淺談電子控制系統硬件電路的設計

任修順 李洪高 錢書元

摘要：硬件電路設計的合理性，是決定電子控制系統運行狀態的關鍵因素，對此本文深入探究了硬件電路的設計及改進思路，希望能為相關工作人員提供有益的參考，以進一步促進自動化控制的性能提升。

關鍵詞：電子控制系統;硬件電路;基本流程;設計思路

引言

現階段，電子控制系統在智能家居、生產自動化等行業領域均得到了廣泛的運用，在便利國民生活、提高社會生產力的方面起到了極其重要的作用，對此有必要探討優化系統性能的實踐路徑。硬件電路作為電子控制系統中非常關鍵的一部分，其直接關系著系統各項功能的實現，就眼下來看，我國電路系統的整體性能較之從前已經有了明顯的提升，但由于電路設計對于精密度的要求也越來越高，這就導致了實踐期間經常出現設計不合理的問題，繼而影響到電子控制系統的正常運行。為使該問題得到有效的解決，下文針對具體的設計思路及要點展開了詳細的分析和介紹，希望對相關人員有所啟發。

1硬件電路設計的基本流程

1.1分析設計需求

在進行硬件電路的設計時，應認真分析基于項目和平臺的系統條件，據此確定電路中需要安放的設備、元件等，避免出現設計與預期效果不符的情況。另外，電子控制系統硬件電路的設計，還應注重實際應用環境對系統本身的影響，若外界環境發生改變，那么硬件電路的體積能效也可能會發生一定的變化，故而設計人員必須將這一點考慮在內。

1.2元器件的選擇

關于硬件電路原理圖的設計，首先需要工作人員明確所需的元件類型，以及具體的性能參數等，通過選擇優質的元件實現對集成電路性能的優化，從而進一步提高電子控制系統的運行效率。在實際進行選購的過程中，應當全面的檢查設備元件的外觀有無破損、變形等的問題，初步確定元件的質量狀況，同時要認真核實供應商的供貨條件，在將購入成本控制在合理范圍內的同時，也要確保購置的設備元件完全符合硬件電路的設計標準。

1.3原理圖設計

在完成元器件的選擇之后，需要借助于一些先進的工具軟件進行電路原理圖的繪制，期間要著重注意以下幾點問題：①設計中難免會涉及到一部分初次使用的元器件，為確保電路設計的合理性，工作人員必須詳細地閱讀產品說明書，全面掌握產品的性能參數等的相關信息，從而規范化的展開操作和設置;②想要確保電路的安全性，有必要在正式使用前對不成熟的電路進行檢測，避免危及相關工作人員的人身安全;③針對設計中遇到的復雜電路，除了要嚴格按照信號流向來繪制原理圖，也應對模塊功能進行適當的分解，并在其上添加詳細的文字說明，由此來增強電路原理圖的可讀性，為接下來的電路安裝提供便利。

1.4設計審核

從硬件電路的設計工藝上來講，設計中應盡可能地縮短電路的加工時間，簡化工藝流程。結束原理圖繪制之后，應做好相應的編譯處理，再審核設計的科學性和可操作性。具體來講，應重點審核原理圖中的網絡標號是否完善、信號源屬性是否準確等等，確保圖紙完全合格后，再生成對應的網絡表，最大限度減少設計誤差，全面提升硬件電路設計的工作效率。

2電子控制系統硬件電路的設計思路

以印制電路板（PCB）設計為例，將原理圖作為硬件電路實現功能的重要依據，并規范好硬件電路設計的可測試性、可生產性，確保生產出來的產品能順利地投入到使用中，以下為詳細的介紹。

2.1 PCB物理邊框的制作

制作封閉的物理邊框，主要目的是提供給PCB運行所需的必備平臺，這一階段對后續的電路結構布局起著決定性的作用。在制作物理邊框的過程中，務必要嚴格地把控設計精度，并選用安全系數高的圓弧形邊框實施安裝作業，一方面能提高電路安裝的安全性，另一方面能較好地避免異常問題的產生。

2.2元器件的選擇和布局

要在物理邊框內設置恰當的元器件，形成完整的網絡布局，為整個電子控制系統的高效運行創造有利的前提。經過大量的實踐證明，元器件的布線和布局模式，對電子控制系統的整體性能和使用年限有著較大的影響，故而必須確保元器件的布局具有一定的原則性。實際工作中需要注意以下幾點內容：①從元器件的排放順序的方面來看，應先放置與電路結構關聯性強的元器件，如電源插座、指示燈開關等，再安置好電路中的特殊元件，并保證安設位置的合理性。比如：針對線路中的一部分發熱器件，工作人員要盡量將其安置于靠近邊緣的位置，為器件的自行散熱提供一個良好的環境，同時也要注意不得進行集中放置，避免發生電路燒毀的情況。與此同時，還要確保發熱器件與電路中的電解電容保持相對較遠的距離，這有利于電源與地面之間形成最短回路;②信號的隔離問題也是需要著重考慮的一點。通常情況下，高電壓與強電流相互作用所產生的強信號、以及低電壓和弱電流相互作業所產生的弱信號，這兩者之間便需要進行有效的隔離，此外還包括模擬信號與數字信號的隔離等等。在實際工作中，若遇到結構相似的硬件電路，那么可采用對稱設計的方法，用以簡化設計流程和設計內容，在提高效率的同時，也能有效避免設計誤差的產生，全面提升PCB的實用性能。

2.3電路板布線

保證電路板布線的效果良好，能在很大程度上削弱外部因素對信號產生的干擾，同時也能弱化內部信號的互相干擾，從而更好地維護整個系統的穩定運行。不僅如此，科學的電路板布線設計，有利于后續維護檢修工作的高效開展，最大限度延長產品的使用壽命。在電路板的布線過程中，要注意將模擬部分的布線與數字部分的布線分隔開來，堅決杜絕電路在試用期間出現使用穿孔的問題。同時，還要注意預留出相應的工藝邊框，以及布線的長度和寬度的設置。從這一方面來講，針對同一塊PCB板上的導線，要盡可能地維持同一的寬度，不得存在寬度跨度過大的情況，否則將會影響到電路的性能。另外，還要在布線時控制好角度，不得出現直角和銳角，根據以往的經驗來看，將布線的角度控制在135°左右往往能獲得最佳的效果。

結束語

基于電子控制系統硬件電路在現代社會發展中的重要作用，有必要對硬件電路設計進行不斷的改進和優化，以促進系統性能的進一步提升。在進行電路設計時，必須關注所有的細節問題，根據系統的應用環境對運行過程中可能出現的影響因素予以明確，科學地實施布線和布局，確保最終獲得一個良好的設計成果，提升產品的綜合性能。

參考文獻

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