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机电系统工程设计概论（电气、电子与信息类） 一、电气、电子与信息类系统基础知识 二、系统设计原则 三、实施步骤（以嵌入式系统应用为例） 四、专题讲座安排（每周三下午16时15分） 1.项目确定与合同签订阶段 2.总体设计阶段 3.详细设计阶段 3.详细设计阶段 3.详细设计阶段 4.实现、测试、调试及组装运行阶段 6.资料归档、项目验收阶段 嵌入式系统 计算机系统的输入输出通道 * 西安理工大学工程训练中心 电气、电子及信息类工程系统 仪表自动控制 电气自动控制系统 电子控制系统 通信系统 信息处理系统 ……. 运动控制系统 电源系统 系统集成 自行开发 主要系统工程图 电子线路图 电气设备图 控制流程图 GB4728《电气简图用图形符号》 HG/T20505-2000《过程测量和控制仪表的功能标志及符号》 及GB2625-1981国标 1.可靠性要高：具有各种安全保障措施，如系统自检、故障报警、故障处理、看门狗电路、双机热备等。 2.操作性要好：a、使用方便，人性化设计b、维护方便，如查错和诊断程序、标准化部件设计等 3.实时性要强：能够对系统内外事件做出及时响应。 4.经济效益要高：性价比高、在系统可靠前提下，成本低廉 1.项目确定与合同签订阶段 2.总体设计阶段 3.详细设计阶段 4.实现、测试、调试及组装运行阶段 5.资料归档与项目验收阶段 1.机电系统工程设计概论（第5周） 2.传感器与执行器技术（第6周） 3.嵌入式系统设计与开发——硬件系统（第7周） 6.电气、电子及机械加工工艺（第10周） 4.嵌入式系统设计与开发——软件开发与调试（第8周） 5.PCB制板技术（第9周） 合同书内容： 项目内容与技术协议（附件） 双方任务划分和承担责任 合作方式 付款方式 进度与计划安排 验收方式及条件 成果的归属 违约的解决办法 1.确定系统完成的任务，明确系统要求； 该阶段将根据任务书（合同书）选择在有限条件下的最合理方案，主要完成以下内容： 2.确定系统构成方式； 3.选择相关设备（传感器、执行器等，市场供应必须畅通）； 4.确定系统核心处理策略（控制算法、信号处理方法等）； 5.软、硬件功能划分（“软件优先”原则）； 6.其他考虑（人机界面、结构设计、成本核算）； 注：该阶段中常进行实验验证。 硬件设计——原理设计 详细设计包括硬件设计（原理设计、工程设计）、结构设计与软件设计三个方面，设计中三个方面紧密联系、相互影响。 1.分析设备选型，确定相关输入、输出信息。 确定AI、AO点数、分辨率、精度、采样速度； 确定DI、DO点数和其他要求。 2.根据功能要求，确定人机交互方式、通信接口。 3.将嵌入式系统按功能划分为子系统，以框图形式表示出来。 一般包括：处理器子系统（处理器、晶振、复位等），存储器子系统，UART接口、键盘接口、显示接口、输入输出接口、电源子系统等。 4.元器件选型，设计系统原理图（Protel）。 5.给出硬件资源清单（输入输出端口地址及功能等） 硬件设计——工程设计 绘制PCB图（Protel）： 设计中考虑元器件的热设计、印制板热设计及电磁兼容性设计。 结构设计指系统的外形原装形式等，设计应满足应用要求和人机工程学要求，其机械结构、材料及外形应满足以下要求： 1、能安装、固定和支撑系统中各个部分，保证可靠联接； 2、对嵌入式设备组成部分进行保护（冲击、振动、EMC、热设计等） 3、尽量符合人机工程学原理（易于操作、维护、维修，造型美观、面板色彩设计） 结构设计 软件设计 1、软件整体功能设计。 2、软件功能模块划分，如LCD显示模块、键盘模块、数据处理模块、通信模块等，完成主程序框架。 3、设计各功能模块输入输出参数、算法（流程图）及相互之间的调用关系。 4、设计系统自检及出错处理方案。 1.印刷电路板测试：线路、过孔是否连通，是否存在短接问题等。 2.元器件测试 3.元器件安装：“先安装体积小、高度低，后安装体积大、高度高的” “先安装电源电路，调试通过后，安装其它电路” 4.先板级调试，再内部连线（强调工艺） ，完成硬件调试 5.软件调试顺序：子程序→功能模块→主程序 6.软硬件联合调试 7.系统测试：极限情况测试、边