真的香啊)。
创作不易,感谢你可以看到这里。
SunJuly-202107252304..png SunJuly-202107258481..png
最后最后,顺便开源一个小尺子:
Gerber_尺子_PCB_V2.0.zip (345.63 KB, 下载次数: 30)
SunJuly-202107258100..png

威威子爱捣鼓  初级技师
 楼主|

发表于 2021-7-27 19:05:43

诩 发表于 2021-7-27 09:28
不用搜型号吗?

立创的搜索有点不优雅,最好是搜索元器件名称+封装
如果愿意长期用立创EDA的还是建议把你常用封装的常用元器件收藏一下什么的(搜索框最下面更多按钮里面,这里不方便放图嘤嘤嘤)

回复

使用道具 举报

威威子爱捣鼓  初级技师
 楼主|

发表于 2021-7-27 19:07:34

相比其他EDA软件立创还是比较适合新手的,不用自己画封装,不用自己搞库,还能自动布线,元器件购买和PCB打样(免费)一条龙。

立创也有一些小BUG吧,总的来说不错
回复

使用道具 举报

威威子爱捣鼓  初级技师
 楼主|

发表于 2021-7-24 11:40:06

诩 发表于 2021-7-13 22:16
您好,请问这个开关在哪里弄啊?

在立创商城里面搜索要找一会,我自己用的是哪种薄膜式的,如果买直插的会常见一点
回复

使用道具 举报

jetson小助理  初级技匠

发表于 2021-7-9 15:17:07

图没了~
回复

使用道具 举报

威威子爱捣鼓  初级技师
 楼主|

发表于 2021-7-9 18:59:23

本帖最后由 威威子爱捣鼓 于 2021-7-9 19:10 编辑

我上传一下
回复

使用道具 举报

威威子爱捣鼓  初级技师
 楼主|

发表于 2021-7-9 19:11:23

现在应该可以了~
刚才忘记上传了嘤嘤嘤
回复

使用道具 举报

一只小学生  中级技师

发表于 2021-7-12 10:24:25

回复

使用道具 举报

一只小学生  中级技师

发表于 2021-7-12 11:57:37

对了
肿么旋转元件角度
回复

使用道具 举报

帅猫  高级技师

发表于 2021-7-12 12:29:02

没有铺铜(悲)
回复

使用道具 举报

威威子爱捣鼓  初级技师
 楼主|

发表于 2021-7-12 15:16:09

帅猫 发表于 2021-7-12 12:29
没有铺铜(悲)

这么简单的演示就不覆了(主要是懒)
回复

使用道具 举报

威威子爱捣鼓  初级技师
 楼主|

发表于 2021-7-12 15:16:28

一只小学生 发表于 2021-7-12 11:57
对了
肿么旋转元件角度

按下空格键
回复

使用道具 举报

一只小学生  中级技师

发表于 2021-7-13 15:17:38

回复

使用道具 举报

 中级技师

发表于 2021-7-13 22:16:17

您好,请问这个开关在哪里弄啊?
TueJuly-202107135322..png
回复

使用道具 举报

 中级技师

发表于 2021-7-13 22:18:52

是这个吗?
TueJuly-202107136913..png
TueJuly-202107136048..png
回复

使用道具 举报

威威子爱捣鼓  初级技师
 楼主|

发表于 2021-7-24 11:36:20

诩 发表于 2021-7-13 22:16
您好,请问这个开关在哪里弄啊?

要在里面搜轻触开关,不然开关的实物买来非常奇怪
回复

使用道具 举报

 中级技师

发表于 2021-7-27 09:27:47

威威子爱捣鼓 发表于 2021-7-24 11:36
要在里面搜轻触开关,不然开关的实物买来非常奇怪

回复

使用道具 举报

 中级技师

发表于 2021-7-27 09:28:09

威威子爱捣鼓 发表于 2021-7-24 11:40
在立创商城里面搜索要找一会,我自己用的是哪种薄膜式的,如果买直插的会常见一点 ...

不用搜型号吗?
回复

使用道具 举报

爱编程的小付  初级技师

发表于 2021-8-14 19:32:51

这两个按键有什么用?
代表什么意思?
谢谢。
回复

使用道具 举报

RRoy  NPC

发表于 2021-8-19 10:11:14

顶一个~
回复

使用道具 举报

拉乌拉乌  学徒

发表于 2021-8-23 16:57:10

前来学习
回复

使用道具 举报

12下一页
您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

为本项目制作心愿单
购买心愿单
心愿单 编辑
[[wsData.name]]

硬件清单

  • [[d.name]]
btnicon
我也要做!
点击进入购买页面
上海智位机器人股份有限公司 沪ICP备09038501号-4

© 2013-2021 Comsenz Inc. Powered by Discuz! X3.4 Licensed

mail