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#第九届立创电赛# 桌面温湿度仪DIY：从原理图到3D外壳的全流程实战（一）

news 2026/3/26 19:59:21

第九届立创电赛：桌面温湿度仪DIY全流程实战（一）

最近有不少朋友在准备立创电赛，想做个既有“里子”（功能）又有“面子”（外观）的嵌入式作品。今天，我就以这个“桌面温湿度仪”项目为例，手把手带你走一遍从电路设计、PCB打板、3D打印外壳到软件烧录的完整流程。这个项目麻雀虽小，五脏俱全，非常适合初学者入门，也能帮你建立起一个完整的电子产品开发概念。

咱们这个教程会分成几个部分，今天这第一篇，咱们先聚焦在硬件设计和外观设计上，把电路板怎么画、外壳怎么建模讲清楚。软件部分和最终效果，咱们下一篇再细聊。

硬件设计是整个项目的基石，就像盖房子的图纸。我们主要使用立创EDA这个强大的国产工具来完成。整个硬件设计的流程可以概括为：画原理图（电路逻辑连接） -> 设计PCB（电路板实际布局布线） -> 检查并生成生产文件。

原理图是电路的“语言”，它用符号和连线告诉我们各个元器件是如何连接在一起的。对于咱们的温湿度仪，核心功能是测量并显示环境的温度和湿度。

根据提供的原理图，我们可以分析出这个系统的大致构成：

注意：画原理图时，重点在于逻辑正确。你需要从立创EDA的元件库中找到对应的元器件符号，并按照数据手册的推荐电路进行连接。比如，传感器通常需要上拉电阻，单片机需要滤波电容，这些细节决定了电路的稳定性。

PCB（Printed Circuit Board，印制电路板）设计，就是把原理图变成一块实实在在的电路板。这是硬件设计中最考验耐心和技巧的环节。

从项目提供的PCB设计图来看，这是一块设计精良的双面板（Top Layer和Bottom Layer都可以走线）。我们来看看其中的关键点：

布局原则：

布线技巧：

电源线优先，且要加粗：电源线承载的电流相对较大，需要更宽的走线以减少阻抗和压降。在立创EDA中，你可以为电源网络（如VCC、GND）设置更宽的线宽规则。
信号线避免直角：高频信号线走直角容易产生反射和辐射，应使用45度角或圆弧走线。
地平面很重要：充分利用PCB的底层（或内层）作为完整的地平面（GND Plane），这能提供良好的信号回流路径，减少噪声。从提供的PCB图看，有大量覆铜接地，这是很好的实践。
留出调试空间：重要的测试点（如电源、关键信号）可以引出排针或预留焊盘，方便后期用示波器、万用表进行测量。

完成布线后，一定要使用立创EDA的DRC（设计规则检查）功能，检查线宽、间距、孔环等是否符合PCB工厂的工艺要求。确认无误后，就可以生成Gerber文件，发给板厂打样了。

一个优秀的DIY作品，不仅功能要好，外观也要精致。3D打印外壳是实现个性化外观的绝佳方式。这个项目使用了立创EDA的3D外壳设计功能（或关联了其他3D建模软件），为温湿度仪定制了一个外壳。

从提供的3D外壳图可以看出，这个设计考虑了以下几点：

精确开孔：外壳正面为显示屏开了精确的窗口，侧面或背面为USB供电口、传感器透气孔（温湿度传感器需要与环境空气接触）开了孔。这些孔的尺寸和位置必须与PCB上的元器件严格对应，这需要在设计时就将PCB的3D模型导入到外壳设计文件中进行参照。
装配结构：外壳通常分为上盖和下盖，通过螺丝柱和卡扣固定。设计时要预留螺丝柱的位置（对应PCB上的固定孔），并考虑好上下盖的配合公差。
美学与人体工学：边角做了圆角处理，看起来更柔和；整体尺寸小巧，适合放在桌面。你也可以在外壳上设计一些图案或文字。