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第11章数据采集系统设计 1 11 1系统设计的基本原则 11 1 1硬件系统设计的基本原则11 1 2软件系统设计的基本原则 2 11 1 1硬件系统设计的基本原则 改动一次硬件往往要重新制版 安装和调试 因此硬件系统设计时要通过仔细推敲 集体论证来定稿 从而避免硬件电路的返工 硬件设计的大返工意味着软件设计也要大返工 为减少和除返工 在硬件系统设计中应当遵循以下几个原则 3 一 经济合理 在满足性能指标的前提下 尽可能降低价硬件成本 以便获得高的性能价格比 也是一个产品争取市场的主要因素之一 实际应用时 应根据具体情况来裁剪硬件系统 4 二 安全可靠 确保系统安全可靠地工作是硬件设计中应遵循的一个根本原则 保证在规定的工作环境下 系统性能稳定 工作可靠 如相应的监控电路 保护电路 报警电路和自诊断电路等 5 三 有足够的抗干扰能力 有完善的抗干扰措施 是保证系统精度 工作正常和不产生错误的必要条件 6 思考题 某品牌电风扇 底座装有压力传感器 当系统检测到没有放稳时风扇会停止转动 该功能属于 原则 A 抗干扰 B 安全可靠 7 思考题 1 电源电路中加入保险丝电阻 这是硬件系统设计中的原则 A 安全可靠 B 抗干扰2 电源电路中加入滤波电容 这是硬件系统设计中的原则 A 安全可靠 B 抗干扰 8 四 采用功能强的芯片 设计中尽可能采用功能强的芯片 少用分立器件 以简化电路 提高系统电路的集成度和可靠性 9 四 采用功能强的芯片 一块芯片 10 五 留有余地 硬件电路设计时 要考虑将来修改 扩展的方便 在设计之初使各部分的硬件电路设计留有相当大的余地 比如ROM RAM的存储容量 I O端口的数目 A D D A通道的数目 分辨率等 11 11 1 2软件系统设计的基本原则 一 结构合理 程序应该采用结构模块设计 不仅有利于程序的扩充 也有利于程序的修改和维护 二 操作性能好 在开发程序时 应当考虑如何降低对操作人员的专业的要求 因此 在程序设计中 良好的人机交互界面可以提高工作效率和产品的易操作性 12 三 具有一定的保护措施 系统应设计一定的的自检测程序 以便系统发生故障时 例于查找故障部位 对于重要的参数要定时存储 以防止因掉电而丢失数据 13 四 提高程序的执行速度 五 给出必要的程序说明 六 尽可能降低功耗 提高系统的待机时间 14 11 2数据采集系统设计的一般步骤 15 11 2 1确定任务 一 步骤 1 调研 对要求进行调查研究 进行可行性论证 技术可行及市场可行 2 在可行性的基础上 1 确定系统应具备的功能 性能指标 2 确定系统的成本与收益 3 确定完成任务的期限 16 11 2 1确定任务 二 参与人员 客户 高级开发人员 市场部 三 工作结果 任务说明书 合同 以后工作的基础 17 11 2 2总体设计 一 步骤 1 确定系统所使用的MCU的配置方案合理地选用可缩短研制周期 提高系统的性能价格比 2 进行硬件和软件的功能划分 1 根据应用系统速度要求来划分软 硬件功能速度要求很高 采用硬件实现速度要求不高 采用软件实现 2 根据成本 可靠性和研制周期来划分降低成本 用软件来代替硬件 18 思考题 不用软件编程 而用硬件电路来消除按键抖动 能 不定项选择 A 提高系统的运行速度B 降低系统的成本C 降低系统的功耗D 提高系统的实时性 19 11 2 2总体设计 一 步骤 3 详细设计 1 制定硬件系统的指标和要求 各组成部分的之间的控制关系 完成期限等等 2 制定软件系统的任务 选择编程语言 数据结构 有关算法及划分程序模块 绘出流程图等等 20 11 2 2总体设计 二 参与人员 高级开发人员 三 工作结果 1 总体设计说明书2 硬件设计说明书3 软件设计说明书 21 11 2 3硬件和软件开发 一 硬件开发步骤 1 绘制出逻辑图 电路原理图2 选购元器件3 组装4 电路调试5 制PCB版图 根据硬件设计说明书进行 22 11 2 3硬件和软件开发 二 软件开发步骤 1 设计语言的选择2 根据模块划分及流图编写具体的代码3 软件调试 1 各模块的程序分别进行调试 2 联合调试 根据软件件设计说明书进行 23 11 2 3硬件和软件开发 三 参与人员 高级 初级开发人员 四 工作结果 电路原理图 版图 具体电路 程序代码等 24 11 2 4系统联调 一 步骤 1 在实验室 对已知的标准量进行采集和比较 以验证系统设计是否正确合理 2 进行现场测试 测试是系统的各项性能指标是否达到任务说明书规定的 3 修改和完善硬件系统和软件系统 进一步排除软 硬件的错误和不足 25 11 2 4系统联调 二 参与人员 高级 初级开发人员 三 工作结果 测试报告书 改进说明书等 26 11 2 5产品定型 一 工作过程 1 联调后送测试部门进行技术测试 2 经测试合格后 将前面的工作结果形成合理的装配和调试工艺 送生产部进行大批量生产 3 客户对样机进行试运行 并提出合理的改进合案 4 样机通过鉴定后开发工作结束 27 11 2 5产品定型 二 参与人员 研发部 测试部 生产部及客户 三 工作结果 产品 28 11 3数据采集系统应用实例 汽车电子系统智能家居系统医疗生物系统安防监控系统 29 安防监控系统 安防与频监控已经从传统的交通管理 银行 商场 地铁等行业应