10级物理系工程设计
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采用集中讲座与自学开放实验相结合的 课程实施方法。集中讲授一次，自学其 他内容。
“工程设计”课程考核方法
同学们必须在规定的时间内完成其设计 内容，并以报告或实物参与课程考核， 成绩按照百分制。
6 2019/11/2
系统工程设计方法概述
系统的组成 系统的工程设计方法
设计题目的选择与分析 应用环境的考察与分析 总体方案的选择与论证 总体方案的实现 样机的安装与调试
出 正 式 的 总 体 电 路 图
）
10 2019/11/2
工程设计的选题
充分调查市场所需，防止闭门造车，劳而 无功。
对目前本领域中类似的系统所达到的功能 水平作充分的了解和估计，保证设计的先 进性和实用性。
对题目所提出的性能和指标要进行可行性 分析，查看有无类似系统电路或产品可借 鉴，尽可能使用成熟技术，做到心中有数。
进行比较，选择合适的方案并说明理由。
21 2019/11/2
理论计算
公式 元器件选取 参数计算 结果仿真
22 2019/11/2
电路图和设计文件
电路图（必须规范） 程序框图 主要源程序 可编程器件的设计文档
23 2019/11/2
总结报告（总结文档不超过5页）
二.参数计算
1. 8个共阳LED显示器消耗电流 每个显示器由8个发光二极管组成,每个发光二极
管点亮电流10毫安,最大电流全亮80毫安; 由于电路中6个共阳LED采用动态扫描点亮，既
同一时间只亮一个，所以6个共阳LED和一个用的电 流一样，如果电路采取静态点亮，那么8个共阳LED 消耗的电流就是6×80=480毫安。 2. 89C51消耗电流
工程设计
课程性质：必修课1学分 开课时间：第3小学期(1周)
西安电子科技大学 李平舟
1 2019/11/2
主要内容
工程设计的目的 工程设计安排 工程设计内容 工程设计系统方法概述
2 2019/11/2
工程设计的目的 学会发现问题，分析问题，解决问题； 学会思考，学会总结； 学会做人，学会做事。
仿 真 与 实 验
修 改
工 艺 设 计
制 作 样 机
正
试 生 产
鉴 定
式 批 量 生
产
电路设计 工程设计
9 2019/11/2
系统的一般设计步骤
画
实画
选设 择计 总单 体元 方电 案路
选 择 元 器 件
计 算 参 数 （ 仿 真 ）
出
总
体
电
路 图 初
审 图
稿
和
其
他
图
验 和 测 试 （ 系 统 仿 真
12 2019/11/2
总体方案的选择与论证
总体方案的最佳表达方式是系统功能方框图！
提出至少3个方案 分析各方案的可 行性和优缺点
比较
选择
13 2019/11/2
总体方案中软、硬件的功能划分
如果系统中采用单片机等控制器件，就 存在一个功能的实现可以采用软件编程 也可以采用硬件电路直接实现的情况。
11 2019/11/2
创造力与个性的关联性
①工作中的高度主动性(主体性的确定)； ②从新的视角看问题(观点的变革)； ③把握事物的根本而非技术末节(本质的把握)； ④按长远的尺度看问题(大局观点)； ⑤对时代潮流的感悟性(时代感)； ⑥不满足于现状的精神(创造的浪漫主义)； ⑦不拘泥于权威； ⑧对新事物的憧憬(强烈的好奇心)； ⑨对工作的热忱与执着。
3 2019/11/2
工程设计安排
1.选题：自选或教师指定； 2.完成实验室：硬件（F313、F315），机房（F317）； 3.完成时间：星火杯竞赛结素后一周内； 4.提交资料：设计报告、设计作品、总结报告、课外获
奖证书扫描件； 5.可以不参加的学生：参加科研训练，大学生创新性实
验计划，电子设计竞赛，其它竞赛校级特等奖以上的 学生（需要提供证书扫描件）； 6. 交流及设计报告提交：Pzhlimail.xidian.edu
4 2019/11/2
工程设计内容
什么是工程？
将自然科学的理论应用到具体工农业生 产部门中形成的各学科的总称。 即“理论”应用于“实际”，
什么是工程设计？
在实际应用背景下，按照任务要求, 制定出工作方案和计划，设计出工 作可靠、成本低廉和外型美观的产 品。
5 2019/11/2
“工程设计”课程实施方法
最大消耗功率120毫瓦,5伏电压,电流24毫安
以上主要器件消耗电流合计104毫安,根据系统工 作的时间(每天工作8小时以下、全天候工作）选择供 电电流为实际电流的2∽3倍，由于电子钟属于全天候 工作设备，所以选择3倍，即312毫安≈300ma
17 2019/11/2
3.电源相关参数计算（负载电流300毫安） （1）7805散热片计算：散热绿W1=I×V1=0.3×（9-1.4-5） =0.3×2.6（最小2.4V）=0.78W，关于散热片面积的计算非常复杂，经 过计算与经验对于铝质散热片基本上采取每瓦6克的方法。 （2）C1计算：C1=I×dt/du，I负载电流的变化值（本设计为70毫安 ）；dt为负载电流的变化时间小于1/24秒，既dt≤0.042；du一般取1V 。
通常，软件实现成本低廉，速度低、实 时性差。
硬件实现速度快、实时性好，但系统复 杂，成本高。
在软件可能的情况下，尽可能采用软件 实现。
14 2019/11/2
总体方案实例--电子钟的设计
一.电路设计
图1 电源电路图
15 2019/11/2
2
图 电 子 钟 电 路 图
16 2019/11/2
系统设计文档的一般要求
7 2019/11/2
系统的组成分类示意图
外界 信息
传感／输入 电路
信息处理 电路
输出 电路
模拟电子系统
信息反馈 电路
系
数字电子系统
统
数／模混合系统
设
大功率系统
计
光、机系统
外观
负 载
8 2019/11/2
系统的工程设计过程
产品的研制过程
拟 定 选性 题能 指 标
预 设 计
19 2019/11/2
工程设计报告（技术文档不超过5页）
选题的意义； 方案的选择、设计和论证； 理论计算； 电路图和设计文件（如软件流程等）； 测试方法和数据； 结果分析。
20 2019/11/2
方案的选择、设计和论证
针对系统要求，提出数个解决方案，分 别说明原理和优缺点，画出原理框图。
计算得： C1=0.07×0.042÷1=0.00294=2940uf （3）变压器功率计算：变压器的输出功率W2=I×V=0.3×9=2.7瓦
18 2019/11/2
实验室提供的国产仪器设备
• 奔腾微机80台 （Windows NT网络）； • 20MHz示波器； • 单片机开发系统； • 烧写器； • EPROM擦除器１台； • 万用表、面包板等工具。
摘要（中英文） 引言 方案设计与论证 理论分析与计算 主要程序流程图 结束语（结论） 参考文献
24 2019/11/2
换热器Fra Baidu bibliotek露检测系统
25 2019/11/2
谢谢同学们
26 2019/11/2
“工程设计”课程考核方法
同学们必须在规定的时间内完成其设计 内容，并以报告或实物参与课程考核， 成绩按照百分制。
6 2019/11/2
系统工程设计方法概述
系统的组成 系统的工程设计方法
设计题目的选择与分析 应用环境的考察与分析 总体方案的选择与论证 总体方案的实现 样机的安装与调试
出 正 式 的 总 体 电 路 图
）
10 2019/11/2
工程设计的选题
充分调查市场所需，防止闭门造车，劳而 无功。
对目前本领域中类似的系统所达到的功能 水平作充分的了解和估计，保证设计的先 进性和实用性。
对题目所提出的性能和指标要进行可行性 分析，查看有无类似系统电路或产品可借 鉴，尽可能使用成熟技术，做到心中有数。
进行比较，选择合适的方案并说明理由。
21 2019/11/2
理论计算
公式 元器件选取 参数计算 结果仿真
22 2019/11/2
电路图和设计文件
电路图（必须规范） 程序框图 主要源程序 可编程器件的设计文档
23 2019/11/2
总结报告（总结文档不超过5页）
二.参数计算
1. 8个共阳LED显示器消耗电流 每个显示器由8个发光二极管组成,每个发光二极
管点亮电流10毫安,最大电流全亮80毫安; 由于电路中6个共阳LED采用动态扫描点亮，既
同一时间只亮一个，所以6个共阳LED和一个用的电 流一样，如果电路采取静态点亮，那么8个共阳LED 消耗的电流就是6×80=480毫安。 2. 89C51消耗电流
工程设计
课程性质：必修课1学分 开课时间：第3小学期(1周)
西安电子科技大学 李平舟
1 2019/11/2
主要内容
工程设计的目的 工程设计安排 工程设计内容 工程设计系统方法概述
2 2019/11/2
工程设计的目的 学会发现问题，分析问题，解决问题； 学会思考，学会总结； 学会做人，学会做事。
仿 真 与 实 验
修 改
工 艺 设 计
制 作 样 机
正
试 生 产
鉴 定
式 批 量 生
产
电路设计 工程设计
9 2019/11/2
系统的一般设计步骤
画
实画
选设 择计 总单 体元 方电 案路
选 择 元 器 件
计 算 参 数 （ 仿 真 ）
出
总
体
电
路 图 初
审 图
稿
和
其
他
图
验 和 测 试 （ 系 统 仿 真
12 2019/11/2
总体方案的选择与论证
总体方案的最佳表达方式是系统功能方框图！
提出至少3个方案 分析各方案的可 行性和优缺点
比较
选择
13 2019/11/2
总体方案中软、硬件的功能划分
如果系统中采用单片机等控制器件，就 存在一个功能的实现可以采用软件编程 也可以采用硬件电路直接实现的情况。
11 2019/11/2
创造力与个性的关联性
①工作中的高度主动性(主体性的确定)； ②从新的视角看问题(观点的变革)； ③把握事物的根本而非技术末节(本质的把握)； ④按长远的尺度看问题(大局观点)； ⑤对时代潮流的感悟性(时代感)； ⑥不满足于现状的精神(创造的浪漫主义)； ⑦不拘泥于权威； ⑧对新事物的憧憬(强烈的好奇心)； ⑨对工作的热忱与执着。
3 2019/11/2
工程设计安排
1.选题：自选或教师指定； 2.完成实验室：硬件（F313、F315），机房（F317）； 3.完成时间：星火杯竞赛结素后一周内； 4.提交资料：设计报告、设计作品、总结报告、课外获
奖证书扫描件； 5.可以不参加的学生：参加科研训练，大学生创新性实
验计划，电子设计竞赛，其它竞赛校级特等奖以上的 学生（需要提供证书扫描件）； 6. 交流及设计报告提交：Pzhlimail.xidian.edu
4 2019/11/2
工程设计内容
什么是工程？
将自然科学的理论应用到具体工农业生 产部门中形成的各学科的总称。 即“理论”应用于“实际”，
什么是工程设计？
在实际应用背景下，按照任务要求, 制定出工作方案和计划，设计出工 作可靠、成本低廉和外型美观的产 品。
5 2019/11/2
“工程设计”课程实施方法
最大消耗功率120毫瓦,5伏电压,电流24毫安
以上主要器件消耗电流合计104毫安,根据系统工 作的时间(每天工作8小时以下、全天候工作）选择供 电电流为实际电流的2∽3倍，由于电子钟属于全天候 工作设备，所以选择3倍，即312毫安≈300ma
17 2019/11/2
3.电源相关参数计算（负载电流300毫安） （1）7805散热片计算：散热绿W1=I×V1=0.3×（9-1.4-5） =0.3×2.6（最小2.4V）=0.78W，关于散热片面积的计算非常复杂，经 过计算与经验对于铝质散热片基本上采取每瓦6克的方法。 （2）C1计算：C1=I×dt/du，I负载电流的变化值（本设计为70毫安 ）；dt为负载电流的变化时间小于1/24秒，既dt≤0.042；du一般取1V 。
通常，软件实现成本低廉，速度低、实 时性差。
硬件实现速度快、实时性好，但系统复 杂，成本高。
在软件可能的情况下，尽可能采用软件 实现。
14 2019/11/2
总体方案实例--电子钟的设计
一.电路设计
图1 电源电路图
15 2019/11/2
2
图 电 子 钟 电 路 图
16 2019/11/2
系统设计文档的一般要求
7 2019/11/2
系统的组成分类示意图
外界 信息
传感／输入 电路
信息处理 电路
输出 电路
模拟电子系统
信息反馈 电路
系
数字电子系统
统
数／模混合系统
设
大功率系统
计
光、机系统
外观
负 载
8 2019/11/2
系统的工程设计过程
产品的研制过程
拟 定 选性 题能 指 标
预 设 计
19 2019/11/2
工程设计报告（技术文档不超过5页）
选题的意义； 方案的选择、设计和论证； 理论计算； 电路图和设计文件（如软件流程等）； 测试方法和数据； 结果分析。
20 2019/11/2
方案的选择、设计和论证
针对系统要求，提出数个解决方案，分 别说明原理和优缺点，画出原理框图。
计算得： C1=0.07×0.042÷1=0.00294=2940uf （3）变压器功率计算：变压器的输出功率W2=I×V=0.3×9=2.7瓦
18 2019/11/2
实验室提供的国产仪器设备
• 奔腾微机80台 （Windows NT网络）； • 20MHz示波器； • 单片机开发系统； • 烧写器； • EPROM擦除器１台； • 万用表、面包板等工具。
摘要（中英文） 引言 方案设计与论证 理论分析与计算 主要程序流程图 结束语（结论） 参考文献
24 2019/11/2
换热器Fra Baidu bibliotek露检测系统
25 2019/11/2
谢谢同学们
26 2019/11/2