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第2期：APM32微控制器键盘PCB设计实战教程

article 2025/6/3 3:45:59

第2期：APM32微控制器键盘PCB设计实战教程

一、APM32小系统介绍

使用apm32键盘小系统开源工程操作

APM32是一款与STM32兼容的微控制器，可以直接替代STM32进行使用。本教程基于之前开源的APM32小系统，链接将放在录播评论区中供大家参考。

1.1 电路组成

相比标准开发板，我们的小系统有以下简化：

  • 只保留一个8MHz晶振电路，去掉了32.768KHz晶振（通常只用于时钟应用）
  • 保留USB接口（Type-C）
  • 使用线性稳压器将5V转换为3.3V供主控使用
  • 预留烧录Bootloader的跳线（CBT6/C8T6一般不自带Bootloader）

1.2 CBT6与C8T6对比

  • CBT6比C8T6性能稍好，内存更大
  • 价格方面，CBT6约5.6元，C8T6约8元
  • 两款芯片可以直接互相替换，没有功能差异

1.3 针脚使用指南

  • 总共48个引脚，去除供电、地、数据等引脚后，可用约31个引脚
  • 不建议使用的引脚：C13、C14、C15和A0（直接打叉标记）
  • 可用引脚：A1至B11，B9、B8、B7至B3，A15，A14，A10至B12
  • 必须预留烧录用针脚

二、矩阵原理与绘制

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

2.1 基础矩阵设计

设计矩阵键盘与之前的32U4系统类似，主要步骤如下：

  1. 选择合适的轴座封装（本例使用带RGB灯的下灯位凯华轴座）
    在这里插入图片描述

  2. 使用阵列副本功能批量创建轴座（5行4列，行距列距均为200）

  3. 连接正极线路（使用阵列副本功能）

    • 注意：WS2812B 6028反贴灯需要接5V电源（而非3.3V VCC）

  4. 连接行列线（也可使用阵列副本）

2.2 添加防反向二极管

  1. 选择合适的二极管（推荐1N4148W SOD323封装）
  2. 使用阵列副本功能批量放置
  3. 注意选择元器件库时，建议使用嘉立创基础库，避免SMT加工时产生额外换料费

提示：使用嘉立创基础库中的元器件可以避免20元/项的换料费，只要封装和功能相同即可替换。

2.3 处理空轴位

根据键盘布局，需要删除以下位置的轴座：

  • 第一行第三列
  • 第三行第三列
  • 第四行第一列

2.4 添加RGB灯光

若需要更均匀的灯光效果，可以调整LED位置或增加LED数量（详细在RGB矩阵教程中介绍）。

2.5 添加引脚标号

为行列线添加相应引脚标号，标记不使用的引脚位置。

三、旋钮编码器添加

3.1 EC11编码器介绍

在这里插入图片描述

EC11是客制化键盘常用的旋钮编码器：

  • 有半轴和梅花轴两种版本
  • 共有7个引脚
  • 旋钮帽推荐使用电吉他旋钮帽（价格合理，外观良好）

3.2 编码器引脚连接

在这里插入图片描述

  1. D引脚和E引脚用作普通按键功能（按下旋钮时触发）
  2. A引脚和B引脚直接连接到主控（用于检测旋转方向）
  3. C引脚和F/G引脚接地（F/G为固定点，可选择接地或打叉不连接）

四、PCB布局设计

画好图后，点击：
在这里插入图片描述

4.1 准备工作（转PCB后）

  1. 设置网格大小为23.438mil
  2. 原理图转PCB
  3. 放置边框
    在这里插入图片描述

4.2 元器件布局技巧

  1. 轴体布局：

    • 使用"查找相似对象"和"布局传递"功能快速摆放轴体
    • 微调位置确保对齐

  2. 二极管布局：

    • 同样可使用布局传递功能
    • 可放置在旋钮底部节省空间

  3. 关键器件放置：

    • Type-C接口（根据空间决定放在正面或侧边）
    • APM32芯片
    • 线性稳压器及外围电路
    • 晶振及相关电容
    • USB识别电阻

  4. 空间利用技巧：

    • 利用卫星轴下方空间放置接口
    • 在小型PCB上合理安排元器件位置，避免布线困难
      在这里插入图片描述
      一些细节图如下：
      在这里插入图片描述
      在这里插入图片描述
      在这里插入图片描述

五、总结

通过本次教程，我们学习了：

  1. APM32小系统的特点与使用方法
  2. 键盘矩阵的设计原理
  3. 阵列副本功能的高效应用
  4. 布局传递功能的使用技巧
  5. 旋钮编码器的添加方法

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