第四章 控制系统硬件模块化设计研究与实现

第四章控制系统硬件模块化设计研究与实现

4.1微处理器的选择

由于机械手控制系统中没有大量的信号需要处理，同时又要满足控制要求，决定采用美国Silicon Labs公司的C8051F型单片机，具体型号为C8051F020。从嵌入式计算机系统的角度来看，单片机的技术发展经历了SCM(Single Chip Microcomputer，单片微型计算机)，MCU(Microcontroller Unit，微控制器)以及SoC(System on Chip，片上系统)三个阶段。该单片机C8051F020为高度集成的混合信号SoC系统级芯片，具有与8051单片机兼容的高速、流水线CIP-51微处理器内核，与MCS-51指令集完全兼容。64K字节可在线编程的FLASH存储器，可寻址64K字节地址空间的外部数据存储器接口等资源。除了具有标准8051

的数字外设部件外，片内还集成了数据采集和控制系统中的常用的模拟部件及其他一些数字外设部件[15]。C8051F020单片机内部的结构如图4.1所示。

图4.1 C8051F020单片机内部结构框图

Fig.4.1 C8051F020 SCM internal structure diagram

C8051F020的封装为100脚TQ型式。其中电源10根，分为数字电源和模拟电源。JIAG接口引脚为6根。C8051F020单片机是混合信号型的单片机所以引脚分为数字子系统引脚(64根)和模拟子系统(18根)。I/O端口有复用方式和非复用方式两种方式。C8051F020单片机引脚如图4.2所示。

图4.2 C8051F020引脚结构图

Fig.4.2 The C8051F020 pin structure picture

在C8051F系列单片机中采用交叉开关网络以硬件方式实现I/O端口的灵活配置。在这种通过交叉开关配置的I/O端口的系统中，单片机外部为通用I/O口，内有输入/输出的电路单元通过相应的配置寄存器控制的交叉开关配置到所选择的端口上。对C8051F020引脚功能的熟悉是设计外围硬件电路和绘制电路原理图的基础。只有深刻的理解这100个引脚每个引脚的功能，复用方式，才能合理分配使用每个引脚，在与外围硬件电路的设计中达到C8051F020效能的最大化。

4.2模块化控制系统硬件总体设计方法

4.2.1单片机外围硬件电路设计基本原则

C8051F020 SoC型单片机具有集成度高，功能强大的特点。过去设计单片机系统往往采取的是搭积木式扩展的方式。根据需要将外设(如A/D，D/A，RAM 等)进行片外扩展，体积规模较大，与之相配合的供电，时钟信号，抗干扰一系列问题也要考虑，系统的复杂程度越大故障点就越多。而片上系统具有高度集成性，我们要做的只是根据自己的设计要求进行设置。因此，应用SoC系统可靠性会提高不少[16]。尽管如此，SoC设计与应用仍然有一些共性的问题和设计原则需要处理，处理妥当才可以把它的特点和性能较好的发挥出来。

(1)尽可能选择典型电路，并符合51单片机常规设计规范。典型电路为硬件系统的标准化，模块化打下良好基础，典型电路易查找资料，改正问题[17]。

(2)系统设计应充分满足控制系统的功能要求，并一定要有预留模块，以便扩

展系统功能。

(3)硬件设计出的实物最后是PCB板，所以系统设计时要规划好PCB的设计。SoC工作频率较高，对电源的要求也较高，因此所设计的电路板至少是2层。除从PCB考虑外，还要从供电电源考虑，无论单片机片内是否有稳压器，最好都要接稳压器再连接单片机，并在电源入口处加容量为4.7uF与0.1uF的电容。

(4)要充分利用C8051F020的可编程I/O口的分配功能，若在设计PCB时发现问题可再调整电路原理图，做到I/O口最佳的分配方案。

(5)C8051F020的电压较低，连接其他系统或本系统的高压外设时要经过光耦隔离。这种做法可以有效的切断干扰，保证电路不被烧坏。

4.2.2模块化硬件系统总体架构与设计

硬件设计上以功能特征作为划分模块的依据，分为基本功能模块、预留功能模块和辅助功能模块。选择触摸屏作为软硬件交互的平台。硬件上C8051F020

单片机作为主控芯片，基本功能模块部分分为串口电路模块、JTAG接口模块、步进电机驱动两关节模块，输出端子口J1模块。预留功能模块部分设计了12位电路转换模块、输入端子口模块、输出端子口模块、驱动三关节模块等。其中12位模数转换电路模块的设计是考虑到采集到的视频信号的输入与转换。输入端子口模块电路的预留是方便用开关按键对机械手的控制。输出端子口的设计是考虑到若手动按键时LCD可以显示机械手运动过程中的相关参数等。步进电机驱动三关节这是模块化机械本体已设定的要求。辅助功能模块部分有电源电路模块和晶振复位电路模块。具体见图4.3。

图4.3硬件模块化总体设计框图

Fig.4.3 The hardware modular overall design diagram

4.3基于触摸屏的人机交互平台功能架构

本控制系统中触摸屏作为整个控制系统人机交互的核心，同时也是软硬件交互的核心。通过触摸屏发送命令给单片机调用单片机内部的功能模块，完成相应动作，达到控制要求。所以触摸屏是整个控制系统的关键。

触摸屏购买并使用北京迪文科技有限公司的以工业应用为主的T系列8寸800*600(分辨率)触摸屏，具体型号为DMG80600T080_01W。触摸屏两根串口线与单片机相连，一根电源线。

触摸屏功能架构的确定是根据模块化机械手本体来设定，通过设计触摸屏的界面和命令按钮来达到。界面设计包括参数的设定，关节模式的选择，工作方式选择等界面。其中关节模式有两关节模式和三关节模式，参数的设定是大小臂长度的设定，装配点，抓取点位置的设定，工作方式有手动和自动等。在设计触摸屏的同时是与硬件模块化相互参照，协同设计，从而达到触摸屏的界面和命令按钮与硬件模块相互吻合，实现预想的控制功能。

4.4基本功能模块设计

4.4.1串口模块设计

C8051F020单片机中有2个增强型串行口：UART0和UART1。所谓“增强型”是指，这2个串行口都具有帧错误检测和通信地址硬件识别功能。串口通信方式使用的数据线少，在远距离通信中可以节约通信成本。本控制系统中迪文触摸屏采用的是串口通信，所以单片机串口UART0作为与触摸屏通信的接口，UART1作为预留模块的串口接口为以后可能的数据传输预留。UART0串口通信采用MAX232电平转换芯片。它是专门为RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片，使用+5V单电源供电，集成度高，在设计电路时片外最低只需4个1uF 的电容即可工作[18]。设计原理图如图4.4所示。

图4.4 串口电路图

Fig.4.4 The serial interface circuit diagram

4.4.2JTAG接口模块设计

JTAG (Joint Test Action Group,联合测试行动小组)，是一种国际标准测试协议，它与IEEE1149.1兼容，主要用于芯片内部测试，可以以单片或其它方式调试程序。现在越来越多的器件支持JTAG协议，如DSP，FPGA等。支持JTAG 协议的80C51兼容类单片机并不多，当前市场上主要就是C8051F系列。JTAG 编程方式是在线编程，简化流程为先固定器件到电路板上，再用JTAG编程，从而可以大大加快工程进度。

标准的JTAG接口是4根信号线：TMS，TCK，TDI，TDO，分别为模式选择，时钟，数据输入和数据输出线。可选引脚TRST用于测试复位，为输入引脚，低电平有效。

C8051F020本身就带有JTAG接口，其端口引脚1到引脚4与JTAG连接端子相连。JTAG适配器通过USB接口与上位机相连，同时通过10芯JTAG连接端子与目标电路板相连。JTAG连接完成后，可以通过上位机来控制程序的运行，

停止，单步和过程单步执行，可以设置硬件断点，可以查看和修改存储器和寄存器。在调试完成后，能够将代码下载到Flash程序存储器中，从而完成一个完整的开发过程[19]。如图4.5所示。

图4.5 JTAG与单片机的连线图

Fig.4.5 The wiring diagram of JTAG to the single chip microcomputer

4.4.3步进电机驱动模块设计

装配机械手为平面关节型，大、小臂均为回转运动，重量较轻，转动惯量不大，一般电机都能带动。步进电机系统多用于开环控制，结构简单，位置和速度易于控制，其相应速度快，输出力矩较大，能快速启动，反制和制动。特别是步进电机没有积累误差，一般精度为实际步距角的百分之三到五，且不累积，驱动机械手运动时有较高的位置精度，对于本系统的控制较为理想，其它交流伺服电机等性价比不高。

经过分析比较目前省内步进电机生产厂家的产品，现选择常州市泽明自动化设备有限公司两相混合式步进电机39BYG系列：

表2.1 两相混合式步进电机39BYG系列技术参数

Tab.2.1 The series technical parameters of 39 BYG two phase hybrid stepping motor

型号歩距角机身长电流电阻静力距定位距转动惯量引线重量

39BYGB64

101.8°26mm0.6A9欧姆

1.4Kg.c

m

0.8N.cm14g.cm^24根120g

图4.6两相混合式步进电机39BYG系列尺寸

Fig.4.6 The series size of two phase hybrid stepping motor of 39BYG 步进电机驱动电路设计中购买了96560A V3型CNC步进电机驱动器。如图4.7所示。

图4.7 步进电机驱动器

Fig.4.7 The stepping motor drive

它采用TB6560AHQ型驱动芯片。此芯片是东芝公司最新设计生产的单片正弦细分二相步进电机驱动专用芯片，与早期推出TB6560HQ芯片相比，其性能有较大的提高，输出电流最高可达 3.5A。而采用该芯片的驱动板在电路上，结构上都使用了可靠性设计，在普通散热方式的情况下可稳定地工作在3A电流。可以驱动3A以下的二，四相步进电机。

(1)在结构上TB6560AHQ芯片采用卧式安装，增强了散热效果和结构强度，所有接线，操作部位移至一侧，方便操作。

(2)接口情况见图4.8。图中的四幅图分别代表了整体接口情况，电源输入及步进电机接口，控制信号输入接口(最后的一幅图中，其中白色的插头与绿色接线端口功能相同)。

图4.8 步进电机接口图

Fig.4.8 The stepping motor interface diagram

驱动器电源接入12~34直流电源，注意正负极。电源可用交流变压器加整流滤波得到，整流前的交流电压不能高于25V，滤波电容用3300uF比较合适。适用的电机为两相，四相混合式(4线，6线或8线步进电机)[20]。

(3)C8051F020单片机的P0.2口到P0.4口通过74HC245驱动芯片接到步进电机的控制信号输入端，欲作为步进电机脉冲信号的输入端。74HC245芯片为总线驱动器芯片。它是典型的CMOS型三态缓冲门电路。由于单片机或CPU的数据/地址/控制总线端口都有一定的负载能力，如果负载超过其负载能力，一般应加驱动器，作用就是信号功率放大[21]。同理4个步进电机的片选，方向由单片机的P7.0口到P7.7口通过74HC245芯片来控制。具体如图4.9所示。

(4)设计的步进电机共4个，其中3个是用来满足两关节模块时大小臂和立柱的驱动，预留的1个步进电机是考虑三关节模块的驱动。这样的硬件设计符合模块化的设计思想。

图4.9单片机控制步进电机接线图

Fig.4.9 The diagram of single-chip microcomputer to stepping motor connecting

4.4.4输出端子口J1设计

装配机械手是由步进电机驱动大小臂的旋转，立柱的升降，所以必须输出4个步进电机的相关控制信号，每个步进电机需要有片选信号CS，方向信号DIR，脉冲信号CP共3种信号。为了控制其它强电的开启和闭合又设计了4个继电器输出(其中1个作为末端夹持器电磁铁吸合的控制，其它3个作为预留)，共16个输出端子口作为输出端子口J1。如图4.10所示。

图4.10输出端子口J1接线图

Fig.4.10 The output terminals J1

夹持器安装在手臂的机械接口上，相当于人手部的功能，是装配机器手的重要部件，作为末端执行器。该夹持器的传动原理：该夹持器通过支座固定在机械手的小臂的首端，继电器驱动系统推动推杆伸缩运动，连杆将运动传给夹持器手指，将伸缩运动转化为指端的张开和合拢，从而抓紧和放下轴承套。继电器驱动的电路图如图图4.11所示。

图4.11夹持器驱动电路图

Fig.4.11 The grippers drive circuit diagram

4.5预留功能电路模块设计

预留功能模块是在基本功能模块的基础上为适应模块化装配机械手常用预

留功能而设计，是满足多种工况下可以拼装模块化主控系统的要求而预先设计预留的模块，这种设计改变了传统的“一种工况要求，一次重新设计”的设计方法，大大提高控制系统的灵活性、适应性。

4.5.1 12位模/数转换器模块设计

考虑到若将采集到的模拟信号转换成数字信号，设计了一个8通道的端口与C8051F020的模/数转换器相连。即与单片机的18引脚到25引脚相连。每个通道都可以传输一个模拟信号。C8051F020内置两个模/数转换器，一个为12位模/数转换器ADC0，另一个为8位的模/数转换器ADC1。其中ADC0采用逐位比较方式将输入的模拟信号进行转换，从而获得精度为12位的数字量。转换结果保存在ADC0数据字寄存器ADC0H，ADC0L中。ADC0模块具体由一个9通道的可编程模拟多路选择器AMUX0 (其中第9通道在内部被接到片内温度传感器)，一个可编程增益放大器PGA0和可编程越限检测器组成[14]。如图4.12为ADC0输入与单片机相连图。

图4.12 ADC0输入与单片机相连图

Fig.4.12 The diagram of ADC0 inputs to single-chip microcomputer

4.5.2输入端子口J2设计

为考虑到装配机械手有关控制信号的输入，设计了16个输入端子，采用ORIENT 817C的光电隔离芯片连接到单片机P4.0口到P4.7口，P5.0口到P5.7口，共16个引脚上。这些预留的输入端子口可作为按钮开关等信号输入。

817是常用的线性光耦，在各种要求比较精密的功能电路中常常被当作耦合器件，具有上下级电路完全隔离的作用，相互不产生影响。线性光耦原理是当输

入端加电信号时，发光器发出光线，照射在受光体上，受光器接受光线后导通，产生光电流从输出端输出，从而实现了“电-光-电”的转换。线性光电耦合器是一种新型的光电隔离器件，能够传输连续变化的模拟电压或电流信号，这样随着输入信号的强弱变化会产生的相应的光信号，从而使光敏晶体管的导通程序也不同，输出的电压或电流也随之不同[22]。输出端子口J3是预留作为液晶显示屏的控制预留地端子口。

4.6辅助功能模块设计

辅助功能模块是为控制系统硬件电路正常工作而设计。它主要包括电源电路模块和晶振、复位电路模块，提供硬件电路必要的多种电压，单片机工作所需的晶振频率，系统复位等。

4.6.1电源电路模块设计

(1)控制系统的电源单元是一个模数混合的电路，而且数字电路需要多种电压，其中MCU芯片C8051F020需要3.3V供电，而其他芯片，器件需要+5V，+12V等电平供电。因此整个电路要求至少需要3种以上供电电源。

(2)设计电源220V交流电通过变压器变成15V交流电通过二极管的桥式整流电路后变成直流电输入给芯片LM7812。三端稳压集成电路LM7812只有三个引脚输出，分别是输入端，输出端和接地端，芯片LM7812输出稳压为12V。输出的12V电压给芯片PWB2405后输出5V。芯片AS1117输入5V，输出3.3V。按照标准电路，芯片旁又有相应的滤波电容。芯片LM7812，PWB2405，AS1117基本上都是稳压芯片。如图4.13所示。

图4.13 电源电路图

Fig.4.13 The power supply circuit diagram

4.6.2晶振和复位电路设计

晶振电路和复位电路都是按照C8051F020标准电路要求设计的[14]。

4.7总的电路原理图和元器件布置图

(1)装配机械手控制系统电路原理图如下图4.14所示。

图4.14 装配机械手控制系统基本电路原理图

Fig.4.14 The basic circuit principle diagram of assembling manipulator control system (2)为了将设计好的原理图绘制成PCB，设想的元器件布置图如下图4.15所示。

图4.15 元器件布置图

Fig.4.15 The diagram of components arrangements

4.8 PCB板绘制和制作

电路原理图设计的最终目的就是要制成一块相应的PCB板。当基本电路原理图完成后，就要进行PCB板的设计。本次PCB设计中采用双面板。包括顶层( Top Layer )和底层( Bottom Layer )的电路板。顶层一般为元件面，底层一般为焊接面。相对于多层板而言，双面板的制作成本不高，对于一般的应用电路双面板通常都能满足要求[23]。具体设计流程如下图4.16所示。

图4.16 PCB设计流程图

Fig.4.16 The flow chart of PCB design

制作完成的PCB的相关文件如下图4.17到图4.19所示。

图4.17 用Altium Designer 09绘制的PCB 2D图

Fig.4.17 The figure of PCB 2D with Altium Designer 09

图4.18 Altium Designer 09生成的PCB 3D图

Fig.4.18 The figure of PCB 3D with Altium Designer 09

图4.19 设计PCB后产生的部分Gerber文件

Fig.4.19 The part of the document Gerbers after PCB design 通过工厂加工，制作出PCB板后就焊接元器件。如图4.20为焊接好所有元器件的实物图。

图4.20 最后制成的PCB板

Fig.4.20 The final made of PCB

4.9本章小结

本章主要介绍装配机械手控制系统的硬件模块化设计与研究。根据硬件控制要求首先选择了嵌入式系统的主控制芯片，对模块化硬件系统总体进行设计分成基本功能模块、预留功能模块、辅助功能模块三大部分，并搭建出具体的模块化设计框图。同时根据模块化机械手本体并与硬件设计相结合设计了触摸屏功能架构。然后分别设计出每个模块具体的电路原理图，绘制出总的原理图和元器件布置图。最后绘制PCB板，制作硬件实物，完成硬件模块化设计。

模块化设计方法的设计流程

BJ-EPM240T100学习板实验教程 模块化设计方法的设计流程 将这种模块化设计思路运用于FPGA/CPLD设计，将大规模复杂系统按照一定规则划分成若干模块，然后对每个模块进行设计输入、综合，并将实现结果约束在预先设置好的区域内，最后将所有模块的实现结果有机地组织起来，就能完成整个系统的设计。 （1）顶层模块的设计：项目管理者需要完成顶层模块的设计输入与综合，为进行Modular Design实现阶段的第一步—初始预算阶段（Initial Budgeting Phase）做准备。 （2）子模块的设计：每个项目成员相对独立地并行完成各自子模块的设计输入和综合，为进行Modular Design实现阶段的第二步—子模块的激活模式实现（ActiveModule Implementation）做准备。 模块化设计的实现步骤是整个模块化设计流程中最重要、最特殊的，它包含： （1）初始预算–本阶段是实现步骤的第一步，对整个Modular Design起着指导性的作用。在初始预算阶段，项目管理者需要为设计的整体进行位置布局，只有布局合理，才能够在最大程度上体现Modular Design的优势；反之，如果因布局不合理而在较后的阶段需要再次进行初始预算，则需要对整个实现步骤全面返工。 （2）子模块的激活模式实现（Active ModuleImplementation）--在该阶段，每个项目成员并行完成各自子模块的实现。 （3）模块的最后合并（Final Assembly）--在该阶段项目管理者将顶层的实现结果和所有子模块的激活模式实现结果有机地组织起来，完成整个设计的实现步骤。 模块化设计中模块划分的基本原则为： 子模块功能相对独立，模块内部联系尽量紧密，而模块间的连接尽量简单。

模块化家具设计开题报告

模块化家具设计开题报告 课题名称:模块化家具设计 一.课题的意义 在国际国内，家具市场竞争激烈，产品造型花样百出，总结其特点无外乎以下几种类型:花哨，奇形怪状，给生活带来的是一种视觉污染，家居生活需要宁静，惬意;功能单一，外形呆板，随着消费群体的变化，年轻一代已经厌倦这一切，我们的生活需要色彩，需要变化;制作精良，价格却昂贵，只能望洋兴叹。在这样一个追求时尚个性的时代，人们对各种事物都要求体现出自己的个性，房子里的装饰要求符合自己的风格格调，这对于家居产业是一大挑战。这样模块化家具设计就成为一个不错的选择，有一些基本的功能模块，有一些必要的连接材料，这样客户就可以根据个人需要将标准件组装成不同形式和用途的椅子或其它家具，从形式上做到多样，“用最低的成本享受最丰富多彩的家居生活”，努力为消费者营造一个设计的空间，让他们参与进来设计他们的生活，畅想他们的美好未来。家具模块化设计不仅产品满足用户多样化需求的程度提高，企业对市场的响应能力亦增强，新产品的开发与成本降低，还延长了产品的生命周期。 二.模块化家具设计的发展状况 中国家具产业经过改革开发以来20年的发展，已初具规模。现在还继续着多年来的快速发展。但随着工业技术和艺术设计的创 新，中国家具业面临巨大的变革。往抄袭西方设计的道路已不再适合其发展了，只有走原创设计，创立有自己特色的品牌的才是中国家具业的真正出路。功能要求多元化，符合日益丰富起来的生活内容;款式要求多样化，符合日益强烈的个性审美所需。

当今的家具设计界越来越认同并接受这个设计观念，那就是:设计新家具就是设计一种新的生活方式、工作方式、休闲方式、娱乐方式……越来越多的设计师对“家具的功能不仅是物质的，也是精神的”这一理念有更多、更深的理解。现代家具正朝着实用、多功能、舒适、保健、装饰等方向发展。 模块化是在传统设计基础上发展起来的一种新的设计思想，现已成为一种新技术被广泛应用，尤其是信息时代电子产品不断推陈出新，模块化设计的产品正在不断涌现。如何使产品的模块化设计全方位地满足市场的多样化需求，应当引起企业经营者、新产品开发人员及其标准化研究者的高度重视。企业一方面必须利用产品的批量化、标准化和通用化来缩短上市周期、降低产品成本、提高产品质量，另一方面还要不断地进行产品创新使产品越来越个性化，满足客户的定制需求。这样，如何平衡产品的标准化、通用化与定制化、柔性化之间的矛盾，成为赢得竞争的关键能力。模块化的产品设计和生产可以在保持产品较高通用性的同时提供产品的多样化配置，因此模块化的产品是解决定制化生产和批量化生产这对矛盾的一条出路。 三.模块化家具设计的研究内容、研究方法、研究手段、研究步骤 1. 研究内容 在了解家具发展历程以及目前家具市场的发展状况之后，参考室内设计师和家具设计师们的重要文献后，试图探讨模块化家具设计在家具行业的发展前景，以模块化的设计理念来解决目前家具行业的突出矛盾，为消费者营造一个舒适丰富的家居环境，达到“幸福生活，从设计开始”的理念;为如何使得企业降低成本，提高企竞争力提供一个参考的方向。同时将大学所学的理论知识应用到实践中，将脑海中天马行空的想法运用各种方法、手段以及合理的步骤做成实物模型，亲身体验设计的全过程，为今后走上设计岗位打下必要的基础。 2. 研究方法

模块化程序设计练习题及答案

第四章模块化程序设计练习题及参考答案 一、填空题 1、以下程序的运行结果是（111），把x定义为静态变量运行结果是（123）。void increment(void) { int x=0; x+=1; printf("%d",x);} main() { increment(); increment(); increment(); } 2、若输入的值是-125，以下程序的运行结果是（-125=-5*5*5） #include "" main() { int n; void f(int n); scanf("%d",&n); printf("%d=",n); if(n<0) printf("-"); n=fabs(n); fun(n); } void fun(int n) { int k,r; for(k=2;k<=sqrt(n);k++) { r=n%k; while(r==0) { printf("%d",k); n=n/k; if(n>1)printf("*"); r=n%k; } } if(n!=1) printf("%d\n",n); } 3、设有以下宏定义： #define WIDTH 80 #define LENGTH WIDTH+40 则执行赋值语句:v=LENGTH*20;(v为int型)后，v的值是（880） 4、设有以下宏定义： #define WIDTH 80 #define LENGTH (WIDTH+40)

则执行赋值语句：k=LENGTH*20;(k为int型变量)后，k的值是（2400） 5、下面程序的运行结果是（5） #define DOUBLE(r) r*r main() { int x=1,y=2,t; t=DOUBLE(x+y); printf("%d\n",t);} 6、下面程序的运行结果是（36） #define MUL(z) (z)*(z) main() { printf("%d\n",MUL(1+2)+3); } 7、下面程序的运行结果是（212） #define POWER(x) ((x)*(x)) main() { int i=1; while(i<=4) printf("%d,",POWER(i++)); } 8、下面程序的运行结果是（9） #define MAX(a,b) (a>ba:b)+1 main() { int i=6,j=8,k; printf("%d\n",MAX(i,j)); } 二、选择题 1、以下正确的说法是（D）建立自定义函数的目的之一是： A）提高程序的执行效率 B）提高程序的可读性 C）减少程序的篇幅 D）减少程序文件所占内存 2、以下正确的说法是（B） A）用户若需调用标准库函数，调用前必须重新定义 B）用户可以重新定义标准库函数，若如此，该函数将失原有含义。 C）系统根本不允许用户重新定义标准库函数。 D）用户若需调用标准函数，调用前不必使用预编译命令将该函数所在文件包括到用户源文件中，系统自动去调用。 3、以下正确的函数定义形式是（C） A）double fun(int x,int y) B）double fun(int x;int y) C）double fun(int x,int y); D）double fun(int x,y) 4、以下正确的说法是（D）。在C语言中： A）实参与其对应的形参各占用独立的存储单元。 B）实参和与其对应的形参共占用一个存储单元。 C）只用当实参和与其对应的形参同名时才共占用存储单元。

硬件电路设计过程经验分享 (1)

献给那些刚开始或即将开始设计硬件电路的人。时光飞逝，离俺最初画第一块电路已有3年。刚刚开始接触电路板的时候，与你一样，俺充满了疑惑同时又带着些兴奋。在网上许多关于硬件电路的经验、知识让人目不暇接。像信号完整性，EMI，PS设计准会把你搞晕。别急，一切要慢慢来。 1)总体思路。 设计硬件电路，大的框架和架构要搞清楚，但要做到这一点还真不容易。有些大框架也许自己的老板、老师已经想好，自己只是把思路具体实现;但也有些要自己设计框架的，那就要搞清楚要实现什么功能，然后找找有否能实现同样或相似功能的参考电路板(要懂得尽量利用他人的成果，越是有经验的工程师越会懂得借鉴他人的成果)。 2)理解电路。 如果你找到了的参考设计，那么恭喜你，你可以节约很多时间了(包括前期设计和后期调试)。马上就copy?NO，还是先看懂理解了再说，一方面能提高我们的电路理解能力，而且能避免设计中的错误。 3)没有找到参考设计? 没关系。先确定大IC芯片，找datasheet，看其关键参数是否符合自己的要求，哪些才是自己需要的关键参数，以及能否看懂这些关键参数，都是硬件工程师的能力的体现，这也需要长期地慢慢地积累。这期间，要善于提问，因为自己不懂的东西，别人往往一句话就能点醒你，尤其是硬件设计。 4)硬件电路设计主要是三个部分，原理图，pcb，物料清单(BOM)表。 原理图设计就是将前面的思路转化为电路原理图。它很像我们教科书上的电路图。

pcb涉及到实际的电路板，它根据原理图转化而来的网表(网表是沟通原理图和pcb之间的桥梁)，而将具体的元器件的封装放置(布局)在电路板上，然后根据飞线(也叫预拉线)连接其电信号(布线)。完成了pcb布局布线后，要用到哪些元器件应该有所归纳，所以我们将用到BOM表。 5)用什么工具? Protel，也就是altimuml容易上手，在国内也比较流行，应付一般的工作已经足够，适合初入门的设计者使用。 6)to be continued...... 其实无论用简单的protel或者复杂的cadence工具，硬件设计大环节是一样的(protel上的操作类似windwos，是post-command型的;而cadence的产品concept&allegro是pre-command型的，用惯了protel，突然转向cadence的工具，会不习惯就是这个原因)。设计大环节都要有1)原理图设计。2)pcb设计。3)制作BOM 表。现在简要谈一下设计流程(步骤)： 1)原理图库建立。要将一个新元件摆放在原理图上，我们必须得建立改元件的库。库中主要定义了该新元件的管脚定义及其属性，并且以具体的图形形式来代表(我们常常看到的是一个矩形(代表其IC BODY)，周围许多短线(代表IC管脚))。protel创建库及其简单，而且因为用的人多，许多元件都能找到现成的库，这一点对使用者极为方便。应搞清楚ic body，ic pins，input pin，output pin，analog pin，digital pin，power pin等区别。 2)有了充足的库之后，就可以在原理图上画图了，按照datasheet和系统设计的要

模块化设计研究

一,引言 由于现代通信、数字信号处理、计算机和微电子等种高新技术的迅猛发展, 无线通信装备的技术越来越先进, 也越来越复杂。采用通用模块的设计方法, 可以最大限度地继承与利用已有的硬件和软件研究成果, 从而降低研制风险, 避免同一水平上的重复研制, 缩短研制周期, 节省研制费用, 并且, 采用开放性的模块结构, 便于实现网络互连、信息互通和功能互操作。无线通信装备模块化设计的初衷是为了满足人们追求多品种小批量要求下实现最佳效益和质量的要求, 它的第一受益方是研制厂商, 第二受益方是军队。无线通信装备模块化设计最终将有利于博采家所长, 推进无线通信装备模块化设计研制, 是无线通信发展的催化剂。 二、模块化设计分析 1工厂级模块化设计 工厂级的无线通信装备模块化设计指的是无线通信装备厂拥有自己的模块化结构设计、模块划分原则和总线母板等。随着技术进步和为了便于组织生产, 国内无线通信装备厂已逐步将电路板的织生产, 国内无线通信装备厂已逐步将电路板的大板结构改成按功能划分的小板结构, 并设计了本厂专有的母板。对于目前已有的通信装备而言, 这些措施在一定程度上体现了模块化设计思想, 并且是切实可行的。通信装备模块的划分是工厂级模块化设计的关键。为使划分的模块合理, 首先应对该类装备有充分了解, 然后采取系统工程和功能分解的方法, 对装备组成进行分析和功能分解, 最后划分出级模块。 工厂级模块化设计是以现有技术体制和技术形式, 在对一定范围内的采用传统方式生产的不同型号装备进行功能分析和分解的基础上, 划分并设计、生产理器出一系列通用模块或标准模块, 然后, 从这些模块中选取相应的模块, 并补充新设计的专用模块或零部件一起进行相应组合, 以构成满足各种不同需要的装备。 工厂级模块化设计包括建立模块体系和组合形成新装备这两个基本步骤。 ( 1) 建立模块体系 正确合理地划分特定功能和接口的模块, 既是建立通信装备模块体系和组合形成新装备的关键, 也是今后拟制模块总体规划进行有效开发和应用的关键。因此, 模块的划分、设计、研制、生产以及模块体系的建立, 应是建立在对所有同类装备及组成部分充分了解的基础上, 并对现役装备的改造和新装备的开发等进行综合分析和组合的基础上, 采用系统工程和标准化的原理及方法去处理。根据使用需求, 从顶层向下按功能分解的方法, 将装备分解成不同等级的单元, 同时从底层单元向上进行模块需求分析, 按标准化原理对同类和相似装备进行对比、归类、简化、统一, 合理划分模块, 确定技术指标和质量要求, 然后进行设计、研制和生产, 从而建立起模块体系。 ( 2) 组合形成新装备 工厂级模块化设计应采用组合化设计方法, 充分利用种通用模块、专用模块和零件进行组合或派生种不同要求和用途的新装备。组合设计的关键在于总体方案设计, 这是一个多因素综合权衡的过程。 2设备级模块化设计 设备级的无线通信装备模块化设计指的是, 为了实现互通, 将一些功能模块设计成为个无线通信装备厂都能接受和采用的通用模块, 同时对一些影响互通的部件模块强制实现体制和功能上统一的设计。设备级的无线通信装备模块化设计必须首先抓好顶层设计, 在顶层设计的基础上, 制定设备级的无线通信装备模块化设计的模块化标准, 再以标准为指南, 才有可能实现无线通信装备的互连互通和模块化。 设备级模块化设计包括硬件模块设计和软件模块设计这两方面基本内容。 ( 1) 硬件模块设计

模块化程序设计实例

9 .5 模块化程序设计实例 《程序设计基础》（基于C语言讲解）石光华编著—北京: 清华大学出版社 下面以设计一个简单的成绩管理软件为例,一步一步地按模块化程序设计方法进行设计。 1 .定义问题 设计一个成绩管理软件,其基本功能包括:输入成绩,成绩加分,计算平均成绩,找出最高分,找出最低分,输出成绩等。 2 .确定组成程序的模块 根据成绩管理软件的功能,确定软件的基本模块包括:输入模块,加分模块,平均分模块,最高分模块,最低分模块,输出模块等。 142 程序设计基础 3 .绘制程序结构图 成绩管理软件的结构图如图9-5所示。 图9-5 成绩管理软件结构图 4 .流程图 用流程图确定主程序的逻辑结构,如图9-6所示。 在流程图中,istate 的作用是记录是否已经输入成绩。istate 的使用有如下两种 方式。 (1) 作为全局变量使用。此时istate可以在所有模块中改变其值,主程序更简洁,但 可能产生边际效应。 (2) 作为主程序的局部变量使用。此时istate只能在主程序中改变其值。在主程序 中可以直观地看到其变化,能够防止边际效应。 采用方式(2)的主程序如下。

#include < stdio .h> #define SIZE 10 void main() { int iscore[SIZE] ={0}; int key= - 1; int iresult=0; float fresult=0; int istate=0; printf(″1:Input scores;\n″); 第9章模块化程序设计 143 图9-6 成绩管理软件主程序流程图 printf(″2:Output scores;\n″); printf(″3:Count for the max score;\n″); printf(″4:Count for the minimum score;\n″); printf(″5:Count for the total score;\n″); printf(″6:Count for theaverage score;\n″); printf(″- 1:Exit .\n″); while(1) { printf(″Please input your choose:″); scanf(″%d″,&key); if (key = = - 1) 144 程序设计基础

模块化设计方法及其在机械设计中的应用

模块化设计方法及其在机械设计中的应用 摘要：随着社会经济的发展，为了提高企业生产效率，模块化设计理念在机械设计领域日益广泛，其对于整合市场、优化结构具有重要意义。我们要树立创新意识，加强其在机械设计中的研究运用，实现模块化的转变。 关键词：模块化；设计方法；机械设计 随着技术的发展和经验的总结，在机械设计中，越来越多的设计方相继出现，并逐渐得到广泛的运用。在实际工作中传统的机械包装方法的弊端日益显现，越来越多不适应机械设计的需要，而模块化设计方法逐渐得到广泛的运用。 1 机械产品模块化涵义 模块化就是以它的观点去对产品或者系统进行策划和生产方案，在某个限度内的一样或者存在差异的功能、相异规格的产品探究讨论，区分并设计。机械产品的模块化主要可从以下几方面进行分析： （1）功能需求集，指的是市场和客户对模块化产品基本功能要求的合集。产品的功能需求是进行产品模块化的重要内容，是产品发展的重要方向。 （2）功能模块，强调的为产品里所能够充分发挥其性能因素的作用. （3）结构模块，指的是功能模块的具体结构，一般由部件或子结构模块组成。 （4）模块接口，指的是描述结构模块组合时相互间的几何、物理关系的结合面，模块接口是模块组合的重要依据。 （5）基础模块，通用型接口模块，能够满足基本功能，而得以实现的定向模块功能演进的模块形式。 2 模块化设计 2.1 模块划分标准 为了让人们对模块化设计方法在机械设计中运用有更为详细的了解，对模块化的设计进行划分，在数控立式车床设计中，运用模块化设计方法，其中最为关键的内容是进行功能与结构分析，这是决定设计效果的关键内容。因此，设计开始前，要对模块进行处理，详细划分模块。当前，还没有任何一种标准可以作为模块划分原则。这里，依据不同侧重点，对不同模块进行划分。模块具有独立性，

产品模块化设计

当今制造业企业一方面必须利用产品的批量化、标准化和通用化来缩短上市周期、降低产品成本、提高产品质量，另一方面还要不断地进行产品创新使产品越来越个性化，满足客户的定制需求。这样，如何平衡产品的标准化、通用化与定制化、柔性化之间的矛盾，成为赢得竞争的关键能力。平台化、模块化的产品设计和生产可以在保持产品较高通用性的同时提供产品的多样化配置，因此平台化、模块化的产品是解决定制化生产和批量化生产这对矛盾的一条出路。 以下总结了推行模块设计过程需要关注的要点： 1 产品模块化设计各个部门远景目标： 1）产品开发：产品开发过程分解为平台开发和产品开发过程，专门的团队进行平台的设计和优化，新产品的开发由平台通过 变量配置实现； 2）产品制造：产品制造部门按照产品平台分配产线和装配资源； 3）供应链管理：实现零库存，根据模块的要求选择能够承接模块设计和开发的供应商； 4）市场部门：实现按订单制定产品开发和制造计划。 2 模块化实施过程： 1）产品系列平台划分，采用“产品型号组方法”则是对整个目标 市场划分所进行的全部变型型号的规划和开发。新产品规划要

定义一组变型型号。配置应当与市场定位关联，其实际定义应 当与产品性能的部分关联，并体现出不同变型型号之间的差异。 2)产品模块划分，可以采用MFD方法进行模块划分，步骤包括： a 定义客户需求,利用卡诺模型区分客户需求与满意度关 系、使用QFD方法定义客户需求与产品性能的对应关系； b 选择技术方法，定义产品功能树，使用波氏方法选择 技术方法；使用DPM矩阵描述技术方法与产品性能的对 应关系； c 产生模块概念，定义模块驱动与技术解决方案的对应关 系，最理想的模块技术解决方法是可以自己组合成一个模 块，至少可以作为一个模块的基础; 不够优化的技术解决 方法应该和其他技术解决方法整合在一起组成模块。 d 评估模块概念,定义模块接口，优化模块接口。 e 模块优化，创建模块规格说明，进行模块优化，进行 经济和技术上的评价。 3）选项变量定义；在一个平台上定义许可的选项/选项集，定义选项之间的关系和约束。 3 模块化设计考核指标 1）部署通用产品结构的型号组/ 全部型号组； 2）通用模块实例/ 全部的模块实例； 3）CAD/PDM系统中零部件族的利用率；

浅析模块化设计

浅析模块化设计 摘要：模块化设计是指在对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合可以构成不同的产品，以满足市场的不同需求的设计方法，。通过对减速器结构设计的分析, 更形象具体的阐述什么是模块化设计。 关键词: 模块化设计；功能分析；设计方法 Analysis of the modular design Abstract:Modular design is refers to the analytical basis functions in different function in a certain range or same function but different performance, different specifications of the product, divide and design a series of functional modules, consisting of different products through the selection and combination of modules, to meet the different needs of design method of the market,. Through the analysis on the structure design of deceleration, more specifically on what is modular design. Keywords: module design; functional analysis; ways of design 1.产生的背景 第一次工业革命后, 机械加工逐步成为产品加工成型的主要手段, 特别是机械工业产品。机械加工以产品的系列化, 加工的标准化, 形成零、部件具有通用化、互换性, 显示了它强大的生命力。 系列化的目的在于用有限品种和规格的产品来最大限度、且较经济合理地满足需求方对产品的要求。组合化是采用一些通用系列部件与较少数量的专用部件、零件组合而成的专用产品。通用化是借用原有产品的成熟零部件, 不但能缩短设计周期, 降低成本, 而且还增加了产品的质量可靠性[1]。标准化零部件实际上是跨品种、跨厂家甚至跨行业的更大范围零部件通用化。由于这种高度的通用化, 使得该零部件可以由工厂的单独部门或专门的工厂去单独进行专业化制造。 一般产品设计都具有一个明确的使用功能, 机械产品的总体使用功能是通过各个结构来实现的。由于机械产品的结构与功能之间并非是一一对应的关系, 一个结构实体通常可以实现若干种功能, 一个功能往往又可通过若干种结构实体予以实现。可以视机械产品中的实体结构为结构模块, 将机械产品的总体功能分解若干个子功能, 功过结构模块将功能模块转化成实体模块, 从而实现总体功能，因此，采用结构模块化方法进行方案设计较为合适。 产品系列化、组合化、通用化和标准化孕育了模块化设计技术 2.模块化设计的原则 机械产品的模块设计，是以功能化的产品结构为基础，引用已有的产品通用零、部件等，

家具模块化设计方法实例分析

家具模块化设计方法实例分析 1前言 当前，消费者对家具的个性化需求日益凸显，如何满足这种需求已经成为越来越多家具企业发展的关键。要做到既符合现代机械化生产的发展主流，又节约成本，且能提高产品的市场竞争力。这确实为难了不少的家具企业。有一坐企业尝试通过从销售终端满足个性化，但众多形态各异、尺寸繁多的家具定单从销售端传送至生产和设计部门，却带来了新的矛盾：设计任务艰巨、生产设计难排、产品质量难以保证，甚至由于部件尺寸的相近导致出错率增加、生产效率低下。有一些敢于吃螃蟹的企业尝试从设计入手，通过标准零部件的设计、组合成新产品来满足这种“个性化”“的需求。但遗憾的是，这种做法并未带来预期的效果，单一的产品导致了销售客额和顾客满意率的下降。所以，如何实现产品的个性化？是从销售端，还是从设计与生产端着手呢？这是家具企业必须根据企业现状做出回答的问题。定制是从销售端解决问题，而模块化设计是从设计端解决问题，旨在通过设计具有标准性和通用性的功能模块，达到组合成多样化的家具的目的。毫无疑问，模块化设计在家具业具有很大的发展潜力，它既能解决个性化需求的问题，还能做到低成本与高效率。 模块化设计属于方法学的范畴，在其他工业行业中已经得到了长足的发展。由于家具消费环塘和制造环境的变化，模块化设计以其特有的优势，开始在家具行业尤其是办公家具中应用。而对于民用家具，

近年来个性化需求与家具企业的生产矛盾日益突出，有关模块化设计的探索才刚刚开始。鉴于国内尚无系统的家具模块化设计理论来指导企业的实践，本文着重以衣橱为例，详细具体地分析单个家具的非模块化设计过程，以进一步明确家具模块化设计的必要性和可操作性。 2 设计概念及设计方法 家具模块化设计指的是在对家具进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列的家具功能模块，通过功能模块的选择与组合构成不同的家具，以满足市场多样化需求的设计方法。与传统的设计方法相比较，家具模块化设计呈现出许多新特征。首先，它是针对模块和家具产品系统的设计，既要设计模块，又要设计家具成品。其次，它以标准化、通用化的零部件快速组合成家具，能实现家具的多样化。模块化设计不同于标准化设计，标准化设计带来的是单一的产品，而模块化设计则不然，在设计之初就考虑模块可组合成产品的多样性。因此模块化设计是在标准化设计基础之上，实现产品多样化的一种方法。 根据家具模块化设计的概念，笔者提出从三个层次展开家具的模块化设计。第一层次是家具模块化总体设计。这个阶段主要是进行模块化系统的总体策划，确定模块化实施的范围。良好的模块化总体设计，是模块化设计得以实现的基础。第二层次是家具模块设计，这是模块化设计系统具体化的过程，是承上启下的环节。模块化设计的好坏，直接影响到模块化家具组合的最终效果。第三层次是家具模块化产品设计。这个阶段主要是选择模块，评价模块可能组合方式的合理

硬件原理图设计规范(修订) V10

上海XXXX电子电器有限公司 原理图设计及评审规范 V1.0 拟制: 审查: 核准:

一.原理图格式: 原理图设计格式基本要求 : 清晰,准确,规范,易读.具体要求如下: 1.1 各功能块布局要合理,整份原理图需布局均衡.避免有些地方很 挤,而有些地方又很松,同 PCB 设计同等道理 . 1.2 尽量将各功能部分模块化(如步进电机驱动、直流电机驱动，PG 电机驱动，开关电源等), 以便于同类机型资源共享 , 各功能模块界线需清晰 . 1.3 接插口(如电源输入，输出负载接口，采样接口等)尽量分布在图 纸的四周围 , 示意出实际接口外形及每一接脚的功能 . 1.4 可调元件(如电位器 ), 切换开关等对应的功能需标识清楚。1.5 每一部件(如 TUNER,IC 等)电源的去耦电阻 / 电容需置于对应 脚的就近处 . 1.6 滤波器件(如高 / 低频滤波电容 , 电感)需置于作用部位的就 近处 . 1.7 重要的控制或信号线需标明流向及用文字标明功能 . 1.8 CPU 为整机的控制中心,接口线最多 . 故 CPU 周边需留多一些 空间进行布线及相关标注 , 而不致于显得过分拥挤 . 1.9 CPU 的设置二极管需于旁边做一表格进行对应设置的说明 . 1.10 重要器件(如接插座 ,IC, TUNER 等)外框用粗体线(统一 0.5mm). 1.11 用于标识的文字类型需统一 , 文字高度可分为几种(重要器件

如接插座、IC、TUNER 等可用大些的字 , 其它可统一用小些的 ). 1.12 元件标号照公司要求按功能块进行标识 . 1.13 元件参数 / 数值务求准确标识 . 特别留意功率电阻一定需标 明功率值 , 高耐压的滤波电容需标明耐压值 . 1.14 每张原理图都需有公司的标准图框 , 并标明对应图纸的功能 , 文件名 , 制图人名/ 确认人名 , 日期 , 版本号 . 1.15 设计初始阶段工程师完成原理图设计并自我审查合格后 , 需 提交给项目主管进行再审核 , 直到合格后才能开始进行 PCB 设计 . 二.原理图的设计规划: 2.原理图设计前的方案确认的基本原则： 2.1 需符合产品执行的标准与法规 包括国标,行规,企业标准,与客户的合同,技术协议等. 2.2 详细理解设计需求，从需求中整理出电路功能模块和性能指标要 求。一般包括:精度/功能/功率/成本/强度/机构设计合理等考虑因素. 2.3产品的稳定性和可靠性设计原则:

硬件设计流程

硬件设计流程 一、硬件设计 １．1单板设计需求 单板设计之前需要明确单板的设计需求。单板的功能属性。单板的设计目的，使用场合,具体需求包括: 1.单板外部接口的种类，接口的数量，电气属性即电平标准。 2.单板内部的接口种类，电气属性。 3.单板外部输入电源大小 4.单板的尺寸 5.单板的使用场合,防护标准 若设计中需要用到CPU，需要确定设计中需要用到的FLASH大小和需求的内存的大小和ＣPU的处理能力。单板设计需求中需要明确单板的名字和版本并且要以文档的形式表现出来，是后续单板设计和追溯的主要依据。 单板设计需求完成之后,需要召开项目评审会，需要对设计需求说明中各类需求逐个确认。当各类需求均满足设计需要时则进入下一步。 １.2 单板设计说明 单板需求明确后,需要开始编写单板设计说明。其中需要包括单板设计所需要的各种信息如： 1.单板设计详细方案，需要具体到用到什么芯片,什么接口。 2.器件选型，器件选型需要满足设计的需求。 3.单板功耗、单板选型之后需要确定单板的功耗，为单板散热和电源设计提供依据 4.电源设计、电源设计需要包含单板中需要用到的各类电源。若相同的电源需要做隔离 的需要做需要详细指出。 5.时钟设计，单板若是用到多种时钟，则需要描述时钟的设计方法，时钟拓扑。 6.单板的实际尺寸 7.详细描述各个功能模块给出详细的设计方法 8.详细描述各接口的设计方法和接口的电气属性。 若设计模块有多种设计方法,选择在本设计中最佳的设计方案。若软件对单板中用到的器件有独特的要求，需要明确指出（如对某些制定管脚的使用情况）。除了各个功能模块之外单板设计说明中需要详细描述接口的防护方法。设计说明需要以文档的形式给出，是单板设计过程中重要的文档,其中需要包括单板的名称和单板的版本。如果有条件单板设计说明完成后项目中进行评审。 1.3原理图设计 设计说明完成之后就要开始单板的原理图设计,单板设计说明是单板原理图设计的重要依据。原理图设计之气需要确定单板设计用用到的各个器件原理图库中是否具有原理图符号,如果没有需要提前绘制。新绘制的原理图符号需要反应器件的电气属性,器件型号，最好包含品号信息，绘制完成之后将其放到相应的库中,原理图设计需要包含: 1.各个器件接口的正确电气连接。 2.原理图中的各个器件需要有单独的位号。 3.原理图中需要包含安装孔和定位孔。 4.原理图中的兼容设计或者在实际应用中不需要焊接的器件需要在原理图中明确标出。 原理图的名字需要和单板的名字一致。考虑到单板上所用器件可能会有较长的采购周

模块化设计

模块化设计技术的研究现状 模块化设计[15]的概念在20世纪50年代由欧美一些国家正式提出，随后得到越来越广泛的关注和研究[16,17,18]。模块化设计方法已经在机械（如数控机床、模具、减速箱、工业汽轮机）、电工电子（如微机、通信设备、电动控制仪表）、船舶、建筑、电力、武器装备（如方舱、雷达、航空电子设备）等行业中得到广泛应用[19]，并取得了显著的效益。Huan和Kusiak[20,21]等对模块化产品开发研究现状进行了评述，指出了一些有待深入研究的问题。 1．模块化相关概念的研究 对于模块化设计，目前还没有公认的权威性定义。许多学者根据各自的研究，从不同的角度对其进行了表述。 文献[22][z22]认为，模块化设计综合考虑系统对象，把系统按功能分解成不同用途和性能的模块，并使之接口标准化，选择不同的模块（必要时设计部分专用模块）以迅速组成适应用户不同需求的产品。 文献[23][z23]认为：模块化设计是在对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合可以构成不同的产品，以满足市场不同需求的设计方法。 文献[24][z24]认为，模块是一组同时具有相同功能和相同结合要素，而具有不同性能或用途甚至不同结构特征，但能互换的单元，模块化设计是基于模块的思想，将一般产品设计任务设计成模块化产品方案的设计方法。它包括两方面内容：一是根据新设计要求进行功能分析，合理创建出一组模块—即模块创建；二是根据设计要求将一组存在的特定模块合理组合成模块化产品方案—即模块综合。 Ulrich[[c25]25]提出模块化与设计中的两个特点紧密相关：1）设计中功能域与物理结构域之间的对应程度影响模块化的程度；2）产品物理结构间相互影响程度的最小化。这两点从设计学角度指出了影响模块化设计的基本因素，首先是在系统分析规划时，采用适当的方法对设计过程中各个部分，尤其是产品的功能域、结构域以及二者之间映射关系的合理分析，是模块化设计技术的关键影响因素。其次，要保证模块的功能、结构的相对独立性，即将模块之间相互影响的因素尽量减小。 Suh[c26]26]从功能－设计参数映射的角度定义模块化设计：模块化设计是一种分析结果的产生，这种结果以产品、过程和系统的形式表现，并满足预定的需求，其方法是选择适当的设计参数（DPs）完成从功能需求域（FRsspace）到设计参数域（DPs space）的映射，即，[FR]＝[A]?[DP]，[A]是设计矩阵。 Pahl和Beitz[27][c27]认为模块化设计是完成从功能需求域到模块功能域的映射，然后在考虑模块性能（如尺寸、重量等）基础上完成从模块功能域到模块结构域的映射，并将模块功能域的功能分为基本功能BF、附加功能AF、适应性功能AdF、专用功能CF、用户定制功能SF五类，相应地将模块结构定义为基本模块BM、附加模块AM、适应性模块AdM、专用模块第一章绪论6CM、用户定制模块SM。 文献[28]针对液压机结构尺寸无明显分级特性，而产品构成链具有固定结构形式的特点提出广义模块化设计的概念，通过模块模板的构造对液压机实施模块化设计。 2001年5月在美国密歇根大学召开的CIRP第一届柔性、可重构制造国际会议[29]以可重构制造系统[30,31]为主题，可重构制造的一项重要内容就是可重构机床（Reconfigurable Machine tools）的研究和开发。可重构机床[32,33]也是一种模块化机床，在设计时要求充分考虑机床使用中的可重构性，包括产品功能、结构和布局的重组，以及当机床与其它设备如物流系统集成而形成的生产线的重组。 还有一些关于模块化设计概念的定义和研究，这里不再列举。就上述提法来看，基本上都体现了模块化设计的特征和要点

模块化程序设计

第四章模块化程序设计 教学目的：模块程序设计是C程序合作编程序的方法，通过这一章的学习使学生能自己编C 程序中的函数，正确地调用函数，熟悉函数调用时形式参数和实在参数的关系。通过变量的存储类型，能正确使用各种不同存储类型的变量编程序。 重点难点：函数的嵌套调用及函数的递归调用。 前面各几章的学习，大家已有了编制小程序的经验。如果想编制大程序，在C语言下就得用模块化程序设计，其基本思想是将一个大的程序按功能分割成一些模块，使每一个模块都成为功能单一、结构清晰、接口简单、容易理解的小程序。 C语言提供了支持模块化软件开发的功能： 1 函数式的程序结构。程序由一个或多个函数组成，每个函数都有各自独立的功能和界面。 2 允许通过使用不同的存储类别的变量，控制模块内部和外部的信息交换。 3具有预编译处理功能，为程序的调试、移植提供方便，支持模块化程序设计。 本章介绍这些功能及进行程序开发的基本方法。 4.1 函数 C程序结构 无论涉及的问题是复杂还是简单，规模是大还是小，用C语言设计程序，任务只有一种，就是编写函数，至少要编写一个主函数main(),C程序的执行就是执行相应的main()函数。即从它的main()函数的第一个花括号开始，依次执行后面的语句，直到最后的花括号为止。其它函数只有在执行了main()函数的过程中被调用时才执行。 高级语言中“函数”的概念和数学中“函数”的概念不完全相同。英语单词function有“函数”和“功能”两种介绍，高级语言中的函数实际上是功能的意思。当要完成某一个功能时，就用一个函数去实现它。在程序设计时首先要考虑main()函数中的算法，当main()中需要使用某一功能时，就用一个具有该功能的函数表达式表示。这时的函数，我们只知道它具有什么功能，其它先不作处理。设计完main()的算法并检验无误后，这时开始考虑它所调用的函数。如果在库函数中能找到，就可直接使用，否则再动手设计这些函数。这种设计方法称为自顶向下、逐步细化的程序设计方法。这种方法设计出来的程序在功率高，程序层次分明、结构清晰。复杂程序的层次可从以下图形中看出： 许多大型软件系统包含了相当丰富的，可供从事某一领域工作人员选用，如一个高等学校的信息管理系统就包含了教务、科研、人事、财务，设备、图书、后勤、办公室等子系统。每一个子系统以可分为许多子子系统。 这种软件为了方便用户大都采用菜单(menu)方式,这种形式的软件，大家都用过。用户

家具模块化设计方法实例分析(1).doc

家具模块化设计方法实例分析 1 前言 当前，消费者对家具的个性化需求日益凸显，如何满足这种需求已经成为越来越多家具企业发展的关键。要做到既符合现代机械化生产的发展主流，又节约成本，且能提高产品的市场竞争力。这确实为难了不少的家具企业。有一坐企业尝试通过从销售终端满足个性化, 但众多形态各异、尺寸繁多的家具定单从销售端传送至生产和设计部门，却带来了新的矛盾：设计任务艰巨、生产设计难排、产品质量难以保证，甚至由于部件尺寸的相近导致出错率增加、生产效率低下。 有一些敢于吃螃蟹的企业尝试从设计入手，通过标准零部件的设计、组合成新产品来满足这种个性化”的需求。但遗憾的是，这种做法并未带来预期的效果，单一的产品导致了销售客额和顾客满意率的下降。所以，如何实现产品的个性化？是从销售端，还是从设计与生产 端着手呢？这是家具企业必须根据企业现状做出回答的问题。定制是从销售端解决问题，而模块化设计是从设计端解决问题，旨在通过设计具有标准性和通用性的功能模块，达到组合成多样化的家具的目的。毫无疑问，模块化设计在家具业具有很大的发展潜力，它既能解决个性化需求的问题，还能做到低成本与高效率。 模块化设计属于方法学的范畴，在其他工业行业中已经得到了长足的发展。由于家具消费环塘和制造环境的变化，模块化设计以其特 有的优势，开始在家具行业尤其是办公家具中应用。而对于民用家具, 近年来个性化需求与家具企业的生产矛盾日益突出，有关模块化设计的探索才刚刚开始。鉴于国内尚无系统的家具模块化设计理论来指导企业的实践，本文着重以衣橱为例，详细具体地分析单个家具的非模块化设计过程，以进一步明确家具模块化设计的必要性和可操作性。 2 设计概念及设计方法 家具模块化设计指的是在对家具进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列的家具功能模块，通过功能模块的选择与组合构成不同的家具，以满足市场多样化需求的设计方法。与传统的设计方法相比较，家具模块化设

硬件电路板设计规范

硬件电路板设计规范(总36 页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1 -CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除

0目录 0目录............................................... 错误!未定义书签。

1概述............................................... 错误!未定义书签。 适用范围............................................ 错误!未定义书签。 参考标准或资料 ...................................... 错误!未定义书签。 目的................................................ 错误!未定义书签。2PCB设计任务的受理和计划............................ 错误!未定义书签。 PCB设计任务的受理................................... 错误!未定义书签。 理解设计要求并制定设计计划 .......................... 错误!未定义书签。3规范内容........................................... 错误!未定义书签。 基本术语定义........................................ 错误!未定义书签。 PCB板材要求: ....................................... 错误!未定义书签。 元件库制作要求 ...................................... 错误!未定义书签。 原理图元件库管理规范：......................... 错误!未定义书签。 PCB封装库管理规范............................. 错误!未定义书签。 原理图绘制规范 ...................................... 错误!未定义书签。 PCB设计前的准备..................................... 错误!未定义书签。 创建网络表..................................... 错误!未定义书签。 创建PCB板..................................... 错误!未定义书签。 布局规范............................................ 错误!未定义书签。 布局操作的基本原则............................. 错误!未定义书签。 热设计要求..................................... 错误!未定义书签。 基本布局具体要求............................... 错误!未定义书签。 布线要求............................................ 错误!未定义书签。 布线基本要求................................... 错误!未定义书签。 安规要求....................................... 错误!未定义书签。 丝印要求............................................ 错误!未定义书签。 可测试性要求........................................ 错误!未定义书签。 PCB成板要求......................................... 错误!未定义书签。