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PCB设计与制作
为了满足整体造型、体积以及底座功能的具体要求，本小夜灯PCB分为2块来设计。控制电路和电源电路分别布局在1块边长约87mm的正三角形电路板上，这2块电路板在安装时通过金属支撑柱来实现电气连接。控制电路和电源电路都比较简单，器件也相对较少，采用单面板即可满足布局要求。整个电路工作电压较低，工作电流也很小，PCB走线宽度和间距无特殊要求。布局好的电路板如图1所示。
PCB布局好后可以委托工厂加工，也可以自制。笔者制作电路所使用的PCB是用感光板自制的，如图2所示。
图1?PCB布局图
 
图2?用感光板自制的PCB
元件选择与电路制作
制作本小夜灯电路所需要的元器件不多，但各器件都应按要求选择。IC1选用SOP-28封装，IC2选用SOT-89封装。R1～R4均选用0805系列贴片电阻，C1、C3和C4均选用C型尺寸贴片钽电解电容，C2选用0805系列贴片电容，L1选用CD43型贴片线绕电感。XTAL1选用PBRC-B系列或与之兼容的其他型号贴片陶瓷振荡器，S1～S3均选用6mm×6mm小型直插按键。
为了便于将LED装入灯罩，并获得更好的混色效果，这里光源没有采用3个单色LED，而是采用了1个全彩LED。
图3?全彩LED引脚排列
全彩LED也叫七彩LED或三色LED，其内部封装有红色、绿色和蓝色三种颜色的LED管芯，它在使用时相当于3个LED。全彩LED内部各LED其中一端连在一起形成公共端，加上各LED的另一端它共有4个引脚，排列如图3所示（少数产品可能与此不同，具体以产品资料或实际测量为准）。根据公共端极性的不同，全彩LED可以分为共阴和共阳两种，按电路要求，这里采用后者。根据外观和制造工艺的不同，全彩LED又可以分为透明和雾状（类似磨砂灯泡的效果）两种，为了使光线更加自然、柔和，制作时最好选用后者。市场上全彩LED的尺寸规格多为Φ5，制作时选用这种规格即可。
BATT1为2节串联的AAA（7号）1.5V电池，制作时应通过配套的电池夹（电池盒）来安装。
电路中绝大部分器件为贴片器件，焊接时要特别仔细，以免出现短路、虚焊等缺陷。各器件焊接好后应对照电路原理图反复检查，若有错误和缺陷要及时改正和修补。为了方便调试，LED和电池夹可暂不安装，待调试结束后再另行安装。自制的PCB表面往往没有阻焊层，为了防止铜箔氧化影响电气性能和外观，电路焊接好后最好在PCB铜箔表面镀一层锡或涂一层松香酒精溶液。焊接完成并经过镀锡处理的电路板如图4所示。
 
图4?焊接好的电路板
图5?LED引脚的加工
图6?焊接好连接线的LED
调 试
小夜灯控制电路和电源电路相互独立，这两部分电路的调试也应分开进行，以免彼此牵扯而影响电路测试和故障判断。
控制电路调试前要预先对LED进行加工，以满足调试和安装的要求。加工时先将LED各引脚从靠近其根部的凸起处剪断，再将外侧的2个引脚向内侧弯折，如图5所示。之后在LED各引脚上分别焊接1根长约10mm的细导线，并在LED内侧的2个引脚的焊点处各套一小段热缩管以免短路，如图6所示。为了便于区分LED各引脚，各导线应选用不同的颜色且最好与所连接的引脚对应的LED的颜色一致。LED加工好后可以在灯罩上试装一下，若无法放入灯罩则应将LED外侧的2个引脚再向内侧弯折或将LED的“帽沿”剪去，必要时还需要重新焊接导线以减小焊点或改变焊点形状，从而满足安装要求。
控制电路调试时先将LED的连接线按电路原理图焊接在控制电路板上，再在控制电路板上两电源输入端以及RXD和TXD端各焊接1根导线，分别与4.5V电源和编程电路相连。以上均为临时性连接，因而对焊接质量以及外观没有太高要求。为了能够持续准确地检测电路，调试应使用稳压电源，不要使用电池。电路连接妥当后仔细检查几遍，确认无误后即可上电将程序下载至单片机内，之后重新上电对按键功能和LED状态进行全面测试。本电路及程序相对比较简单，调试一般不会有太大问题，但有一点要特别注意。本电路的待机电流不应超过1μA（正常情况下一般约为0.1μA），待机电流偏大（功耗偏高）时要仔细检查电路和程序，而不能轻易忽略，否则在实际使用时会浪费电池电能。此外，在调试过程中若发现LED的亮度或混色效果不理想，可以通过适当调整R2～R4的阻值来改善。
电源电路调试时，在电源电路板上两电源输入端各焊接1根导线与3V电源相连，这里同样使用稳压电源来调试。上电后在空载的情况下测量电路的输出电压，此时应略高于4.5V，如果偏差较大应立即断电检查电路。同样在空载的情况下测量电路的输入电流，此时应在20μA以下（正常情况下一般约为10μA），否则要仔细检查电路。VD1的反向漏电流IR偏大、C3和C4的漏电流偏大、IC2性能不良以及电路短路等都可能导致输入电流偏大（功耗偏高），检查电路时要特别注意以上几点。与调试控制电路一样，功耗问题不能轻易忽略，调试时要有足够的耐心，力争将功耗降至最低，这一点对调试采用电池供电的电路至关重要。空载测试正常后用1个100Ω/0.5W的电阻作为负载进行带载测试，在测试过程中，电路的输出电压应始终保持在4.5V左右，如果电压变化范围较大则还需进一步检查和调整电路。
图7?LED的安装
图8?LED连接线的焊接
组 装
小夜灯的零部件相对比较多，组装应按一定的步骤进行，主要包括LED安装、电池夹安装、支撑柱安装和底脚安装4个步骤。
1.安装LED
安装LED时，首先将香水瓶的瓶塞芯（原香水瓶喷雾机构的一部分）穿过控制电路板中心的孔，套上瓶塞将之卡紧；然后将LED连接线从瓶塞芯穿过并拉紧，如图7所示。之后根据控制电路板上LED连接端焊盘的位置剪去LED连接线多余的部分，并将其焊接在电路板上，如图8所示。最后将加工过的卡环（原香水瓶瓶口处的装饰部件）和香水瓶套在瓶塞上，如图9所示，若香水瓶与瓶塞无法套紧则应在两者表面涂少许万能胶后再安装，以确保结构牢固。
图9?香水瓶的固定 图10?电池夹的安装 图11?电池夹连接线的焊接
2.安装电池夹
安装电池夹时，首先将电池夹用海绵双面胶粘贴在电源电路板上，粘贴时要将电池夹的连接线从电路板边缘的穿线孔穿过，并 且要将电池夹的安装孔与电路板上相应的孔对正，使电池夹居中；然后用螺钉通过安装孔进一步将电池夹固定妥当，如图10所示。最后根据电源电路板上电源输入端焊盘的位置，剪去电池夹连接线多余的部分，并将其焊接在电路板上，如图11所示。
3.安装支撑柱
支撑柱不仅用来支撑2块电路板构成底座，它还起着连接控制电路和电源电路的作用，因此支撑柱最好选用铜质镀镍两头内螺纹支撑柱，以保证电气性能和外观效果。支撑柱共需要3个，通过M3螺钉将其与控制电路板固定在一起，如图12所示。安装时螺钉一定要旋紧，使支撑柱与控制电路板铜箔可靠接触。
4.安装底脚
底脚的主要作用是支撑底座，使电池夹悬空。这里底脚用小型铝质电位器旋钮来制作，制作时先将旋钮内的塑料芯去掉，再在旋钮顶部的中心钻1个直径为3mm的孔即制作完成，如图13所示。这种自制底脚外观非常好，与整体造型风格也比较一致。与支撑柱一样，底脚也需要3个，通过M3螺钉来安装，如图14所示。底脚安装的同时也将支撑柱与电源电路板固定在了一起，安装时螺钉同样也要旋紧，使支撑柱与电源电路板铜箔可靠接触。组装完毕后在电池夹内装入电池，小夜灯即可使用。若电路不工作则要仔细检查各支撑柱与电路板铜箔是否接触良好以及2块电路板安装是否错位等，直到发现问题排除故障为止。制作完成的小夜灯如题图所示。
图14?底脚的安装
制作这样一个彰显个性的小夜灯，每当夜幕降临后点亮，各色灯光此起彼伏，望着它定然是十分惬意，有兴趣的读者可以制作一个感受一下。读者在制作时可以根据实际选择的灯罩修改小夜灯的外观和结构，也可以通过修改程序中各模式显示状态表的数据来增删显示花样或改变各显示花样对应的各路LED的状态。此外，读者还可以以此为参考，设计制作出更多更有个性的电子制作精品。 | 
