電子及MCU單片機(jī)項(xiàng)目設(shè)計(jì)步驟

  需求分析，方案論證是單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作的開(kāi)始，也是工作的基礎(chǔ)。只有經(jīng)過(guò)深入細(xì)致的需求分析，周密而科學(xué)的方案論證才能使系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作順利完成。

需求分析的內(nèi)容主要包括：

l被測(cè)控參數(shù)的形式（電量、非電量模擬量、數(shù)字量等）、

l被測(cè)控參數(shù)的范圍、

l性能指標(biāo)、

l系統(tǒng)功能、

l工作環(huán)境、

l顯示、

l報(bào)警、

l兼容性，安全性，電磁兼容性

方案論證是根據(jù)用戶要求，設(shè)計(jì)出符合現(xiàn)場(chǎng)條件的軟硬件方案，在選擇測(cè)量結(jié)果輸出方式上，既要滿足用戶的要求，又要使系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、可靠、這是進(jìn)行方案論證與總體設(shè)計(jì)一貫堅(jiān)持的原則。

總體設(shè)計(jì)：硬件框架設(shè)計(jì)、軟件框架設(shè)計(jì)、接口設(shè)計(jì)、產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)

主要文檔

l系統(tǒng)功能及功能指標(biāo)

l系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖及功能劃分

l系統(tǒng)邏輯框圖

l各功能塊的邏輯框圖

l關(guān)鍵技術(shù)討論

l關(guān)鍵器件datasheet

l安全性、可靠性、電磁兼容性分析

2、器件選擇、電路設(shè)計(jì)制作、數(shù)據(jù)處理、軟件的編制階段。

   硬件部分的設(shè)計(jì)：

   硬件設(shè)計(jì)要重視極限參數(shù)，典型參數(shù)，參數(shù)變化范圍。最重要的是計(jì)算。主要需要計(jì)算的內(nèi)容有：

    1、工程計(jì)算基礎(chǔ)

l過(guò)渡過(guò)程及超調(diào)對(duì)輸入端器件的影響

l 降額通用要求

l Datasheet的應(yīng)用

l系統(tǒng)失效率與可靠性串并聯(lián)模型

l電子系統(tǒng)可靠性量化評(píng)估方法

l系統(tǒng)精度分配方法

l阻抗連續(xù)

l機(jī)械電子嵌入式軟件的失效率規(guī)律與特性

l應(yīng)力條件的（應(yīng)力變化率、組合應(yīng)力、器件環(huán)境條件）

l可靠性設(shè)計(jì)三階段（系統(tǒng)設(shè)計(jì)、功能設(shè)計(jì)、容差設(shè)計(jì)）

l建立一致性

2、工程計(jì)算與器件選型

l電阻選型計(jì)算：電阻的固有特性、上拉電阻、下拉電阻、限流電阻、分壓電阻、阻抗匹配電阻的選型計(jì)算

l電容選型計(jì)算：電容的固有特性與寄生參數(shù)、退耦電容、儲(chǔ)能電容、安規(guī)電容、隔直電容、濾波電容的選型計(jì)算

l電感選型計(jì)算

l晶振及振蕩電路選型計(jì)算

l散熱器件：整機(jī)散熱計(jì)算、散熱片、風(fēng)扇、半導(dǎo)體致冷片散熱選型計(jì)算

l光電器件選型計(jì)算：光耦、發(fā)光二極管、數(shù)碼管選型計(jì)算

l導(dǎo)線與接插件選型計(jì)算

l保護(hù)器件選型計(jì)算：保險(xiǎn)絲、TVS管、壓敏電阻、高壓放電管選型計(jì)算

l濾波器件選型計(jì)算：濾波器件特性、濾波電路設(shè)計(jì)計(jì)算、濾波器、濾波電容、磁珠磁環(huán)、電感選型計(jì)算

lPCB板選型：PCB板特性及PCB設(shè)計(jì)計(jì)算

l 數(shù)字IC器件選型計(jì)算：數(shù)字IC特性（結(jié)溫、響應(yīng)時(shí)間、帶載能力、溫漂、閾值、時(shí)序要求）、MCU、存儲(chǔ)類(lèi)器件、邏輯器件的選型計(jì)算

l模擬IC器件選型計(jì)算：AD、運(yùn)放、放大器件的選型計(jì)算

l電源模塊選型計(jì)算：電壓轉(zhuǎn)換器件、電源模塊、變壓器選型計(jì)算及設(shè)計(jì)應(yīng)用方法

l開(kāi)關(guān)類(lèi)器件：開(kāi)關(guān)類(lèi)器件的特性、開(kāi)關(guān)管、繼電器選型計(jì)算

l二極管三極管：二極管和三極管特性、三極管、二極管選型計(jì)算

l電控機(jī)械器件：電機(jī)特性、電機(jī)選型計(jì)算

l軟件類(lèi)：存儲(chǔ)空間、中斷or查詢(xún)選擇、界面設(shè)計(jì)、時(shí)序、運(yùn)算執(zhí)行時(shí)間的計(jì)算

l可維修性評(píng)估：量化評(píng)估指標(biāo)和試驗(yàn)方法

l其它：按鍵、揚(yáng)聲器的選型方法和計(jì)算

  主要文檔

   硬件部分

l   單板尺寸圖

l   接口定義及與相關(guān)板的關(guān)系

l   原理圖（包含一些必要的說(shuō)明信息）

l   PCB設(shè)計(jì)圖

l   BOOM表

l   元件布置圖（含一些必要的說(shuō)明信息）

l   調(diào)試測(cè)試計(jì)劃

  軟件部分 

偽代碼：使用自然語(yǔ)言表達(dá)程序的必要步驟。

流程圖：

   模塊化編程

l      端口定義

l      數(shù)據(jù)定義

l      功能模塊

l      中斷使用

l      存儲(chǔ)空間使用

   主要文檔

l   流程圖

l   程序文檔 

3、整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)試與性能測(cè)定

編制好的程序和焊接好的線路，不能按預(yù)計(jì)的那樣正確工作是常有的事，這就需要查錯(cuò)和調(diào)試。查錯(cuò)和調(diào)試有時(shí)是很費(fèi)時(shí)間的。

調(diào)試時(shí)，應(yīng)將硬件和軟件分成幾個(gè)部分，逐個(gè)部分調(diào)試，各部分都調(diào)試通過(guò)后再進(jìn)行聯(lián)調(diào)。調(diào)試完成后，應(yīng)在實(shí)驗(yàn)室模擬現(xiàn)場(chǎng)條件，對(duì)所設(shè)計(jì)的硬件、軟件進(jìn)行性能測(cè)試。

主要文檔

l   硬件調(diào)試報(bào)告

u     各個(gè)可變變量在不同的情況的測(cè)試數(shù)據(jù)、

u     極限條件的數(shù)據(jù)

u     關(guān)鍵點(diǎn)數(shù)據(jù)

u     數(shù)據(jù)差異原因分析

l   軟件調(diào)試報(bào)告

u     BUG修補(bǔ)說(shuō)明，版本更新

4、外觀及外殼設(shè)計(jì)

主要文檔

部件二維尺寸圖

三維模型圖

裝配體圖

爆炸圖

外協(xié)加工圖紙

5、文件編制階段

  文件不僅是設(shè)計(jì)工作的結(jié)果，而且是以后使用、維護(hù)以及進(jìn)一步再設(shè)計(jì)的依據(jù)。因此，一定要精心編寫(xiě)，描述清楚，使數(shù)據(jù)及資料齊全。

  主要文檔

l  項(xiàng)目文件清單

總結(jié)：

一個(gè)項(xiàng)目定下來(lái)后，經(jīng)過(guò)詳細(xì)調(diào)研，方案論證后，就進(jìn)入正式研制階段。從總體上來(lái)看，設(shè)計(jì)任務(wù)可以分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，這兩者相互結(jié)合，不可分離。從時(shí)間上來(lái)看，硬件設(shè)計(jì)的絕大部分工作量是在最初階段，到后期往往還要做一些修改。軟件設(shè)計(jì)任務(wù)貫徹始終，到中后期基本都是軟件設(shè)計(jì)任務(wù)。