Made with KiCad（133）：Light Rail PCB 游戏-电子发烧友网

“轻轨（Light Rail）是一款极简风格的互动式PCB游戏，其模拟列车沿轨道行驶并从站台装卸货物的过程。”

Made with KiCad 系列将支持新的展示方式。直接将以下链接复制到浏览器中(或点击“阅读原文”)：https://www.eda.cn/ecadViewer/viewerPage?xmlId=9e201322-6115-48e9-922f-dfc739d54454&fileZip=%2Fdata%2Fdesign%2Fdemo%2F9e201322-6115-48e9-922f-dfc739d54454.zip即可动态查看设计的原理图、PCB、3D 及 BOM，查询设计中器件、走线、焊盘的属性详情。还可以在原理图中与AI小助手互动，帮您更高效地学习设计细节：

概览Light Rail 是一款简约的互动式 PCB 游戏，模拟火车沿着轨道行驶，在站台上装卸货物。轨道由成行排列的黄色 LED 灯组成，这些 LED 灯依次点亮，营造出火车沿着轨道行驶的效果。轨道上的八个岔路口和十字路口旁边各有一个按钮，用于切换其状态。电路板上还有一个三字符七段显示屏，用于显示游戏状态和/或分数，轨道下方还有四个按钮，用于控制游戏。轻轨可使用两节 LIR2032 电池或通过 USB 供电。

?硬件设计

主要硬件组件包括

ATMega32u4 8 位微控制器
IS31FL3731 矩阵 LED 驱动器（charliplexing）
AS1115 七段 LED 显示驱动器
KCSC02-105 七段 LED 显示器
MIC5219 3.3V LDS 稳压器
黄色 “轨道 ”和红色 “平台 ”LED，共 144 个

IS31FL3731 + LEDs：最终我选择这个方案的原因很直白。之前用Adafruit的LED背包模块时体验良好，发现它通过独立PWM控制每颗LED就能轻松实现流畅动画效果。虽然考虑过IS31FL3741这类能控制更多LED的芯片，但觉得144颗LED的规模恰到好处。红黄双色作为高对比度的基础暖色调是自然之选。

Kingbright七段数码管 + AS1115：选择Kingbright数码管因其微型尺寸完美契合"元件即建筑"的板面美学。AS1115驱动芯片没有特别设计考量，只是刚好找到这款支持I2C 通信、封装尺寸适配的七段管驱动IC。

ATMega32u4：选择主控芯片主要基于两点——这是其他设计中常见的AVR芯片，且自带USB功能。虽然我本人从未用过该型号，但有其他AVR芯片开发经验，其USB调试功能对开发及未来扩展颇具吸引力。更现实的好处是方便亲友烧录程序，直接给个脚本就能搞定，无需额外USB转串口芯片。不过$5/片的售价实在高昂，若非出于学习目的断不会选择。

电源电路：这部分设计主要参考其他开发板方案。通过粗略估算板载最大电流需求，最终选型的LDO稳压器留有充足余量。

压电蜂鸣器：直接沿用ACK1编码套件中的同款蜂鸣器。选择关键点在于其尺寸既能填补PCB空白区域，又符合"芯片即建筑"的设计隐喻。尽管体型较常规压电片偏大，但直连MCU引脚即可驱动的简洁性颇具优势。

Layout

布局设计无疑耗费了最多时间。我首先粗略排布LED灯珠构成轨道外环，随后勾勒出PCB轮廓。KiCad的光线追踪渲染功能在此阶段极为实用，帮助我直观调整LED间距与整体比例。为获得更真实的观感，我甚至找来与PCB尺寸相仿的平面物体举在显示器前比对。外环确定后，以手稿草图为基础绘制内部轨道与道岔。当基础轨道布局初现雏形时，欣喜地发现仍有充足LED可用于站台设计，遂在各轨道区段添加集群式灯珠。