🌊 水塔监控系统 - PCB 设计文件

可直接用于嘉立创生产的完整 PCB 文件
Water Tower Monitoring System - Production Ready PCB Files

---

📁 文件结构

water_tower_pcb/
├── README.md                    # 本说明文档
├── master/                      # 主机 (ESP8266) PCB 文件
│   ├── water_tower_master.kicad_pcb  # KiCad PCB 文件
│   ├── bom.csv                  # 物料清单
│   └── pos.csv                  # 元件坐标文件
├── slave/                       # 从机 (STC32G) PCB 文件
│   ├── water_tower_slave.kicad_pcb   # KiCad PCB 文件
│   ├── bom.csv                  # 物料清单
│   └── pos.csv                  # 元件坐标文件
└── gerber/                      # Gerber 生产文件 (可直接下单)
    ├── water_tower_master-F_Cu.gtl       # 顶层铜皮
    ├── water_tower_master-B_Cu.gbl       # 底层铜皮
    ├── water_tower_master-Edge_Cuts.gko  # 板框
    ├── water_tower_master-F_SilkS.gto    # 顶层丝印
    ├── water_tower_master-F.Mask.gts     # 顶层阻焊
    ├── water_tower_master-B_Paste.gbp    # 底层钢网
    ├── water_tower_master.drl            # 钻孔文件
    └── water_tower_master_gerber.zip     # 打包文件 (上传嘉立创)

---

🚀 快速下单指南

步骤 1: 下载 Gerber 文件

所有 Gerber 文件位于 gerber/ 目录，已包含：

• ✅ 顶层/底层铜皮 (F.Cu, B.Cu)
• ✅ 板框 (Edge.Cuts)
• ✅ 丝印层 (SilkS)
• ✅ 阻焊层 (Mask)
• ✅ 钢网层 (Paste)
• ✅ 钻孔文件 (Drill)

步骤 2: 访问嘉立创官网

打开嘉立创 PCB 下单页面： https://www.jlcpcb.com

步骤 3: 上传 Gerber 文件

1. 点击 "立即下单"
2. 点击 "上传 Gerber 文件"
3. 选择 gerber/water_tower_master_gerber.zip (或单独上传所有 Gerber 文件)
4. 系统自动解析 PCB 参数

步骤 4: 确认参数

主机 PCB 参数:

参数	值	说明
板尺寸	100mm × 80mm	标准尺寸
层数	2 层	双面板
板厚	1.6mm	标准厚度
铜厚	1oz (35μm)	标准铜厚
阻焊颜色	绿色	默认颜色
丝印颜色	白色	默认颜色
表面处理	有铅喷锡 (HASL)	经济实惠
最小线宽/线距	8mil (0.2mm)	标准工艺
最小过孔	0.3mm	标准工艺
数量	5-10 片	建议 10 片

从机 PCB 参数:

参数	值	说明
板尺寸	120mm × 90mm	标准尺寸
层数	2 层	双面板
板厚	1.6mm	标准厚度
铜厚	2oz (70μm)	大电流部分
阻焊颜色	绿色	默认颜色
丝印颜色	白色	默认颜色
表面处理	有铅喷锡 (HASL)	经济实惠
最小线宽/线距	8mil (0.2mm)	标准工艺
最小过孔	0.3mm	标准工艺
数量	5-10 片	建议 10 片

步骤 5: 选择 SMT 贴片 (可选)

如需 SMT 贴片服务：

1. 点击 "SMT 贴片" 选项卡
2. 上传 bom.csv 和 pos.csv 文件
3. 选择需要贴片的元件
4. 确认贴片数量

推荐贴片元件:

• 电阻电容 (0805 封装)
• AMS1117-3.3 LDO
• 二极管、三极管
• IC 插座 (STC32G 建议用插座)

建议手工焊接:

• ESP8266 模块 (买成品模块)
• PAN3031 LoRa 模块 (买成品模块)
• 接线端子
• 继电器
• 大电容

步骤 6: 下单支付

• 主机 PCB: 约 ¥30-45 (5-10 片)
• 从机 PCB: 约 ¥35-55 (5-10 片)
• SMT 贴片: 约 ¥80-150 (工程费) + 元件费
• 总计: 约 ¥200-400 (含运费)

交期: 3-5 天生产 + 2-3 天快递

---

📋 PCB 规格说明

主机 (Master) PCB

尺寸: 100mm × 80mm
层数: 2 层
厚度: 1.6mm
铜厚: 1oz (35μm)

主要元件:

• U1: AMS1117-3.3 (LDO 稳压器)
• U2: ESP8266 NodeMCU (WiFi 模块)
• U3: PAN3031 (LoRa 433MHz 模块)
• J1: 12V 电源输入端子
• J2: OLED 显示屏接口
• F1: 2A 自恢复保险丝
• D1: SMBJ12A (TVS 二极管)

关键布局:

• ESP8266 天线区域保持净空 (禁止走线、铺铜)
• PAN3031 天线远离金属物体
• 电源走线宽度 ≥ 20mil
• 每个 IC 就近放置 100nF 去耦电容

从机 (Slave) PCB

尺寸: 120mm × 90mm
层数: 2 层
厚度: 1.6mm
铜厚: 2oz (70μm，大电流部分)

主要元件:

• U1: AMS1117-3.3 (LDO 稳压器)
• U2: STC32G12K128 (单片机，建议用 LQFP48 插座)
• U3: PAN3031 (LoRa 433MHz 模块)
• K1: 5V 继电器 (10A)
• J1: 12V 电源 + 水泵控制端子
• J2: 液位传感器接口
• SW1: 8 位拨码开关 (地址设置)

关键布局:

• 继电器到大电流端子走线宽度 ≥ 50mil
• ADC 走线远离高频信号
• PAN3031 天线保持净空
• LDO 和继电器下方放置散热过孔

---

🔧 焊接装配指南

主机装配顺序

1. 焊接矮元件:

   • 电阻 (0805)
   • 电容 (0805)
   • 二极管、三极管

2. 焊接高元件:

   • AMS1117-3.3 LDO
   • IC 插座 (如使用)
   • 接线端子

3. 焊接模块:

   • ESP8266 NodeMCU
   • PAN3031 LoRa 模块
   • OLED 显示屏 (通过排针连接)

4. 焊接大元件:

   • 电解电容 (470uF)
   • 保险丝
   • TVS 二极管

从机装配顺序

1. 焊接矮元件: 同主机

2. 焊接 STC32G:

   • 建议使用 LQFP48 插座
   • 先焊接插座，再插入芯片
   • 注意芯片方向 (缺口标记)

3. 焊接大电流元件:

   • 继电器
   • 接线端子
   • DC-DC 模块

4. 焊接模块:

   • PAN3031 LoRa 模块
   • 拨码开关

---

🧪 上电测试

测试步骤

1. 目视检查:

   • 检查有无连锡、虚焊
   • 检查元件极性是否正确
   • 检查有无焊锡渣

2. 万用表测量:

   • 测量 12V 输入对地电阻 (应 > 100Ω)
   • 测量 5V 输出对地电阻 (应 > 100Ω)
   • 测量 3.3V 输出对地电阻 (应 > 100Ω)

3. 上电测试:

   • 接入 12V 电源
   • 测量 5V 测试点 (应为 5.0±0.2V)
   • 测量 3.3V 测试点 (应为 3.3±0.1V)
   • 观察有无异常发热

4. 功能测试:

   • 连接 USB 转 TTL 调试串口
   • 烧录固件
   • 测试各功能模块

---

📥 文件说明

Gerber 文件

文件扩展名	说明	用途
.gtl	Top Copper (顶层铜皮)	顶层走线
.gbl	Bottom Copper (底层铜皮)	底层走线
.gto	Top Silkscreen (顶层丝印)	元件标识
.gts	Top Solder Mask (顶层阻焊)	顶层绿油
.gbp	Bottom Paste (底层钢网)	SMT 贴片
.gko	Board Outline (板框)	PCB 外形
.drl	Drill File (钻孔文件)	过孔和焊盘钻孔

BOM 文件 (bom.csv)

列说明:

• Designator: 元件位号 (如 R1, C1, U1)
• Quantity: 数量
• Value: 元件值 (如 10kΩ, 100nF)
• Footprint: 封装 (如 0805, SOT-223)
• Manufacturer: 制造商
• MPN: 制造商零件编号
• Description: 描述
• LCSC Part#: 立创商城编号

坐标文件 (pos.csv)

列说明:

• Designator: 元件位号
• Mid X: X 坐标 (毫米)
• Mid Y: Y 坐标 (毫米)
• Rotation: 旋转角度
• Layer: 层 (TopLayer/BottomLayer)
• Footprint: 封装
• Value: 元件值

---

💰 成本估算

PCB 生产费用 (嘉立创)

项目	主机	从机	说明
PCB 打样 (5 片)	¥30	¥35	2 层板
PCB 打样 (10 片)	¥45	¥55	更划算
SMT 工程费	¥80	¥80	经济型 (≤30 元件)
贴片元件费	¥50	¥80	根据元件数量
运费	¥15	¥15	顺丰快递
合计 (10 片+SMT)	¥270	¥310	推荐方案

元件费用 (立创商城)

类别	主机	从机	说明
MCU/模块	¥60	¥70	ESP8266 + PAN3031 / STC32G + PAN3031
被动元件	¥20	¥30	电阻、电容、电感
连接器	¥15	¥25	端子、排针
电源	¥15	¥15	LDO、DC-DC
其他	¥10	¥20	保险丝、TVS、LED
合计	¥120	¥160	单片成本

总成本 (1 主 1 从)

项目	费用	说明
PCB+SMT	¥580	主机 10 片 + 从机 10 片
元件	¥280	1 主 1 从元件
工具	¥230	电烙铁、万用表等 (一次性)
总计	¥1,090	首批 10 套 + 工具

单套成本: 约 ¥150-200 (批量后更低)

---

🛠️ 设计工具

KiCad (推荐)

下载: https://www.kicad.org
版本: 6.0 或更高

打开项目:

# 主机
File → Open Project → master/water_tower_master.kicad_pcb

# 从机
File → Open Project → slave/water_tower_slave.kicad_pcb

导出 Gerber:

File → Fabrication Outputs → Gerbers (.gbr)
File → Fabrication Outputs → Drill Files (.drl)

立创 EDA (在线工具)

网址: https://lceda.cn
优势: 无需安装，直接下单嘉立创

导入 KiCad 文件:

1. 导出 KiCad Gerber
2. 立创 EDA 导入 Gerber
3. 检查无误后下单

---

⚠️ 注意事项

生产注意事项

1. 阻抗控制: 本项目不需要阻抗控制
2. 盲埋孔: 不需要，使用通孔即可
3. 字符大小: ≥ 1mm (40mil)，避免太小无法识别
4. 最小线宽: ≥ 8mil (0.2mm)，嘉立创标准工艺
5. 过孔覆盖: 选择阻焊覆盖 (Tented Vias)

焊接注意事项

1. 静电防护: 焊接 MCU 时佩戴防静电手环
2. 温度控制: 烙铁温度 350°C 左右
3. 焊接时间: 每个焊点 ≤ 3 秒
4. 助焊剂: 使用适量助焊剂
5. 清洗: 焊接后用洗板水清洗

调试注意事项

1. 上电前: 务必检查有无短路
2. 电压测量: 先测 3.3V，再测其他
3. 发热检查: 手摸 LDO、MCU 是否过热
4. 串口调试: 波特率 115200
5. 固件烧录: 确认芯片型号和下载方式

---

📞 技术支持

问题反馈

如遇到任何问题，请提供：

1. PCB 照片 (正反面)
2. 问题描述
3. 测试数据 (电压、电流等)
4. Gerber 文件版本

相关资源

• 嘉立创下单: https://www.jlcpcb.com
• 立创商城: https://www.szlcsc.com
• KiCad 教程: https://www.kicad.org/help/
• 立创 EDA: https://lceda.cn

---

📝 版本历史

版本	日期	变更说明
V1.0	2024-03-03	初始版本，主机 + 从机 PCB 完成

---

📄 许可证

本项目采用 MIT License，详见原项目许可证。

---

祝你生产顺利！如有问题欢迎咨询！ 🎉

---

项目主页: https://github.com/Wlinuxhv/water-tower-system
设计: AI Assistant
日期: 2024-03-03