电路设计原则
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了八篇电路设计原则范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
电路设计原则范文第1篇
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）6-0070-3
1 模块化策略
对于图1所示电路，按其功能划分，可分为虚线框Ⅰ内的测量电路和Ⅱ内的供电电路两个具有相对独立功能的子系统。其中，测量电路的设计原则是两电表的量程相匹配，即它们的指针能同时达到较大偏角；而供电电路设计则要遵循电路安全性、操作方便性和测量准确性3个基本原则。
基于两个模块的特点，电路设计的一般思维策略是将电路按其功能分为测量电路与供电电路。
2 测量电路模式的构建与识别
模式识别是问题解决的一种基本策略，是人们在对所表征事物或现象的各种信息分析和处理的基础上，对问题进行描述、辨认、分类和解释的思维过程。
在实验电路设计中，无论是对给定电表、定值电阻进行测量的电路设计，还是对给定电路原理的理解，都要涉及到电压、电流的测量模式及其组合方式的识别，为此，在实验教学之前，需要有意识地从电压、电流测量视角系统地规划有关部分例题，并将其归类总结而构建起电压、电流测量模式，以便学生能迅速从记忆储存中进行模式的检索。
2.1 电压、电流测量模式的构建
关于电压、电流的测量，有直接测量和间接测量之分，其中间接测量包括电表的功能转换和定值电阻的使用，具体模式如表1和表2，其中的适用情况对应于命题特征。
2.2 测量电路的设计流程
在构建起电压、电流的基本测量模式后，原则上只需要将它们适当组合起来即可设计测量电路。但是，在实际的电路设计中，即使只提供一个定值电阻，其电压、电流测量模式的组合数目也还是很大。显然，提升学生的电路设计能力，除了引导学生参与电压、电流测量模式的构建外，还要力求把上述的测量模式结构化，并建立电路设计的思维流程。为此，笔者建议从以下几个方面入手，提高学生电路设计能力。
（1）电表组合方式的分类
（2）电表量程匹配的基本思路
对于几种测量电路，其电表量程的匹配一般有以下3种方式：一是选择合适电表量程或对电表进行改装，这是测量电路设计中的常规思路；二是选择合适的电路；三是改变测量对象，一般是在待测电阻上并联或串联一定值电阻，以补偿电压表、电流表因量程不匹配而产生的偏差，具体电路如图2所示（以外接法为例）。
（3）测量电路的设计流程
要完成测量电路的设计，仅仅建立基本测量模式、清楚量程匹配方式还是远远不够的，还需要学生有一个清晰的思维流程，为此，建议引导学生在电路设计中参与图3所示的思维流程构建，以提高电路设计能力。
3 供电电路设计的模式识别策略
在电阻测量中，其测量准确性取决于两个方面：一是电表量程的匹配程度，它对应于测量电路的设计；二是电表指针能否达到较大偏角，它对应于供电电路的设计。另外，实验器材的安全性、实验操作的方便性也对应于供电电路的设计。
虽然供电电路的设计涉及的因素较多，但它对应电路模式却较少，我们分别就限流式和分压式供电电路进行探讨。
（1）限流式供电电路的基本模式
对于限流式供电电路，一般有图4的两种形式，其中图4a不要求电表示数从0开始调节。而对图4b而言，主要考虑定值电阻对电路的保护或操作方便。
（2）分压式供电电路的基本模式
对于分压式供电电路，一般有表3中的3种情形。
在表3的3种模式中，第3种模式中的定值电阻可能同时具备电路保护和调节方便两种功能，而第2种模式中的定值电阻只起到调节方便的功能。至于运用哪种供电电路，则可按下述程序进行选择：初步确定供电电路类型实验器材安全性检验实验测量的准确性检验实验操作的方便性检验。
4 典型例题分析
例（2010年福建省高考试题）如表4所示是一些准备用来测量待测电阻Rx阻值的实验器材，器材及其规格列表如下：
要求测量时电表的读数大于其量程的一半，而且调节滑动变阻器能使电表读数有较明显的变化。请画出测量电路图，标明所用器材的代号。
解析 对于测量电路，根据提供的器材，首先考虑用伏安法模式，经检验，两只电压表均不能与电流表的量程相匹配，故电流表不能使用。其次，考虑伏伏法模式，经检验，测量电路应如图5所示。
对于供电电路，由于待测电阻约为1000 Ω，滑动变阻器的最大阻值约为100 Ω，要使电表示数变化明显，必须使用分压式电路。由于无定值电阻，故本题的电路如图6所示。
扩展：若仅改变例题中滑动变阻器的最大阻值，并增加一定值电阻，具体数值如表5：
则实验电路如何设计？
解析 （1）在变式中，改变了滑动变阻器的阻值，增加了一个只知道大致阻值的定值电阻，这些改变不影响测量电路的设计。
（2）初步确定供电模式
由于R远小于Rx，因此，初步确定了分压式电路。
（3）基于电路安全性考虑
若采用表3中的第1、2两种供电电路，则电路总电流大于0.5 A，从而损坏滑动变阻器，故这两种方式均不可行，而第3种供电电路能保证电路安全性。
（4）基于测量准确性考虑
另外，经检验，第3种供电电路满足操作方便性要求。故实验电路为第3 种供电电路与图5所示测量电路的组合，具体电路图略。
参考文献：
电路设计原则范文第2篇
电路控制应用上，电路设计是很重要的一个环节，一般情况下，电路设计的方法有经验设计法、电器工作流程图法、逻辑设计法。分别论述了这三种方法，并将其进行了对比，阐述了各自的作用，希望给电路设计人员以借鉴。
关键词：
电器；电路设计；方法比较
在生产机械控制的各个领域里，被普遍应用的要数电器控制电路了，以前在设计方法上以逻辑和经验设计方居多。电路设计方法有着自己的特点和应用领域，但是，在电器领域里，对其相关介绍并不多。本文不仅就上述的以前设计方法进行介绍，还将介绍电器工作流程图方法，并把三者设计方法进行比较分析，阐述各自的特点和应用范围。据此，电器控制设计人员可以根据实际情况选择适合的方法。
1经验设计法
所谓经验设计法，其基础是丰富的经验，所以具有很大的灵活性。在电路的设计方法上，如果采用此种方法，需要注意以下事项：（1）首先对生产要求要了解，与之相关的设计人员要对同类产品进行钻研，因为很多同类产品中有相似或相同的产品，每一种的要求都不一样，要具有针对性。所以，要经过研究、分析、对比综合后，才能对实际控制电路的设计提出详细的方案，当一件产品通过检验之后，才能将其作为依据，进行设计同类产品。（2）当在生产上达到了要求之后，要做到电路简单、经济。尽量引用符合标准、经常使用或经过实验的电路和环节。连接线的长度尽量短些，电器的数量越少越好，配件选标准的和型号相同的，接触点越少越少。控制电路工作期间，没有必要的电器不通电，尽量节约电能。（3）电路设计的关键是保证电器控制电路在工作具有安全性。尽量选用安全性能好的电器，即寿命长、机构坚固、抗干扰性好。同时在电路设计时注意：正确连接、避免寄生回路；不能将多个电器依次连接，再与另一电器电路连接；设计的电路要能适合于所在电网情况；在设计中要有非常完善的保护措施，避免发生事故，要设置一些安全指示信号，如失压、合闸、过载、过压、短路、断开、过流。（4）尽量减少人少操作，增加机械控制设置，在控制形式上可由一种控制快速地转换到另一种控制上，最好采取多点控制并自动转换程序。电控设备在设计上尽量达到为维护安全提供方便，具有隔离电器，避免带电检查和维修。
2逻辑设计法
在对控制电路的工作状态进行分析时，一般用线圈通电或断电进行判定。线圈与电源相连的核心动力是组成线圈通、断电的基础及其动断触头的现实情况。确定电路控制状态的主要原因有，触头的通电、断电情况，触头只有切断和接通两种情况。一般用I和O来表示一些元件的通电情况，I代表线圈正在通电，O代表线圈已经断电。当继电器和接触器触头闭合时，既为线圈通电；当触头断开时，即为线圈断电。反之可把I默认为触头和控制按钮已经闭合，把O默认为其断开。“I”和“0”分别表示相互对立的物理状态，这就是逻辑代数。逻辑代数可以科学地设计出接触器和继电器系统，发挥电路各原件作用，使原件量最小化。是一种极富挑战性的电路设计，但逻辑设计法独具优势：（1）逻辑函数运算：通过逻辑函数，可将触头状态的逻辑变量变现出来，根据计算结果，可得出继电器的电路结构，以及接触器的电路结构，给设计工作带来便捷。（2）简化逻辑函数：即简化了继电器的电路，也简化了接触器的电路。通常用公式法和基本定律即可。（3）简化逻辑代数：电路实际组合时，根据实际情况需要注意的事项有，其一：因为触电容量的局限性，对断电任务的触电容量就要更多关注。其二：如果电路逻辑能够使用多余的触点，那么，多余的触点就不必化简。（4）继电器的逻辑函数：继电器通常在电路中充当开关线路，和逻辑规律相符，所以各变量均可以通过函数进行表现，且会按照规律。运用逻辑设计法可以分为几步：对工艺流程进行深入研究，制定出示意图或循环图，之后以此为根据，绘制元件的街拍表和检测状态表，将其统一称为转换表。设定转换表中电器元件边界线，之后做出中间记忆元件的逻辑函数，依据此函数，初步建立电路结构图，然后对其进行完善，在此期间，须把联锁、保护结构添进去。电路控制要符合有关要求，观察有没有触头、回路竞争的现象存在。
3电器工作流程图方法
绘制电器工作流程图，要遵循从左到右之原则。左侧有控制电路的文字按钮如继电器“KA”“SB”、接触器“KM”，把它们列出来，之后以时间为顺序，从左到右画出不同元件的状态框，即黑、白框，按钮框。把这些状态框和处于左侧的元件画在同一个水平位置上，同时画出与之相对应的电气文字符号。黑框代表电器动作，白框代表电器释放，按钮框代表点动按钮。如要控制电路，状态框应该和实线相连接，如要非控制电路，状态框要与虚线相连。电流的工作流程分为两个阶段，即启动和停止阶段，它们分别代表电流两种工作状态。
4电路设计方法的比较
经验设计法和逻辑设计法比较，前者操作比较方便、快捷，只要求设计人员熟悉掌握电与之相关的内容，并能掌握多种类型的不同电路设计，加之设计人员非常丰富的专业设计经验即可。但是在实际设计中，容易出现的问题较多，要经过反复实验，多次操作，不断更改，才能达到设计要求。逻辑设计法相对具有合理性，更适合较为复杂的电路设计中，但是，相对于经验设计法其工作难度较大，短时间内不易掌握。电器工作流程图法比较简单，很容易掌握，对设计人员的要求不是很高，其特点很有灵活性。在设计中可以根据其要求，增加辅助电器，所以这种方法没有唯一性，弥补了前两种设计上的不足。即，不需要丰富的实际经验，难度不是很大，按照时间原则进行设计即可。三种电路设计法在电器控制中都有各自的特点，都有各自的弊端和优势，设计人员根据实际工作进行熟练掌握和相应地进行运用，从中选择最适合于实际工作中的设计方法。
参考文献
电路设计原则范文第3篇
关键词：电学实验；电路设计思想方法
定西市教育科学规划课题研究成果（课题编号DX2012GHB94）
在高中物理电学实验中，电路设计是一个很重要的问题，只有合理地设计电路才能完成实验，达成实验目的。但要根据具体的题意设计出能完成实验的电路，并不是一个简单的问题。本文主要就这方面的问题用几道例题加以阐述。
一、电路设计
一个实验电路主要由三大部分组成，电源部分、电路的控制部分和最主要的用于测量所需物理量的测量部分。既然电路主要由三部分组成，那么我们电路设计的主要工作也就是要设计这三大部分。在高中阶段，电路的控制部分主要涉及到滑动变阻器的限流式接法和分压式接法，电路的测量部分主要涉及的是安培表的内接法和外接法的问题。而电源的设计比较简单，根据题意选择合适的电源即可。学生主要感觉到困难的是在什么情况下滑动变阻器采用限流式接法，在什么情况下用分压式接法，或者什么情况下电流表采用内接法，什么情况下用外接法。笔者根据多年的教学经验，对这个问题做了总结，一般情况下存在下列判定依据：
当内、外接法相对误差相等时，有，临界值 （因为 ?）。
限流式接法的优势是耗电少，电路结构简单，但这种接法的缺点也很明显，它的调节范围不大，有时不能满足题目的条件。而分压式接法正好相反，它的调节范围很大，但它的电路结构较为复杂，尤其是联系到实物图的连接，很多学生不会连接滑动变阻器上的三根线。另外，它不太节能，耗费的能源较多。在要求不太严谨的条件下，我常常这样总结：当滑动变阻器的阻值较小时，一般情况下就把电路设计成分压式；如果滑动变阻器的阻值较大时，一般就把电路设计成限流式。
二、器材的选取
器材的选取要结合试验要求的精度和仪器的量程决定。有时试验所给的器材也影响了电路的设计，我们必须根据所给出的器材合理地设计电路，完成试验。有时我们也会根据电路的设计来选用能完成实验的器材，这是一个互相影响的问题。
三、实物图的连接
实物图的连接必须坚持先连串联支路、再连并联支路的原则，连完后必须和原理图查对一遍，以保证不会出错，电势相等的各点可合并成一点。
实物图的连接看似简单，但实际上学生做错的很多，常会造成不必要的失分。其原因主要是学生对实验仪器不太熟悉，不知道线该接在何处。同时这也与教师的不重视有很大关系。很多教师认为按照原理图连接实物图是很简单的，可能在初中阶段就已经掌握了，殊不知很多学生在这个看似简单的地方却栽了大跟头，失分十分严重。要避免这样的事情再次发生，除了教师要高度重视外，我根据多年的教学经验，认为最好把学生带到实验室，在实际的实验仪器上完成几个电路原理图的连接，这样能让学生熟悉器材，真正理解实验。
例1.现在要测一个电阻的阻值，实验室给了如下器材：
要运用这些器材设计一个电路完成实验。
[解题思路]这个实验中只给出了一个电源，所以电源毫无选择的余地，然后我们就要考虑是选用分压式接法还是限流式接法。我们看到滑动变阻器的阻值变化范围是，阻值不大，据前分析，我们该选择分压式接法。接下来考虑选用内接法还是外接法，我们看到待测电阻的阻值和直流毫安表的内阻接近，而远远小于直流电压表的内阻，所以应该选用外接法，这样电路设计就已经完成了。
例2.测待测电阻的阻值，请选择器材并设计电路：
电路设计原则范文第4篇
1.电子技术课程设计的重点与要求
本课程的重点是电路设计，内容侧重综合应用所学知识，设计制作较为复杂的功能电路或小型电子系统。一般给出实验任务和设计要求，通过电路方案设计、电路设计、电路安装调试和指标测试、撰写实验报告等过程，培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力，提高电路设计水平和实验技能。在实践中着重培养学生系统设计的综合分析问题和解决问题的能力，培养学生创新实践的能力。电子技术课程设计一般要求学生根据题目要求，通过查阅资料、调查研究等，独立完成方案设计、元器件选择、电路设计、仿真分析、电路的安装调试及指标测试，并独立写出严谨的、文理通顺的实验报告。
具体地说，学生通过课程设计教学实践，应达到以下基本要求：建立电子系统的概念，综合运用电子技术课程中所学习到的理论知识完成一个电子系统的设计；掌握电子系统设计的基本方法，了解电子系统设计中的关键技术；进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，掌握合理选用器件的原则；掌握查阅有关资料和使用器件手册的基本方法；掌握用电子设计自动化软件设计与仿真电路系统的基本方法；进一步熟悉电子仪器的正确使用方法；学会撰写课程设计总结报告；培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。
2.电子技术课程设计的教学过程
电子技术课程设计是在教师指导下，学生独立完成课题，达到对学生理论与实践相结合的综合性训练，要求本课程设计涵盖模拟电路知识和数字电路知识，因此课程设计的选题要求包含数字电子技术和模拟电子技术。教学环节可以分为以下四个部分。
2.1课堂讲授。
课程设计开始前，需要确定指导老师。由指导老师通过两学时的教学，明确课程设计的要求，主要内容包括课程介绍、教学安排、成绩评定方法等。在课堂教学环节中，指导老师介绍课题的基本情况与要求，要求学生从多个课题中选择一个。
2.2设计与调试环节。
2.2.1前期准备、方案及电路设计。
前期准备包括选择题目、查找资料、确定方案、电路设计、电路仿真等。在确定方案时要求学生认真阅读教材，根据技术指标，进行方案分析、论证和计算，独立完成设计。设计工作内容如下：题目分析、系统结构设计、具体电路设计。学生根据所选课题的任务、要求和条件进行总体方案的设计，通过论证与选择，确定总体方案。此后是对方案中单元电路进行选择和设计计算，称为预设计阶段，包括元器件的选用和电路参数的计算。最后画出总体电路图（原理图和布线图），此阶段约占课程设计总学时的30％。
2.2.2在实验室进行电路安装、调试，指标测试等。
在安装与调试这个阶段，要求学生运用所学的知识进行安装和调试，达到任务书的各项技术指标。预设计经指导教师审查通过后，学生即可购买所需元器件等材料，并在实验箱上或试验板上组装电路。运用测试仪表调试电路、排除电路故障、调整元器件、修改电路（并制作相应电路板），使之达到设计指标要求。此阶段往往是课程设计的重点与难点，所需时间约占总学时的50％。
2.3撰写总结报告，总结交流与讨论。
撰写课程设计的总结报告是对学生写科学论文和科研总结报告能力的训练。学生写报告，不仅要对设计、组装、调试的内容进行全面总结，而且要把实践内容上升到理论高度。总结报告应包括以下方面：系统任务与分析、方案选择与可行性论证、单元电路的设计、参数计算及元器件选择、元件清单和参考资料目录。除此之外，还应对以下几部分进行说明：设计进程记录，设计方案说明、比较，实际电路图，功能与指标测试结果，存在的问题及改进意见，等等。总结报告具体内容如下：课题名称、内容摘要、设计内容及要求、比较和选择设计的系统方案、画出系统框图、单元电路设计、参数计算和器件选择。画出完整的电路图，并说明电路的工作原理。组装调试的内容，包括使用的主要仪器和仪表；调试电路的方法和技巧；测试的数据和波形并与计算结果比较分析；调试中出现的故障、原因及排除方法。总结设计电路的特点和方案的优缺点，指出课题的核心及实用价值，列出系统需要的元器件清单，列出参考文献，收获、体会，并对本次设计提出建议。
2.4成绩评定。
课程的实践性不仅体现实际操作能力，而且体现独立完成设计和分析的能力。因此，课程设计的考核分为以下部分：设计方案的正确性与合理性。设计成品：观察实验现象，是否达到技术要求。（安装工艺水平、调试中分析解决问题的能力）实验报告：实验报告应具有设计题目、技术指标、实现方案、测试数据、出现的问题与解决方法、收获体会等。课程设计答辩：考查学生实际掌握的能力和表达能力，设计过程中的学习态度、工作作风和科学精神及创新精神，等等。
3.电子技术课程设计的步骤
在“电子技术基础”理论课程教学中，通常只介绍单元电路的设计。然而，一个实用的电子电路通常是由若干个单元电路组成的。通常将规模较小、功能单一的电子电路称为单元电路。因此，一个电子系统的设计不仅包括单元电路的设计，还包括总体电路的系统设计（总体电路由哪些单元电路构成，以及单元电路之间如何连接，等等）。随着微电子技术的发展，各种通用和专用的模拟和数字集成电路大量涌现，电子系统的设计除了单元电路的设计外，还包括集成电路的合理选用。电子电路的系统设计越来越重要，不过从教学训练角度出发，课程设计仍应保留一定的单元电路内容。电子系统分为模拟型、数字型及两者兼而有之的混合型三种。虽然模拟电路和数字电路设计的方法有所不同（尤其单元电路的设计），但总体电路的设计步骤是基本相同的。电子电路的一般设计方法与步骤包括：总体方案的设计与方案论证、单元电路的设计、单元电路间的连接方法、绘制总体电路草图、关键电路试验、EDA仿真、绘制正式的总体电路图等。
电路设计原则范文第5篇
【关键词】AT89S52;红外解码;LCD12864;Proteus
本设计将制作一款基于AT89S52的简易风扇的控制系统，其电路设计简单、性能稳定、节能。采用单片机AT89S52作为主控制器，实现实时温度显示，并能够根据环境温度调节风扇的转速，可以设定调节范围。系统能够进行遥控和手动控制。
1.系统总体构成及工作原理
本设计从硬软件两个方面说明风扇控制系统的设计，主要是硬件部分。系统硬件由主控制电路、温度采集电路、LCD显示电路、直流电机及驱动电路、按键控制以及红外遥控电路、电源及报警电路等组成。
本设计中采用Atmel公司的单片机AT89S52作为主控制器，温度采集电路中采用Dallas半导体公司的数字化温度传感器DS18B20，选用带中文显示的12864液晶模块进行LCD显示电路设计，使其能够显示最高温度、最低温度、实时温度、电风扇的工作模式（睡眠风、图1所示系统总体框图自然风和强风3个档位）以及电机实时的转速等参数。本设计中传感器部分采用霍尔传感器，负责将电机的转速转化为脉冲信号，用SS443A霍尔传感器作为测量直流电机转速的敏感元件，经过单片机数据处理，能够实时显示电机的转速。通过按键手动设定或红外遥控设定电风扇的档位。基本功能设为3个档位，包括睡眠风、自然风和强风，档位随时可以通过LED灯指示出来。
图1 系统总体框图
图2 单片机主控电路
2.系统硬件电路设计
2.1 主控制器电路设计
目前市场上单片机种类繁多，性能价格各异;根据设计需要，我们选择Atmel公司的AT89S52单片机，AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器。AT89S52具有以下标准功能：8K字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。本设计晶振采用12MHz，硬件电路原理图如图2所示。
系统共有4个按键，采用软件进行控制。判断键是否按下，可采用中断的方法，当某个键按下时，低电平有效。4个按键的功能在具体程序中进行定义。单片机的P14：设置最高、最低温度;P15：睡眠档/加;P16：自然档/减;P17：强风档。单片机的P10、P11、P12、P13分别通过限流电阻接LED灯，档位随时可以通过LED灯指示出来。
2.2 温度采集电路设计
本设计采用数字化温度传感器DS18B20，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。温度测量范围从-55℃到+125℃，可在ls（典型值）内把温度变换成数字。DS18B20用9位存贮温度值，最高位为符号位。用户设定的报警温度存储在E2PROM中，掉电后依然保存。本设计中DS18B20的1脚接地，3脚接电源，2脚接单片机的P1.0管脚，作为数据输入输出，将采集到的温度数据以数字的形式传送给单片机，单片机根据收到的数字控制电机的转速，在LCD12864上显示内容。图3所示为温度采集电路。
图3 温度采集电路图
图4 电机驱动硬件电路图
2.3 直流电机和红外遥控设计
SS443A霍尔传感器作为测量直流电机转速的敏感元件，经过数据处理，能够实时显示电机的转速。最终采用的直流电机连接方式如图4所示，通过三极管Q2（S8550）放大电流，二极管起保护作用。根据本系统的控制要求，控制输入部分主要设置了转速控制，即通过按键S3、S4、S5对电机的转速进行控制，按键S3、S4、S5对应睡眠风、自然风、强风。
本设计中采用的1838红外接收头，具有：（1）工作电压2.5V-5.5V，工作电流0.25mA;（2）灵敏度高;（3）一致性好;（4）抗干扰性强，超低功耗。红外接收电路通常被厂家集成在一个元件中，成为一体化红外接收头。内部电路包括红外监测二极管、放大器、限幅器、带通滤波器、积分电路和比较器等。红外监测二极管监测到红外信号，然后把信号送到放大器和限幅器，交流信号进入带通滤波器，带通滤波器通过30kHz到60kHz的负载波，通过解调电路和积分电路进入比较器，比较器输出高低电平，还原出发射端的信号波形。
图5 1838红外接收头和红外接收电路设计
2.4 LCD显示电路设计
本设计最终采用LCD12864液晶显示，在设计初期，先采用LCD1602进行相关软件仿真操作，成功后采用带中文显示的12864液晶模块进行硬件电路设计。设计中采用单片机对12864液晶模块进行控制，使其能够显示最高温度、最低温度、实时温度、电风扇的工作模式（睡眠风、自然风和强风3个档位）以及电机实时的转速等参数。图6所示是本设计中12864液晶模块的硬件电路连接图。
图6 12864硬件连接电路图
图7 主流程图
3.系统软件设计
在软件设计方面，使用了集成开发环境Keil ?Vision2和模拟软件Proteus。?Vision2是Keil公司提供的用于开发MCS-51系列芯片的汇编语言与C程序的集成开发环境。?Vision2 IDE环境包括菜单、工具条、编辑及显示多种窗口，支持C编译器、宏汇编器、连接定位器、目标代码到hex的转换器。Proteus软件能模拟51单片机、AVR单片机、PIC单片机以及部分ARM芯片。支持的器件也很多包括A/D、LCD、LED、温度、时钟等芯片。在设计初期，此工具能够进行硬件电路原理图和程序的验证，避免直接焊板子出现的种种问题。Proteus里加载可执行文件，左键双击AT89S52原理图，点击加载“*.hex”可执行文件。
本设计的软件由主程序、温度采集模块、12864液晶模块、电机驱动模块、红外解码模块五个主要部分组成。采用了自顶向下的模块化结构方式，将各个功能分成独立模块，由系统的程序统一管理执行。主程序主要完成初始化功能，包括LCD显示的初始化，显示缓存的初始化，定时器的初始化，外部中断的初始化，寄存器、标志位的初始化等。
图8 系统显示图
4.结语
本设计通过LCD12864、DS18B20、直流电机、红外遥控等模块软硬件的设计，遵循实用、简单、可靠和低成本的原则，设计了一种实现温度显示、控制直流电机转速并有报警功能的电风扇控制系统。通过硬件电路和软件程序设计，最终实现满足需求的控制系统。测试表明本系统达到了设计要求的各项功能，各部分工作正常。性能稳定，控制准确。在系统的设计中，硬件和软件的设计均采用模块化的思想，合理运用开发和仿真软件。实物调试，每个子模块都调试成功后，再利用主程序实现其综合功能。经过软硬件综合调试后，打开电源开关，风扇开始运转，可以进行红外遥控和手动方式设置。
参考文献
[1]王冬星.风扇智能控制系统设计[J].电脑学习，2008（6）： 12-13.
电路设计原则范文第6篇
1.1高速电路的含义
高速电路在含义上主要有两方面，分别是设计电路频率高与数字信号跳变快。⑴当数字逻辑电路的频率达到了50MHz以上时，且占到了整个系统的三分之一可称为高速电路；⑵当数字信号上升或下降的时间与信号周期相比的比率大于5%时，即可称为是高速电路。
1.2高速电路的现状
当前的电子技术一般是应用在通用系统中，电子技术也随着时光的推移，一步步的向前迈进。92年的电子系统期间的工作频率只有40%是在30MHz以上，且体积大，管脚少；94年有50%的工作频率达到了50MHz，使用封装方式的器件开始大量的出现在市场上。在96年以后，大部分电子系统的工作频率已经达到了100MHz以上，且体积小与管脚数多。但也是因为高速发展的因素，电子系统设计在对体积改变的同时，电路在布局的时候，布线的密度就会增大，信号频率就在提高，信号边沿也呈现出不断变陡的状态。以印刷电路板（PCB）为例，其是高度电路设计应用在板级电路中的一个代表性产品，其线迹互连是和板层特性跟系统电子性能是有着非常重要的影响的，在进行评定系统性能的设计时，必须要对PCB板材的电参数进行考量，如使用传统的方法进行设计，将无法促使PCB得到很好的运作。
2高速电路的理想传输线设计
在上文了解到，以PCB为例，需采用高速电路设计才可让PCB运作。PCB的走线是作为传输高速电路的传输线，且PCB上传输线的时序问题是成为整个PCB时序裕量的重要组成部分。高速电路应用在板级电路上传输线的设计时，分别是微带线与带状线。通过现实案例，可以确定系统时钟的特性阻抗、传输延迟与时钟单板叠层的方式。（1）在计算特性阻抗时，可通过仿真结果进行表示，如将特性阻抗控制在30欧姆~80欧姆之间时，即可正常工作。（2）在确定传输延迟时，根据相差最坏的情况进行计算，微带线的传导延迟为150PS/in，带状线为180PS/in。系统时钟的传导时间公式为T长=13*0.18=2.34ns，T短=5*0.15=0.75ns。（3）在计算单板叠层时，设时钟板为8层，4个信号层与4个平面层，板厚为2mm。在进行叠层设计时，需要考量板材的介电常数、层间介质厚度以及布线宽度。
3高速电路的非理想互联
在高速电路的设计中，电子产品频率的损耗、阻抗不连续以及拐角影响都是属于非理想互联。该部分在过去高速电路设计中，经常会被忽略，在现代技术的高速发展中，该种问题就显得非常的严峻。
3.1传输线损耗
在上文了解到，由于电子技术的发展是朝着更加小，更加快的方向发展，传输线的尺寸与原件也处于不断缩小的态势中。传输线一旦受到损耗，将会直接影响电子数字系统的性能，从而减少信号幅度，影响时间裕量。而传输线的损耗也可分为导体直流损耗、介质直流损耗、集肤效应以及频率的介质损耗[4]。
3.2码间干扰
一旦信号沿着传输线进行传输时，因为反射、串扰等信号跳变的原因，总线上的噪声会对传输线上的信号产生影响，促使其时序与信号质量出现恶化，最终超过允许的容县。在进行高速电路设计时，为避免码间干扰，首先需要仔细分析码间干扰对性能产生的作用。其次是在每次跳变时，对码间干扰的时序进行采样。
3.390°影响
在进行每一块PCB设计中，中部分连线以及所有的连线都会出现弯曲的现象。在进行设计时，需考虑哪一些因素会对建立模型造成影响，并采用经验测量的方式，对得到的集总参数电容模型是否适合系统有个充分的认识，从而了解到在何时可对模型进行修正。针对于90°弯线的经验模型，就相当于是在传输线上加上一个方块的额外电容，在进行计算时，90°的额外电容值应当是要加到模拟发生弯曲的传输线上。
4高速电路设计的三方面
4.1电源系统完整性
电源系统的完整性是由SI、PI以及EMI所组成的。SI常见的问题有反射、串扰、抖动以及同时开关噪声。在进行SI设计时，需要将上述问题限定在系统噪声的裕量当中，才能够实现驱动器与接收器之间的稳定传输。PI是需要能够满足最大瞬态的电流供应，电压变化在最大容许波动范围内，电源系统自身能够阻抗最大值。在对EMI进行设计时，为了确保电子产品各个模块能够满足的电磁兼容特性，在设计标准中，需对测试项目、测试时的环境、测试设备以及不同频段的对应限制进行设计。
4.2非理想回路
在进行非理想回路设计的时候，最为基本的设计原则就是尽量的减少非理想回流路径。在选择上可选电感最小路径，选择该路径，其回流路径的不连续所引起的最基本效应，能够增加串联电感。第二个则是选择信号跨越地平面上的沟槽，因为是有很小很少的一部分的地回流是通过沟槽电容穿过沟槽，剩余部分绕过沟槽。假设沟槽非常的长，那么信号线在跨越沟槽的时候就会成为开路，促使串联电感增加，到地电容减小，阻抗也得到增加。
5结语
电路设计原则范文第7篇
【关键词】电气控制线路；设计；基础研究
引言
随着信息全球化的发展，自动化和智能化已经成为评价现代电子设备产品的重要标准，为了满足电子产品的智能化功能，热电企业对电气控制线路设计的要求也相应提高，从而使其表现出了多样化的特征。电气控制线路设计的优化是完善电路设计的关键环节，因此本文对电控线路设计的基础探讨具有重要的实际价值。
1电气控制线路设计的目的
1.1满足电气控制线路运行的承受力
线路功率超标是影响整体线路安全的关键问题，因此在进行电气控制线路的设计时要加强对线路功率稳定性的设计，考虑到系统线路功率的额定负荷，从而保证电路运行的安全性和可靠性。电气控制线路设计是电路设计中的关键环节，其直接影响到电路的运行速度及其质量，电气控制系统在运行电气线路发出的指令时，线路中的部分机械需要进行大功率的运转，功率运转的条件设计是电气控制线路设计中的核心[1]。
1.2适应电气控制线路运行的多样化特点
必须实现电气控制线路的兼容性，其是电气控制线路设计的重要目的，同一机电设备为了满足多样化的功能需求会配置多套线路运行方式，为了避免不同线路之间的互相影响，就需要从电气控制线路的设计入手，使得不同线路在运行过程中彼此兼容。例如一般工作状态下，电动机既要做好调压工作，同事还要进行转矩工作，此时为了保证其功能表达的有效性，就需要从电气控制线路设计入手，增加不同的解决方案和运行方式[2。
1.3电气控制线路运行的速度与设计一体化
电气控制线路设计与电路的转速具有一定的相关性，为了适应不同机电多变的速度，在设计电气控制线路过程中要注意运行速度与机电设施的适用性及准确性。为此，电气控制线路的设计主要是为了使电气控制线路能承载运行时的的承受力，适应电气控制线路运行的多样化特点并满足电气控制线路在运行过程中对速度的要求。
2.电气控制线路设计的思路与原则
2.1电气控制线路设计的思路
电气控制线路设计要以服务企业生产流程和工艺为目的，在设计过程中要加强对电气控制线路功能性和灵活性的设计，在传统线路设计的基础上对其改造和创新，从而适应时展和企业应用的需求[3]。
2.2电气控制线路设计的原则
在设计电气控制线路时，必须遵循其适用性原则，即电气控制线路设计的功能性与线路的复杂性无关，因此在设计过程中要尽量通过简单的线路系统设计，满足生产运行需求。其次，在设计过程中要提高设计方法的规范性和标准性。在设计过程中不建议以设计经验为依据，而是按照一定的设计标准对其展开标准化设计，通过标准的设计规范有利于检查设计中存在的问题，减少线路故障发生的可能性。最后，线路设计要保证较好的稳定性和较高的安全性。
3.电气控线路设计的方法内容及注意问题
3.1电气控制线路设计的方法和内容
设计电气控制线路需严格按照国家规定的标准，规范设计流程，必须将主电路设计出来，才能设计控制电路和其它电路。在设计过程中首先要按照设计要求规划设计方案，从工艺要求着手提高设计的实用性，在设计过程中要注重对相关参数的设计和优化。在得到初步的设计方案以后，要画出对应方案的线路图。其次，在分析线路图的基础上，以线路设计原理为依据检查线路设计中存在的问题，并对其可能出现的故障进行排查，对其中的数据参数进行优化，从而得到最终的线路设计图[4]。设计电气控制线路的具体流程如下：第一，确定好电气设计的技术条件；第二，选择合适的电气传动形式及控制方案；第三，选定电动机的类型、容量大小及其转速型号；第四，明确设计电气控制的原理；第五，制定电动机和电器器件明细表；第六，设计电气控制元件及监测元件的总布置图；第七，设计电气柜和操作台的专用装零件；第八，绘制装配图及接线图。在设计过程中一般会将线路设计内容作为设计主体，其它辅助部件的设计会参考类似线路设计中的相关部件[5]。
3.2电气控制线路设计应注意的问题
电气控制线路设计过程中应该注意以下问题：①在满足生产要求的基础上，最大程度地控制电气控制线路的成本，尽管线路中有很多的公共联线，但可以减少电气外部的接线，尽可能地降低连接导线的数量；②一般情况下，同一电器的常开和常闭辅助触点靠的很近，一旦将两者分别接到电源的不同位置，触点断开时产生的电弧会在两个触点之间形成飞弧，致使电源短路，因此在设计过程中需注意连接电器的触点并保证线圈连接的准确性；③在控制线路设计过程中要避免寄生电路的出现，其属于电路动作过程中的意外接通电路，会严重的影响到电路的运行安全。4.结论综上所述，通过研究电气控制线路的设计原则，得知电气控制线路设计对电路设计和机电运行中的重要作用。通过分析电气控制线路设计的思路和原则，说明线路设计过程中使用性能和安全性是保证线路设计有效性的前提，在其基础上探讨了电气控制线路设计的方法、内容和应注意的问题。
【参考文献】
[1]莫少荣.电气控制线路设计基础的探究[J].科技传播,2011,（02）:18-19.
[2]林虹.电气控制线路设计基础的探究[J].科技资讯,2014,（34）:95-97.
[3]郗维全.电气控制线路设计基础的探究[J].山东工业技术,2014,（23）:208.
[4]伍繁盛.电气控制线路设计基础探析[J].科技致富向导,2013,（03）:147-143.
电路设计原则范文第8篇
关键词：数字电路设计 常见问题 注意事项
中图分类号：TN79 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）01（a）-00-02
随着科学技术的飞速发展，新的电子产品和器件层出不穷，21世纪显然已经成为了信息化和数字化的时代。数字地球、数字商场、数字化生存、数字服务等概念早就成为人们生活中屡见不鲜的名词，当前人们日常交往中的很多方面都与数字联系得越来越紧密，比如每一个人的QQ号、身份证号、手机号、IP地址等等都在广泛的数字化。数字已经不再是传统意义上的1、2、3、5…，它们已经成为了区分标示和进行社会管理的重要载体。现在和今后，我们的生活都在进一步进行数字符号化，我们需要的资料和存储的信息都会用这些简单的数字传递复杂的内容，这一系列看似简单的数字承载了我们学习、工作和生活中的很多方面。这些任务的承担都必须以数字电路为根本进行数据信息的采集、分析、区分和处理，从而转化成影响着我们现实社会的数字电路信息符号。现在，数字电路已经十分广泛的深入到社会中的各个领域。近年来，科学技术的突飞猛进引发了很多行业深刻的变革和翻天覆地的变化，数字信息行业在很多方面都处在科学技术发展的前端，其中显而易见的是数字电子科学技术，在科学大发展大繁荣的浪潮中，数字电子科学技术得到狂飙式的发展，当前毫无疑问已经成为了发展最快和影响力最大的学科之一。数字逻辑器件从20世纪60年代以小规模集成电路为主发展到当前的中、大规模集成电路，甚至是超大规模的集成电路。数字逻辑器件的不断发展和应用更新，势必会推动着整个数字电路的继续前进。
1 数字电路的噪讯干扰处理
在数字电路中我们会经常采用布尔代数的数学方法，用来描述事件之间相互的逻辑关系。和一般普通代数层面中的变量不一样，逻辑变量则是用来描述逻辑关系中的二值变量，即用1和0这两个值来表示对立的逻辑状态。数字电路依照0和1的稳定情况来作为运算基础，所以这其中就会存在噪讯界限。相对于模拟电路而言，数字电路有着非常强大的噪讯。数字电路中，数字信号因为与电流变化中磁数变化的诱导电压的影响，电流变化就会在某个地方形成了噪讯的产生地，这又与电路长度、回路的面积息息相关。数字信号转变时会带来过渡性的电路，进而带动导体产生噪讯电压，再加上噪讯电流的流动会容易造成数字电路的误动作。电路的阻抗越高受到外部噪讯干扰就越容易，对抗噪讯的干扰除了控制噪讯电压以外，还应该加大结合阻抗，同时减少输入阻抗。数字IC中如果空端子表现出open的状态就会使阻抗变高，这进而又会导致数字电路极容易受到噪讯的误动作干扰。所以，数字IC的空端子需要连接电阻与电源。多层板信号线的阻抗，因为导线系设在背景的表面上，所以也可以减低阻抗的效果。
2 数字技术与模拟技术的融合
因为LSI和IC本身的高速化，为了能够使机器能够同时达到正常运行的目标，所以这就难免会使得技术的竞争越来越激烈。尽管系统构成的电路不一定有clock的设计，但是毋庸置疑的是系统是否可靠必须要考量到选用电子组件、电路设计和成本、封装技术、防止噪讯产生、防止噪讯外漏等综合因素上。数字或模拟电路的极其小型化、多功能化、高速化会使得小功率信号与大功率信号、低输出阻抗与高输出阻抗、小电流与大电流等问题常常会在同一个密封密度的电路板中出现，设计人员置身于这样的环境就将面对如此高难度和富有设计思维的挑战。比如，十分稳定的电路和吵杂的电路相依时，一旦没有把噪讯侵入到十分稳定的电路对策看做成设计的重点，那么事后尽管进行很多次设计也将难免会陷入无解的局面。又如，假设将小型的模拟信号增幅后，利用10bitA/D的数字转换器转换成数字信号，但是就因为分割辐宽是4.9 mV，但是要把该电压的level正确的读取出来就不会是一件容易的事情，很多事情就会使得超过10bit的A/D转换器陷入了不能正常顺利运行的困境。
3 数字集成电路的选择
基本门电路是由简单的分离元件构成，虽然设计起来比较容易简单，但是运行和反映的速度很多时候相对较慢，负载承受的能力也较差，电气的性能也有待进一步提高。目前使用得最为广泛则是数字集成电路。其优点是：体积较分立元件设备小几百倍；抗干扰能力强；故障率和功耗率都很低，输出电阻低；输出特性好；稳定性强。数字集成电路中又以是CMOS和TTL系列电路这两种为主。CMOS系列器件的工作电压在3～18 V之间，TTL系列的工作电压是5 V，所以CMOS电路的工作范围相对较广，其噪声的容限也较大，所需要消耗的功率相对较低。尽管CMOS的电路输入端进行了保护电路的设置，但是因为限流电阻的尺寸有限和保护二极管，这就会难免使得其承受的脉冲功率和静电电压受到限制。CMOS电路在运输、组装和调试中因为不可避免的会接触到静电和高压的物件，所以要保护好输入的静电。此外，CMOS还会产生电路锁定效应，为了安全和方便的使用，人们一直在致力于从设计和制造上排除锁定效应的研究。因为，集成电路的要求都比较高，需要先进行芯片的设计和程序的编制，但是更多的时候在使用现成数字电路中进行了简单的分析，这是非常不够的。专用的集成电路是一种新型的逻辑器件，因为其具有灵活性和通用性的特点，所以成为了对数字系统进行设计和研制的首选器件。总的来说，数字电路在今后的发展中还有广阔的空间，但是其基础知识不会发生改变，如何进行进一步的改进，这就迫切需要新型的数字人才去发现并改进当中不大完善的地方，完善和弥补电路中的每一个缺点和不足，使得当中各个部分和环节都能发挥最大的作用。
4 数字电路系统设计
数字电路设计是从原理方案出发，把整个系统按照一定的标准和要求划分成若干个单元电路，将各个单元电路间的连接方式和时序关系确定下来，在这个前提下进行数字电路系统的实验，最终完成总体电路。数字系统结构由时基电路、控制电路、子系统、输出电路、输入电路五部分构成，当中数字系统的核心是控制系统。数字电路系统的设计有分析系统要求、设计子系统、系统组装和系统安装调试等步骤组成。数字电路系统的设计也不是一次两次就能完成，需要设计人员进行反复的调试和探究，通过自上而下的设计方法和自下而上的设计方法进行数字系统的设计，依托RTL传输语言等常用工具完成。数字电路系统设计包含了很多问题，比如，电路的简化可能会使得电路性能降低，但是电路性能指标提升难免会以牺牲电路简化为条件。所以，数字电路系统的设计过程有很多因素需要考虑和兼顾。
5 数字电路的抗干扰措施
在利用TTL或CMOS这两种逻辑门电路作为具体的对象进行设计时，还需要注意到下面几个问题。
5.1 多余端的处理
数字集成逻辑门电路在正常的使用时是不允许多余端悬空的，不然就极有可能十分容易的把干扰信号引入到数字电路中。所以，在数字电路的设计中，针对多余端的处理，我们则是按照不改变数字电路的正常工作状态以及确保其性能稳定和可靠为基本原则。
5.2 去耦合滤波器
数字电路一般都是由多数片逻辑门电路组成，他们供电则来自于公共的直流电源。所以，这种电源并不是很理想的，很多时候是依靠整流稳压的电路进行供电，所以也会存在一定程度的内阻抗。数字电路正在处于运行时，就会产生很大的尖峰电流或者是脉冲电流，这些电流流经到电路的公共内阻抗时，必然相互间会产生一定的影响，情况严重时会使得数字电路的逻辑功能发生混乱，甚至是陷入崩溃状态。所以数字电路在设计中针对这一情况的处理办法一般都会使用耦合滤波器去应对，常常会使用10～100 μF范围之内的大电容器和直流电源再联合去滤除多余的频率成分。值得注意的是，还需要将每一集成芯片的电源与地之间接一个0.1 μF的电容器，用来滤除掉开关带来的噪声干扰。
5.3 接地和安装防范
科学的接地和安装工艺是数字电路设计中比较有效的措施。在实际操作中，可以把信号地和电源地分开出来，将信号地集中到一点，再把这两者用最短的导线相互连接起来，用来避免大电流流向其他器件的输入端，进而导致系统的逻辑功能失效。如果电路设计中同时有数字和模拟这两种器件，也需要将它们分开，再选择一个符合条件的共同点接地，皆宜消除相互之间的影响。当然也可以设计出数字和模拟两块电路板，分别给他们配上直流电源，再把两者合适的连接起来。在电路板的设计和安装中，也必须要注意尽量将连线缩短，这就能很大程度的减少接线电容带来的寄生振荡。
6 结语
数字处理技术和集成电路技术正在飞速的发展，数字电路也得到了越来越广泛的运用，像当前的数字电视、数字照相机等产品已经走进了广大人们生活当中，数字化已经成为了当前科学技术和社会发展的不可逆转的潮流。数字电路设计组成了诸如数字测量系统、数字通讯系统、数字控制系统等等。随着科学技术的不断进步，数字电路的设计带来的成果和发挥的影响力将会越来越受到重视。
参考文献
[1] 王华奎.电子电路设计[M].北京：电子工业出版社，2004.