控制设计论文精选(九篇)

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第1篇：控制设计论文范文

装置总体设计

鉴于目前所实施的阶梯峰谷电价和将来的实时电价政策，文中设计的家电控制装置包括智能插座和家庭互动终端，两个装置通过无线通信构成一套家庭用电系统网络，如图1所示。智能插座将采集用电数据发送给家庭互动终端，互动终端实时显示家庭用电和电价情况，互动终端根据电价情况为用户提供不同的智能节电方案，在满足用户用电需求的前提下，智能控制室内各电器工作属性，用户根据实际情况可以对节电方案进行调整，最大程度上降低用电量和用电费的支出，实现能源优化配置。

智能插座

智能插座是基于光纤复合电缆或无线双通道连接家电和电源的中间设备，实现家庭内部异构传感网络，对家庭用电设备进行统一监控与管理，在执行通断电操作、获得家电状态信息的同时兼插座使用。

1智能插座主要功能

1）对家用电器的用电量进行计量，并采集家电的电压、电流、功率、功率因数，将所需数据上传至家庭互动终端；2）利用无线等通信方式，接收互动终端下发的控制指令，对家用电器执行通断电操作，在家电进入待机状态时切断电源，达到消除待机能耗、节能省电的目的。

2智能插座硬件设计

根据智能插座的功能，硬件结构框图如图2所示，智能插座主要包含控制管理模块、开断模块、计量模块、通信模块、时钟和存储模块等。

1）控制管理模块

智能插座在功能上要求较低，但安装数量较多，因此在设计时经济实用性着重考虑，可选用ATMEL公司的AT89S52。

2）电能计量模块

用于监测电器当前的工作状态，如实际功率、电压、电流等，可采用计量芯片ATT7022B。

3）开关模块

智能插座内部的继电器来控制家用电器电源的通断，微处理器接收到通断电指令后，令继电器吸合或断开。

4）通信模块

选择ZigBee微功率无线技术，通信的可靠性和通信速率高。通信模块采用CC2530芯片，CC2530能以非常低的成本建立强大的网络节点，负责向控制器发送数据和接收控制器的指令。

家庭互动终端

用户通过家庭互动终端了解室内用电信息，互动终端根据电价情况为用户提供不同的智能节电方案，在满足用户用电需求的前提下，用户根据实际情况可以对节电方案进行调整。互动终端根据用电方案对各用电器进行控制，最大程度上降低用电量和用电费的支出，实现能源优化配置。

1家庭互动终端主要功能

1）接收智能插座发送的电器用电数据、实时电价数据，以及上述数据的存储。2）为用户提供平台，用户通过互动终端查询家庭用电信息及其它相关信息。3）用户设定电器控制指令，互动终端读取用户下达的条件并处理后将控制指令发送给各与家用电器连接的智能插座，从而控制家用电器的开关状态。对信息家电的调控可以不只是简单地开、关控制，设定的调控选项包括开关的控制、温度的设置、风速和模式的设置等，能够达到取代家电遥控器的作用。

2家庭互动终端硬件设计

根据家庭互动终端的功能，硬件结构框图如图3所示，互动终端主要包含控制管理模块、开断模块、计量模块、通信模块、时钟和存储模块等。

1）控制管理模块

家庭互动终端需要处理大量信息，因此需要一个性能优异的芯片才能保证其高效稳定工作，选用TI公司基于ARM核心的LM3S9000系列。

2）LCD与按键模块

该模块包括按键、LCD及其驱动3个部分，互动终端将接收到的家电用电信息、每天的实时电价经过处理以图表的形式展现给用户。

3）通信模块

互动终端的通信模块与智能插座类似，负责向智能插座发送控制指令和接收智能插座采集的数据。

4）数据存储模块

互动终端的数据存储模块包含微处理器的铁电存储器和LCD液晶屏的显存。

软件设计

1初始化设置

目前的居民电价政策主要是阶梯峰谷电价，随着智能电网的发展，还会采用实时电价政策。根据不同的电价政策，设计的装置为用户提供不同的能效服务，用户在使用装置时可以根据具体的电价政策选择装置的工作模式。对于阶梯峰谷电价参数的初始化输入，用户能将各阶梯电量、各阶梯的调价电费、峰谷时段输入到互动终端。互动终端LCD提供界面，用户根据界面提示通过按键依次输入各参数值；对于实时电价，用户只需选定后互动终端便进入工作状态并进行实时电价的采集。实现流程图如图4所示。

2信息获取及存储

在家庭正常用电时互动终端根据用户的初始化输入统计每天在峰电价时段工作的电器及其用电量，用户可以通过LCD查询统计的信息。家庭互动终端采集每天的实时电价并进行存储，以时段及相应电价的形式存储；互动终端LCD提供实时电价查询界面，以曲线图的形式展示，用户通过按键浏览过去一（两）天的实时电价，实现流程如图5所示。

第2篇：控制设计论文范文

1.1电力工程设计阶段决定项目投资效益

在电力工程施工前的设计阶段，要对贯穿整个项目全程的造价控制予以高度重视，主要有两方面原因：一方面，当设计阶段设计方案确定后，后期投资方案则也基本成型；另一方面，“笔下一条线，投资千千万”，工程设计阶段决定了电力工程项目是否经济高效。因此，设计阶段对整个电力工程的造价控制十分重要。

1.2电力工程设计阶段是造价控制的重要阶段

有资料表明，初步设计阶段对工程造价的影响为35%-75%，施工图设计阶段对造价的影响为25%-35%，施工阶段对造价的影响为10%。虽然设计费用在整个工程费用中占不到1%，但其是决定整个工程项目是否合理、经济、高效益的关键阶段。

2.电力工程设计阶段的造价控制存在的问题分析

2.1造价控制意识方面

长期以来，电力工程设计单位与部门都对相关设计的技术、速度以及产值高度重视，对产品的经济行不够重视。但是，由于工程设计阶段的造价控制对整个工程项目的实施有重要影响，如果设计初期存在失控的问题，即使其他阶段非常严格地控制成本，也无法改变整个工程不良的造价效果。但是，现阶段许多技术人员尽管工作能力和技术水平很高，但缺乏经济观念，很少考虑如何降低造价，缺乏造价控制意识，不能正常处理先进技术与经济合理两者之间的关系。

2.2造价控制方法方面

(1)不善于运用价值工程理论优化设计

在工程设计过程中，设计人员存在设计思想保守，过分加大安全系数的思想，导致肥梁、胖柱、配筋过量、深基础等问题的产生。设计初期多方案经济比较多为只画草图，不管经济账，很少从造价方面认真考虑，使得造价难以控制，造成浪费。

(2)限额设计未得到充分运用

限额设计即指，按照批准的设计任务书及造价估算控制初步设计及概算情况，按照批准的初步设计要求，按各专业分配的造价限额进行设计，保证估算。限额设计的目的是控制项目的建设资金和投资支出，缓解工程项目经济与技术的对立关系。但目前来看，我国电力工程项目目前设计变更管理不完善，难以实现限额设计。并且，由于现行设计收费与限额设计矛盾，导致设计费低与付出劳动不匹配，所以设计人员总会主动提高造价以保证经济利益。

2.3造价控制工具方面

目前我国工程经济分析采用定额计算方法，需要较为完善的设计资料与图纸，以计算相应的工程量与造价。但随着经济的快速发展，居民用电量迅速增加，这种方法耗时耗力，难以满足市场需求。但现阶段，还未能有一个完善的工程造价管理系统，可以运用计算机及通信技术，对工程造价信息进行搜集、加工、作业、与处理。旧的方法与体制已不适合发展如此迅速的信息时代，唯有使用计算机进行工程造价的动态管理，才能不断完善工程造价管理。

2.4造价控制机制方面

现阶段的工程设计体制功能单一，专业分工不合理。设计体制将工作机械分块，导致不能全局控制和把握造价，只能静态控制造价，主要表现为：

(1)工程设计前期，项目的可行性研究及造价估算不够细致，经济指标控制不严，导致限额设计失去依据；

(2)整个工程项目缺乏合理的设计周期，方案选择太过于形式化，工程设计的各阶段工作和论证不够细致，与工程项目管理的周期不能很好地协调配合；

(3)设计分工中各专业各部门自成一体，缺乏沟通，缺乏整体协作的意识，导致不能全局把握和进行造价控制；

(4)概预算流于形式，缺乏准确性。预算人员只是根据设计图纸进行计算，没有主动影响设计和施工。

(5)工程项目的设计思想落后，缺乏严谨的思维和方法，实际中多以经验型管理为主，随分析人员的不同，技术经济分析的结果差别很大。

3.电力工程设计阶段造价控制的内容

根据工程项目的实际情况，可将设计阶段分为三个阶段：方案设计、初步设计、以及施工设计。对于电力工程项目，其造价的控制有固定的工作程序。比如在设计阶段其工作程序为：先进行可行性分析研究，再根据研究报告做初步设计，按照初步设计确定概算实施施工图的设计，最后完成整个设计。设计相关人员应严格按照程序保证设计工作顺利有序进行。电力工程项目的各个设计阶段，造价控制的具体内容如下：

(1)方案设计阶段

方案设计阶段主要根据相关专业设计的说明书和图纸、以及技术经济指标，做出造价估算书。首先编写编制初步造价估算，进行可行性分析，对项目提出的背景、投资的必要性、资源和原材料的分析，公用设施的情况、产品方案的比较、投资估算和资金筹措方式说明，同时编制造价估算。方案设计阶段要确定投资目标，编制项目的总投资分配、分解规划。

(2)初步设计阶段

初步设计即为根据可行性报告所做的具体实施方案。根据设计说明书和图纸，对工程项目进行初步设计总概算。初步设计不能更改可行性报告中的建设规模、总投资额等。如果超过可行性报告的投资估算，需要说明原因并重新进行设计。

(3)施工图设计阶段

根据批准的初步设计投资概算，绘制出正确的、完整的、详细的建筑安装图纸，包括建设项目工程的详图、零部件结构的明细表、验收标准及方法等。

4.结语

第3篇：控制设计论文范文

大型机电产品的实用功能应明确，性能须可靠，操作须安全。该类产品在开发设计过程中，机械工程、电气工程、安全工程等专业技术与知识占主导。由于这些学科更多关注产品的技术层面，因而忽略了工业设计的重要作用。由于大型机电产品批量小，材料以金属板材、型材等为主，加工工艺主要以铸、锻、焊、铆、折、弯、剪切等方式为主，造型限制较多，不如模具成型的塑料制品自由，加上成本控制，造型的突破性和创新空间较小。

2设计过程中的质量控制要点

产品造型设计主要包含概念设计、形象设计和设计评价3个主要阶段。具体过程为：产品调研、设计定位、方案构思、人机分析、材料与工艺分析、产品价值工程分析、结构设计、产品原型（样品）制作等。大型机电产品造型设计过程与其他产品造型设计过程是一致的，只是更加重视产品的实用性、可靠性、安全性和经济性。

2．1技术解构及重组

工业设计师必须通过产品调研充分了解形成产品实用功能的技术，实现产品的技术解构。围绕技术解构的产品调研内容为产品实用功能、工作原理、内部结构、人机交互界面、零部件材料及加工工艺等。技术解构过程中，工业设计师的核心工作是了解技术的输入和输出原理，对产品内部结构进行模块化处理，确定内部结构的最大包容尺寸。在技术解构的基础上，协同其他知识对产品功能、原理、结构、材料与加工工艺、人机界面等进行集成创新———技术重组，明确产品开发的技术路线，确保产品造型设计的制造可行性和市场成功率。技术重组过程中，工业设计师须清楚重组后内部结构的最小包容尺寸。新产品技术重组后内部结构的最小包容尺寸应大于原产品解构前内部结构的最大包容尺寸。产品调研阶段的技术解构和技术重组是大型机电产品概念设计的核心工作，决定产品开发设计的最终成败。

2．2产品方案的表现形式

建立统一认知平台不仅便于企业内部围绕产品设计的各方人员之间进行协同创新，而且便于与产品用户之间进行有效沟通。从草图、草模型直到后期的电脑虚拟效果图，规范展示产品构思方案是设计管理的重要内容，有利于客观公正地评价设计方案，提高产品开发设计效率。

2．2．1产品方案视角的统一

产品方案展示力求最大限度地诠释设计师独到的构思，相同的视角能保证不同方案公平地参与评审。当技术限定的产品长度和宽度接近时，在幅面横置的图纸上，将产品与视平面呈45°绘制两点透视草方案，可较为生动地表达造型效果。当产品长度明显大于宽度时，将产品与视平面呈30°绘制两点透视方案，能够为两个立面提供较好的展示角度而不显得单调。

2．2．2产品方案排版的统一

为确保方案评选的科学性和公正性，大型机电产品不仅方案构思要按照统一视角展开，每个方案效果图的版式也要保持一致。产品方案确定在视觉中心位置，以最佳的视点展示产品。产品方案在画面中的大小对画面的影响很大，产品过大，画面显得拥挤；产品方案太小，画面显得空旷；偏向一端或一角，画面失去平衡。重要部件和关键界面必要时需放大，重点展示说明。效果图表现力求简洁大方和整齐划一。为避免雷同感，必须强调每个方案的表现力，使方案具有准确的信息传达性，最大限度表达产品形态构成、色彩、肌理，使客户从效果图上能读出产品的工作原理、操作方式等功能信息，有利于企业高层人员进行评价决策。

2．3设计方案细节与整体关系的协调

大型机电产品的人机交互界面是造型设计的重要内容之一。人机界面设计决定产品造型设计的最终效果。产品整体结构确定之后，人机界面细节设计须遵循整体造型风格，通过适当的对比来突出交互界面。有时为突出某些部位的警示功能或避免误操作，往往采用鲜明的结构和色彩，为确保细节与整体的协调性，在适宜的部位须采用相应的结构和色彩去呼应，以缓解强烈的对比。

2．4设计方案感性与理性关系的协调

大型机电产品在造型设计过程中一般制作等比缩小模型。工业设计人员在进行方案绘制、造型及结构合理性分析、尺寸设计及草模型制作的同时，还需对产品的视觉与触觉进行感受分析，借助实物模型对设计方案进行反复迭代，确定最优结果。

2．5产品视错觉的矫正和预防

人类需要依靠眼、耳、鼻、舌、皮肤等器官对外界事物的具体特征进行反应，如所感知的印象没有反映或不符合外部客观事物的本来面目，就产生了错觉。视错觉是由人类特定的视觉生理特征及生活经验共同作用产生的。对于大型机电产品，视错觉的问题是无法回避的。视错觉主要表现为：（1）构形错觉，包括长度错觉、大小错觉、形状错觉、空间错觉等；（2）色彩错觉，包括色彩膨胀与收缩的面积错觉、色彩前进与后退的距离错觉、色彩轻重的量感错觉、冷色与暖色的温度错觉等。

2．5．1产品视觉构形错觉的矫正

大型机电产品设计过程中，图纸或缩比模型与实际产品之间往往存在着一定的误差。一方面，由于模型较小，为体现产品细节效果，制作过程中，部分细节特征须进行适当的放大或夸张，因而，该模型仅作为方案论证的效果演示。另一方面，大型机电产品缩比模型在人的正常视角和视距范围内，不会产生视觉构形错觉。但是，如果将其放大到实际尺寸，就可能产生视觉构形错觉。因此，大型机电产品设计中应充分意识到视觉构形错觉对产品造型的影响，根据人的视觉特性对产品造型有目的地进行修正，使其更适合用户的需要。具体做法是提前对可能出现的视错觉现象做出判断，依据规律对变化量进行调整，使错觉现象复原，确保预期效果实现或保证视觉舒适。龙门加工中心移动刀头中上部平行线处理和操作平台围栏顶部回收处理。

2．5．2产品视觉色彩错觉的预防和矫正

大型机电产品一般是在缩小比例的状态下进行方案设计。色彩如扩大到实际尺寸，易产生视觉色彩错觉。为避免该现象，依据生产和生活常识，结合相关形式美造型法制，正确指导产品的色彩设计。在具体设计活动中，视觉色彩错觉的预防和矫正密不可分的。

（1）色彩膨胀收缩感觉的合理应用。

暖色具有膨胀感，冷色具有收缩感。色块并置情况下，色彩的膨胀与收缩感觉尤为明显。大型机电产品色彩设计中，一般慎用暖色。在人机操作界面中，为突出指示功能不得已运用暖色时，应根据色块的大小酌情调整暖色的纯度和明度。用色面积越大，色彩的纯度和明度就得相应地减小。

（2）色彩温度感觉的合理应用。

低温工作条件下宜用暖色；高温工作条件下宜用冷色。考虑到大型机电产品的体积，尽量采用纯度较低、明度适中的浅色系列。

（3）色彩轻重感觉的合理应用。

冷色相比暖色更具有沉重感。同一色的纯度和明度越低，沉重感越强。由于功能要求及结构原因，大型机电产品形体常有明显的不均衡感。在色彩设计中，常用色彩的轻重感觉特性来处理产品造型中的均衡与稳定关系。大型机电产品造型设计会明确主体的固定部分与运动部分。对于产品相对固定的大件，宜用纯度和明度较低的深色，增强稳定感；对于运动部件，宜采用纯度适中、明度较高的浅色，给人以轻盈便捷的感觉，以避免给操作者带来的沉闷感。

（4）色彩进退感觉的合理应用。

大型机电产品功能繁多，人机操作界面布局复杂。在色彩设计中，常用色彩的进退感觉特性来调节动作的主从关系和形体的虚实关系。人机界面操作件（手柄、手轮、按键、开关等）是操作者经常接触的部位，宜采用与背景色对比较强、有亲近感的前进色，提高操作效率，避免误操作。此外，通过色彩的进退感觉设计，使产品的标志、铭牌及有关指示装置配色与产品主体色形成鲜明对比，使之有凸出感和较强的关注率。

3结论

第4篇：控制设计论文范文

在温度控制过程中，单一的定值开关控制方式会产生较大的温度迟滞现象，对于加热箱等干燥设备的干燥效果差、干燥品质低;但是在普通的干燥设备中，单纯采用PID控制方式会使控制系统变得复杂，对于硬件的要求程度高，在持续高温环境下精度也随之降低，故障率高。为了解决这一问题，本文设计一种单片机温度控制系统，该系统使用两种功率大小不同的加热方式。加热元件使用红外加热管，功率大的加热管起主要的加热作用，正常工作时处于启动状态。功率较小的加热管起辅助加热作用，在测量温度高于目标温度时立即停止加热，当温度低于目标温度时开启加热;但当温度高于目标温度上限一定值时，主加热管也停止工作，同时引风机开启，辅助降温。对于一般的电加热干燥设备而言，此方案能够满足实际生产的需要，并且温度延迟效果低，节能效果显著。

2系统硬件电路设计

2．1系统主结构设计

该温度控制系统由主控制系统、温度采集模块、温度显示模块、温度动态控制系统、报警模块和按键控制系统组成。

2．2单片机主控系统

作为温度控制系统的核心部分，单片机承载着对温度信息的处理、按键的扫描识别、温度动态控制系统的协调、输出显示温度和报警的任务。本文采用的AT89C52单片机是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS8位单片机。其内部有8k字节可重擦写Flash闪存，成本低廉，兼容MCS－51系列的所有指令，程序语言丰富;与AT89C51相比，存储空间更大，中断源更多，方便后期其他模块的添加;技术成熟，因此在自动控制等领域被广泛采用。AT89C52单片机主控制系统与其他模块连接原理图如图2所示。P1．0～P1．4口为键盘输入端口，通过对应按键对目标温度的上下限进行设定。数字温度传感器总线与单片机的P1．7口相接，经过单片机处理之后，测得的温度输出至P0口，通过LCD1602显示出来。温度动态控制信号通过单片机P2．4～P2．6口传输。加热管和散热风扇采用的是220V的交流电，温度控制口接相应控制电路的继电器，通过继电器控制加热、散热部分的工作。

2．3温度采集模块

DS18B20是由美国DALLAS公司生产的数字温度传感器，它通过单总线协议依靠一个单线端口进行通讯。其仅占用一个单片机的I/O口，无需其他任何外部件，把环境温度直接转化成数字信号，以数字码方式串行输出，从而简化了传感器和微处理器之间的接口。该传感器可以单个于单片机连接实现温度采集功能，在需要采集多点温度数据时，只需将多片DS18B20同时挂在一条总线上，由软件对每个温度传感器的ROM编码进行识别即可，具有成本低、结构简单、供电方式多样、方便扩展和可靠性高等优点。

2．4温度动态控制系统

温度动态控制系统主要由加热管、引风机、继电器等构成。单片机的P2．4口接主加热管的控制继电器，通过输出高低电平来实现主加热管的启动和停止;单片机的P2．5口与控制调温加热管的继电器相连;降温风机控制继电器控制端和高温报警电路，与单片机的P2．6口相连。

3系统软件设计

3．1主程序流程图

系统开机启动后，通过温度控制按键设定干燥温度范围;由传感器DS18B20采集实时温度，通过控制系统的对比给出控制信号，同时定时对按键进行扫描，以随时调整目标温度范围。

3．2温度数据读写子程序设计

由于DS18B20单总线通讯方式的特殊性，传感器读写温度数据具有严格的时序要求。工作时序包括初始化、读时序和写时序。单片机的命令和温度数据的传输都从执行单片机写时序的指令时开始，对于单片机需要DS18B20送回数据，要在写时序命令执行之后再启动写时序指令才能完成对数据的接收。总线通讯方式使得硬件电路的连接变得简单，但也使得程序部分变得复杂。本文采用的是一个传感器，因此在串口通讯时不需要识别传感器的序列号，程序中写入跳过读ROM序列号步骤。

3．3按键扫描子程序

由于不同的加热干燥对象对温度的要求不同，加热的温度控制部分要能够方便、快捷地设置温度上、下限。在干燥物的不同阶段，干燥的温度有所不同，在干燥过程中温度的范围需要做出调整。这就要求温度的上、下限设置在干燥的过程中也能够执行。因此，单片机在执行温度采集、显示和控制的同时，也要时刻监视按键是否被按下，对温度设定进行调整。针对这一问题，在程序中加入一个按键扫描子程序，定期执行按键的扫描功能，同时也要有中断子程序保持设定完温度之后单片机可以继续刚才未完成的工作。因此，按键扫描程序设计的思路是:在开机启动阶段，通过按键对控制温度范围进行初设定;在工作过程中，单片机定期对按键进行扫描，判断是否有按键被按下，如果有按键被按下，则加入一个外部中断，单片机转而执行干燥温度范围调整指令;待任务完成之后，继续返回执行温度控制命令。

4proteus仿真结果

温度控制系统硬件电路设计部分在proteus软件上完成，当C语言程序在keil软件上编译调试成功之后，导入单片机进行系统总调试。温度采集模块:DS18B20的温度实时数据能够有效地显示出来;键盘控制模块，相应按键按下之后，程序立即响应指定的动作指令;温度控制模块:采集的温度低于设定低温下限时加热管工作，高于温度上限时停止加热并且风扇开启降温;报警模块同样工作正常。调试后的温度显示结果如图4所示。LT、HT分别表示设定的温度下限与上限，1602的第2行显示实时温度。

5结论

1)功率不同的加热管承担不同的功能，大功率红外加热管起主要加热功能，小功率加热管控温，使得温度滞后幅度变小，减少能源浪费，节电效果显著。

第5篇：控制设计论文范文

OPC作为微软公司的对象链接和嵌入技术应用于过程控制领域，为工业自动化软件面向对象的开发提供一项统一的标准，解决了应用软件与各种设备驱动程序之间的通信问题。它把硬件厂商和应用软件开发商分离开来，为基于Windows的应用程序和现场过程控制应用建立了桥梁，大大提高了双方的工作效率。应用程序与OPC服务器之间必须有OPC接口，OPC规范提供了两套标准接口:Custom标准接口和OLE自动化标准接口，通常在系统设计中采用OLE自动化标准接口。OLE自动化标准接口定义了以下3层接口，依次呈包含关系。OPCServer(服务器):OPC启动服务器，获得其他对象和服务的起始类，并用于返回OPCGroup类对象。OPCGroup(组):存储由若干OPCItem组成的Group信息，并返回OPCItem类对象。OPCItem(数据项):存储具体Item的定义、数据值、状态值等信息。3层接口的层次关系如图2所示。

2菇棚温度控制系统的设计

2．1菇棚的温度控制原理

宁夏南部山区杏鲍菇生产基地采用大棚式培养方式，作为对杏鲍菇生长起最重要影响的因素，温度显得尤为重要［8］。菇棚温度采用自动记录仪对温度进行检测，利用空调对菇棚温度进行调节。由于温度控制系统具有大时变、非线性、滞后性等特点，采用模糊控制非常合适［9－10］。本文对菇棚的温度进行了控制设计，最终采用模糊PID控制方案，达到对温度的实时控制，从而将出菇阶段的温度控制在14～17℃的范围之内。菇棚温度控制系统的原理如图3所示。图3中，虚线框内的部分在工业控制环境中大多由PLC等控制设备完成，而这些设备很难实现模糊PID的控制功能。因此，将虚线框部分在Simulink中实现，把在Simulink中创建的模糊PID控制器直接应用到现场设备中。菇棚实时温度控制系统原理图如图4所示。图4中，该系统以PCACCESS软件作为OPC服务器，用MATLAB/OPC工具箱中的OPCWrite模块和OPCRead模块与Simulink进行数据交换。传感变送装置检测温度后将电信号传送给S7－200PLC的模拟量输入模块EM231，经过A/D转换后得出温度值;PCACCESS软件从PLC中读取温度值，通过OPCRead模块传送给Simulink;在Simulink中与设定的温度值进行比较后，进行模糊PID计算，将结果通过OPCWrite模块传送给PCACCESS软件，经PCACCESS软件写入到PLC中，计算分析得出数字量，输出到模拟量输出模块EM232，经D/A转换为电信号送给温控装置(空调)，实现对菇棚温度的模糊PID控制。

2．2模糊PID控制系统

2．2．1模糊PID控制器的设计菇棚的温度控制系统是一个复杂的非线性系统，很难建立精确的数学模型，而常规的PID控制则需建立被控对象的精确数学模型，对被控过程的适应性差，算法得不到满意的控制效果。单纯使用模糊控制时，控制精度不高、自适应能力有限，可能存在稳态误差，引起振荡［11－12］。因此，本文针对PID控制和模糊控制的各自特点，将两者结合起来，设计了模糊PID控制器，可以利用模糊控制规则对PID参数进行在线修改，从而实现对菇棚温度的实时控制，将出菇阶段的温度控制在14～17℃的范围之内。基于上述分析，将菇棚温度作为研究对象，E、EC作为模糊控制器的输入，其中E为设定温度值与实际温度值的差值。PID控制器的3个参数KP、KI、KD作为输出。设输入变量E、EC和输出变量的KP、KI、KD语言值的模糊子集均为{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}={负大，负中，负小，零，正小，正中，正大}，误差E和误差变化率EC的论域为{－30，－20，－10，0，10，20，30}，KP的论域为{－0．3，－0．2，－0．1，0，0．1，0．2，0．3}，KI的论域为{－0．06，－0．04，－0．02，0，0．02，0．04，0．06}，KD的论域为{－3，－2，－1，0，1，2，3}。为了论域的覆盖率和调整方便，均采用三角形隶属函数。根据对系统运行的分析和工程设计人员的技术知识和实际操作经验，得出KP、KI、KD的模糊控制规则表，如表1所示。利用Simulink工具箱，建立系统的模糊PID控制器的模型，如图5所示。2．2．2系统的仿真菇棚温度的传递函数采用G(s)=e－τsαs+k。其中，α为惯性环节时间常数，α=10．3s/℃;k=0．023;τ=10s，为纯滞后时间。设定菇棚温度值为15℃，常规PID控制器的仿真结果如图6所示，模糊PID控制器的仿真结果如图7所示。结果表明，菇棚温度控制系统采用模糊PID控制器具有超调小、抗干扰能力强等特点，能较好地满足系统的要求。

3Simulink与S7－200PLC数据交换的实现

PCACCESS软件是专用于S7－200PLC的OPC服务器软件，它向作为客户机的MATLAB/OPC客户端提供数据信息。在菇棚温度控制系统中，模糊PID控制器的输出值和反馈值就是Simulink与S7－200PLC进行交换的数据。实现数据交换的具体步骤如下:1)打开软件PCACCESSV1．0SP4，在“MicroWin(USB)”下，单击右键设置“PC/PG”接口，本文选用“PC/PPI(cable)”。然后，右键单击“MicroWin(USB)”进入“新PLC”，添加监控S7－200PLC，本文默认名称为“NewPLC”。右键单击所添加的新PLC的名称，进入“NewItem”添加变量，本文为输出值“wendu1”和反馈值“wendu2”，设置完成，如图8所示。PCACCESS软件自带OPC客户测试端，客户可以将创建的条目拖入测设中心进行测试，观察通信质量，如图9所示。测试后的通信质量为“好”。2)打开MATLAB，在工作空间输入命令“opctool”后，将弹出OPCTool工具箱的窗口，在该窗口的MAT-LABOPCClients对话框下单击右键，进入“AddClient”添加客户端，用户名默认“localhost”，ServerID选择“S7200．OPCServer”;与PCACCESS软件连接成功后，在“S7200．OPCServer”中添加组和项，把在PCACCESS软件中创建的两个变量“wendu1”和“wendu2”添加到项中，操作完成后结果如图10所示。3)新建Simulink文件，导入模糊PID控制器模型，调用OPCWrite模块、OPCRead模块和OPCConfigura-tion模块，设置OPCWrite模块和OPCRead模块的属性，把OPC工作组中的变量“wendu1”添加到OPCWrite模块中，把变量“wendu2”添加到OPCRead模块中，设置完成后两个模块与控制器相连，如图11所示。这样，基于Simulink和S7－200PLC的模糊PID实时温度控制系统的设计就完成了。

4结论

第6篇：控制设计论文范文

1国内外成功应用案例研究

1.1国内应用

（1）上海截至2011年底，上海中心城快速路路网里程数稳定在141.0km，基本采用高架形式。至2009年，上海浦西地区快速路88个入口匝道中有70多个实施了匝道控制，除了武宁路实施了匝道调节控制，其他都为匝道开关控制，其中部分入口预留了汇入控制功能。浦东中环8个匝道及A1的11个匝道实施匝道控制，其中17个入口匝道为开关控制，并预留远期汇入控制功能，1个入口匝道实施自适应汇入控制，1个出口匝道实施可变车道控制。近期，在杨高路上匝道，汇入南浦大桥的入口处，浦东张扬路上匝道与进入杨浦大桥的主线，设置了挑杆信号灯控制。上述匝道控制在关联道路上布设“固定文字+可变文字”可变信息标志，在匝道入口及高架路段上设置了交通流情报信息板，目前系统运行良好。上海市快速路出入口控制系统开关控制较多，有交通引导信息/交通监控设备，电子警察设备。2005年上海快速路匝道实施控制系统后，交通量和平均车速均有一定程度的提升，特别是在内环高架内圈武夷路入口匝道实施自适应汇入控制后，更是取得了很好的控制效果，充分体现了汇入控制的优越性。试验区域主线流量提高了1.1%~23.2%；主线平均车速提高了11.1%~84.6%，主线拥堵时间减小了22.8%~76.5%，缩短了主线车辆排队长度，改善了快速路主线的交通状态。上海快速路出入口控制系统改善了快速路主线的交通状态，同时，快速路控制系统的交通信息和诱导设施均衡了交通需求，提高了快速路系统和区域路网的服务水平。（2）北京北京快速路由二、三、四、五环和11条联络线组成，长达360km，承担着全市50%以上的交通流，快速路出入口密集，平均间距仅为318m，是世界上最复杂、控制难度最大的快速路。北京快速路与呼市类似，即为地面快速路，两侧设置地面辅路，快速路出入口加减速车道较短，从辅路汇入分流。针对这一结构和特点，北京市公安交管局自主研发了快速路出入通流特性分析、快速路多节点OD建模技术和给予主辅路占有率映射算法的交通控制策略，以及城市快速路交通控制技术。基于上述技术建成的快速路交通控制系统，利用设置在快速路主要出入口的信号灯，依据对快速路主辅路流量信息的检测实施占有率控制，智能控制快速路出入口的开启和关闭。北京的地面快速路+辅路形式使得其匝道控制与上海有很大的不同。出入口控制方式包括入口开关控制、入口汇入控制、出口辅路信号控制，配有交通监控系统。北京快速路出入口控制系统有效提高了北京快速路网的承载能力、交通管控能力和城市抗风险能力，快速路网日均时速提高6.92%。

1.2国外应用

（1）美国美国采用“stop-and-go”（停-走）交通信号，控制进入高速公路主线车辆的频率。华盛顿大多数的快速路出入口匝道调节允许每次绿灯通过1辆车，最多不超过3辆，调节率大概在4~15s之间，这样的间隔可以保障进口匝道的汇入交通受到一定的阻滞，减少高速汇入时容易产生的刮擦、碰撞等事故。美国亚特兰实行固定周期式匝道调节，但是如果排队检测器检测到预设的排队长度极限值，匝道调节的速度将会被提高，周期缩短，以尽快地减少排队。在美国快速路控制系统采用需求-容量控制策略较为广泛。需求-容量控制策略是以交通量为控制参量，通过调节进入快速路的交通量，使得进入快速路的交通量与上游交通量之和不超过匝道下游的通行能力，保证主路下游交通量维持在其通行能力之内，最大限度利用快速路。华盛顿实施匝道调节后，该地区高速公路全范围内事故发生率降低30％，在Renton的I405高速公路，匝道调节使得平均行程时间减少了3~16min，匝道调节是一种比较有效地缓解交通拥挤的控制手段。（2）欧洲欧洲的高快速路出入口匝道控制一般是车队放行，每次绿灯信号放行匝道车辆数不确定，但每次最多放行的车辆数有限制，一般不超过9辆，控制策略中的红灯时长和绿灯时长都是变化的。欧洲的快速路系统大部分采用ALINEA控制算法。ALINEA控制算法属于线性状态调节，由Papageorgiou在1991年提出。它通过调整匝道调节率使得其下游主线的占有率尽量维持在理想状态，是经典控制理论的应用，现在欧洲很多国家在该算法的基础之上进行了许多不同的改进，在实际应用中也得到了很好的效果。

1.3应用小结

通过国内外的快速路出入口控制系统，可以看到出入口匝道控制是比较常用的控制方法。它通过限制入口匝道汇入主线的车流量，达到减少主线交通拥堵的目的，通过控制出口汇出辅路的交通流，使主线的交通流可以更快地离开主线。快速路匝道控制主要采用在入口匝道处及出口匝道相连辅路上设置信号灯的方式，调节进出快速路的交通流，使匝道交通流进出有度、有序，避免快速路上形成交通瓶颈。为达到此目的，在进行匝道信号控制时应从城市快速路的交通特性、控制策略、配时方法及协调效果几方面加以考虑。在出入口控制算法方面，对于在美国得到广泛应用的需求-容量差额控制方法，还存在着一些不足。由于该方法仅仅检测交通量的值，所以不能够判断快速路主线是拥挤还是自由流的状态，并且算法采用开环控制，不能把控制后的微小变化再反馈给系统进行优化，因此，往往无法达到理想的控制效果。欧洲采用的ALINEA算法研究表明，即使算法中的值在很大范围内变动，系统也能保持一个良好的性能，说明ALINEA算法的稳健性较好。此外，ALINEA算法的可移植性强，如果外部交通条件变化，只需要调整目标占有率的值，而且控制算法简单，易于实现。目前它成为实际应用中非常成功的一种单点动态控制方法，在实际中还有许多的应用对该方法进行了改进。

总之，快速路出入口控制方法的效果取决于多种因素，交通特性、道路条件、匝道分布等多种因素都会影响到控制算法的适用性。即使是同样的控制算法，其控制参数的取值往往也会在很大程度上影响控制的效果。从本质上讲，入口匝道控制是对主线交通与入口匝道交通进行调节，方案的可行性与当地道路交通条件紧密相关。呼市快速路系统和国内外其他城市的快速路相比，有自身的特点和情况，主要表现为：（1）以主辅路布置形式为主，部分路段采用高架、地下隧道、半地下路堑形式；（2）快速路网少，承载的交通流量大，主线交通流量、匝道需求将常处于饱和运行状态；（3）匝道布置间距较小，主辅路之间的合流、分流成为影响主线运行状况的一个重要因素；（4）周边路网发达，匝道车辆的可行替代路径较多。所以应该在总结国内外其他城市快速路出入口控制系统的前提下，结合呼市自身的实际情况，选择符合需求的快速路出入口的控制系统。

2快速路出入通管理控制系统设计

2.1系统目标

目前呼市快速路正在建设，出入口的现状道路基础条件、线形较好，存在着出入口控制系统实施可行性较好的地点。通过综合考虑各方面因素（科学性及实用性），应用比较成熟的技术，吸取北京上海经验，可以在呼市快速路出入口实现出入口控制，体现出入口控制的效果、优势。经过对呼市快速路网的布局和交通控制系统现状的深入分析，建立呼市快速路出入口控制系统，可实现以下目标：（1）保证主路基本畅通、辅路不至于产生严重的交通拥堵；（2）改善出入口匝道车辆的行驶秩序，确保车辆行驶安全；（3）对快速路及其关联区域进行协调控制，有效使用地面道路的容量；（4）保证大型活动、紧急事件等非常态的快速路骨架路网作用；（5）与其他系统协同，提高对道路交通的诱导能力和综合调控水平。

2.2系统功能需求

目前呼市二环线以内路网密度较大，但高峰时间交通拥堵严重，其中一个重要原因是呼市交通信息管理系统不完善，出行者无法及时查询或获取路况信息，导致交通需求分布失衡。因此，呼市快速路出入口管理与控制系统功能主要集中在几个方面：中心控制、出入口多级调控、出入口信号协调、快速路交通信息采集、快速路信息、系统关联、快速路信息查询。呼市快速路出入通管理控制系统可分为三个层次：策略层、管控层、执行层。三个层次相互协调，实现系统信息采集、多级调控、日常管理和系统关联的功能[3]。

2.3控制管理中心

管理控制中心分为硬件设备和软件设备两大部分。其中，硬件部分按功能分为数据库服务器、管理端设备、以太网传输网络设备和不间断电源（UPS）等几个部分；软件部分分为系统软件、数据库软件、数据处理软件、管理平台软件等[4]。快速路出入口控制中心局域网系统是系统集成和管理协调系统的基础平台，是一个分布式计算机平台，包括基础平台服务、分布式计算和对象服务、公共设施、共享领域服务以及应用，可以让不同的软件对象跨网络、跨操作系统进行互操作，满通信息的与查询、访问。

2.4系统控制方法和算法

根据以往研究，快速路控制系统匝道进出口的主要控制方法包括单点信号灯控制、单点开关控制、多匝道协调控制、快速路干线控制、区域控制、路由控制和不同控制方式的协调控制等[3]。目前呼市二环线快速路匝道相距较近，主线为双向六车道，沿线相交道路高峰时间交通流量大，拥堵严重。因此，针对呼市快速路交通瓶颈形成原因，快速路出、入口匝道控制主要采用在入口匝道处及出口匝道相连辅路上设置信号灯的方式，平峰时间采用单点控制，高峰时间采用整体协调控制方法，调节进出快速路的交通流，使匝道交通流进出有度、有序，避免快速路上形成交通瓶颈，并有效利用辅路容量。建议呼市快速路与常规道路信号控制综合考虑，形成快速路、区域信号控制协调控制系统，提高快速路的抗风险能力和消散阻塞的能力。进一步确保快速路系统的高速、高效、安全和舒适性。根据呼市快速路道路网设计和出入口布置形式，建议呼市快速路出入口控制算法可以结合采用改进型的ALINEA控制算法、需求-容量差额控制算法、占有率控制算法和定时控制算法。针对呼市快速路道路网不同的道路条件、交通状况，采用不同的快速路出入口控制算法，将几种控制算法相互结合，针对不同的适用条件和系统实际运行状况选择合适的快速路出入口控制算法策略[5]。

2.5出入口信号协调控制

由于快速路出入口的控制有很多的限制条件，对于不同的路段和车流量，出入口控制的效果也会有很大差异。其中对出入口控制影响最大的还是出入口是否有较多的道路空间资源可以储存出入口控制造成的排队。对于呼市部分快速路出入口间距较小的路段，将快速路出入口控制和快速路上下游交叉口控制结合起来，实行协调控制。快速路出入口协调控制从区域路网的角度上，将快速路和普通道路进行衔接和整合，制定协调控制的策略和方法，将快速路出入口和上下游交叉口控制作为一个整体控制系统，从整体路网的角度出发，制定统一的协调控制目标。从而更好地提高整个道路系统的运输效率[6]。

2.6诱导信息系统

用于快速路出入通信息，对交通流进行有效地引导分流。入口控制信息情报板能够接受匝道控制器的指令，在可变文字显示部分以不同颜色显示“匝道开放”、“匝道关闭”、“汇入调节”等匝道控制内容，以及“主线畅通”、“主线拥挤”、“主线堵塞”等交通状态信息[7]。目前呼市尚缺少交通诱导信息系统，导致交通高峰期间部分路段和区域非常拥挤，而有些道路上车流量很少，道路资源未得到有效利用。

3结语

第7篇：控制设计论文范文

由于城市过多的钢筋混凝土构成的建筑物等的建成，城市的固有地形受到较大损坏。城市水循环系统效率降低。通过新型雨洪控制系统可以有效恢复城市的水循环系统，改善生态环境。新型雨洪控制系统在一定程度上可以减轻城市内涝、下游洪水的冲击、河道侵蚀、水污等城市问题。为城市不可或缺的水循环系统做出重大贡献。为居民的正常生活和生活质量的提高做出有力促进。

2 增强园林魅力

同时新型雨洪控制系统的构建还应考虑是否能够对园林进行有效的生态防护和环境美化。这样不仅能为居民带来安全便捷的生活条件还可以为居民提供良好舒适的娱乐休憩之处。既能提高人们的兴奋性，提高做事效率又可以为城市带来一定的客流量以增加城市的收入，提高经济效益。

3 经济节能

基于新型雨洪控制系统的城市园林设计具有雨水资源节约、节地、经济节约、节能的特征。通过对城市用地中的雨水进行控制、净化、调蓄利用，有效地节约了地下水源，避免了地下水资源的污染。从一定程度上节省了对于污染水源的高额治理费用，从城市发展的综合效益而言具备经济节约性。此外，由于对雨水的净化合理调用能达到节水目的。减少了政府供水消耗量，节省了构建、使用供水设备的成本。其经济效益不容小觑。城市风景园林设计中的新型雨洪控制利用的发展与实践，纵观国内外许多城市，新型雨洪控制系统的身影处处可见。在美国的很多地区，如：华盛顿州、马里兰州、弗吉尼亚州、俄勒冈州、马里兰州等一些城市都运用了新型雨洪控制系统。其雨水塘、雨水湿地、绿色屋顶等成为城市一道亮丽的风景。德国是世界上最早构建雨洪系统的国家。德国柏林广场的雨水收集利用下凹式绿地、植被渗沟等方式，利用景观设计收集、调蓄雨水。新西兰奥克兰北岸市雨水花园处理道路径流的实例，就体现了新型雨洪控制系统的美化环境，生物防护的功能。我国的北京、宁波、天津、杭州、成都等地也将城市雨洪控制系统有效纳入园林设计体系中。

4 总结

第8篇：控制设计论文范文

(一)设计原则和设计单位的设计思路直接影响工程项目总投资

工程项目所确定设计思路和设计原则直接决定工程项目总投资，如新技术应用，进口设备的选用，系统布局原则，集约节约程度，附属设施投入和外购程度，配套设施替代条件，艺术性及形象工程关注程度，可持续发展的条件，创造性思维和方法的应用，等等，都会对项目总投资起到决定性作用。

(二)设计方案直接决定项目投资的经济性

设计方案的优劣，系统流程的合理性，设备配置的合理性和效果，资源节约利用程度，先进经验、技术的普及性，落后淘汰技术的替代和更新程度等，都要进行经济、环境、政策分析，做风险评估，最终确定项目投资的经济性和节约程度。

(三)设计质量和效果是影响工程造价的重要环节

工程设计方案的优化是通过人员优化、项目设计管理优化以及科学的统筹安排来完成的系统工作。项目设计管理过程要抓住重点与关键点进行重点控制,以此提高工程设计方案质量，减少设计变更，控制重复投资，大力降低工程造价。

(四)设计方案优劣直接决定投运后的经济效益

设计方案不仅要考虑投资额的高低，还应考虑项目投产后的生产成本高低和经营效益的好坏，与同行业的竞争优势，环境及社会影响程度，更新及技术改造的投入程度等。

二、优化设计对控制工程造价的途径

(一)加大设计管理力度

业主单位必须高度重视优化设计工作，积极采用招标等方式优选出设计单位，优化设计原则，明确设计思路和方法，全过程对设计优化加大监管力度，以系统设计的方法对项目的整体性、相关性、有序性、动态性、先进性、安全性、经济性和最优化进行分析、论证，运用最优化的方法建立一个最佳系统、最佳投资的建设项目，确保设计优化工作全方位开展，保证投资项目经济、节约、高效。

(二)做好设计方案的全方位细化优化和动态管理工作

设计方案优化包括工艺流程的优化、设备优选、耗用物料的节省、总图布置优化、自动化的优选结构的优化、技术领先战略最优、技术经济指标应达到最优等。最终确保项目设计达到功能满足、技术先进、安全适用、结构合理、满足环境及节能要求、投资节省，对设计方案要以提高综合价值为目标，以功能分析为核心，以系统观念为指导，形成最佳方案。

(三)利用价值工程进行经济性比较

在方案设计中，需要考虑整个设计方案的价值，要充分考虑项目的投资价值和功能价值。需要运用价值工程原理，从功能和成本两方面来进行评价,计算改进方案的成本和功能值,根据改进方案的评价,从中优选最佳方案，从而通过优化设计方案有效地降低工程造价。

(四)强化基建期间的设计管理和设计质量控制

要加强施工阶段的设计管理，控制设计变更，同时按优化设计管理的流程和办法，做好设计变更和设计质量控制工作，强化优化设计效果。

(五)充分发挥第三方功能对设计工作进行监督和评价

设计阶段，积极推行设计监理制，对设计优化和过程设计进行监理，并对相关关键环节、关键技术同时可委托社会专业机构进行专项评价，充分利用第三方的监督、评价职能，督促设计单位提高优化设计的水平和效果。切实推行限额设计，推广标准化设计及典型性设计。实行项目技术经济评价机制，对设计方案的项目功能、造价、工期和设备、材料、人工消耗等方面进行定量与定性结合的综合分析，确定技术经济效果好的设计方案，提高投资效益。

(六)安全和节能减排作为投资项目优化设计的重中之重

在项目设计中不仅仅考虑技术经济的优化，更要注重系统设备的安全性，并要把节能减排指标的控制作为重要设计原则进行设计优化，在造价控制过程中，要充分考虑项目投资的功能价值和工程项目的社会价值，达到综合价值最大化。

(七)制定优化设计、节约投资的激励机制

项目单位必须制定相应的优化设计的奖惩管理办法，结合设计监理和设计方案评价机制，从设计方案选定和评价，设计变更多少和影响程度，投资费用的节省，生产运营效果的评价和行业竞争优势的比较，等等，全方位推行设计奖惩机制，推行设计索赔制度，切实保障设计质量和控制造价。(八)优化设计要勇于创新，敢于突破设计规范修改周期一般较长，而现在科学技术的发展又日新月异，设计工作要勇于创新，敢于突破，这不仅能节约造价还能为优化设计打下坚实的基础。

三、结束语

第9篇：控制设计论文范文

2.联系元器件厂商，获取器件资料费用

3.元器件费用

4.开发人员薪资

5.样机测试费用

6.时间成本

以上几个点的成本控制和管理在很多工程管理的书籍和资料都有详细介绍，本文只是根据笔者所做过的电子设计工程补充一些看法。

进入项目可行性分析阶段后，项目管理人员应该仔细做好项目规划工作，一个项目的成功与否，一般取决于该项目的技术复杂性和成本复杂性。为了避免由于不可预知的工程复杂性而导致的项目流产，项目管理人员在制定设计方案的时候需要招集各方面的人员，把该项目仔细的分解开来，然后针对这些子项目逐一探讨分析，仔细地权衡各方面因素，看看是否可行，成功的代价如何，只有每个子项目都做到有把握后才能将整个项目推入实施阶段。

在项目通过可行性论证后，就转入正式的开发阶段。项目管理人员需要制定详细的开发的技术规划，一个项目的设计思路确定之后，该产品的开发成本、制造成本和维护成本也就大致确定下来了。所以一个不良的规划，往往会对项目带来灾难性的后果。这个阶段项目负责人要和合作的开发人员充分交换意见，根据开发人员的数量和专长将项目分解开来，让每一个工程技术人员完成本项目的一部分工作。

项目开始运转后一定要做好全套设计文档。文档中要明确每个开发者所必须完成的功能和相互之间的接口。同时也要要求每个开发人员为自己所开发的模块做好技术文档。表面上看这个工作增加了开发成本，但这样不仅有利于该项目今后的扩充维护，也同样有利于该项目的测试工作。这事实上降低了项目在这些方面的成本，项目规模越大，在这方面投入所体现的效益就越明显。同时这项工作还可以降低由于开发人员流动带来的工程扩充维护的风险，因为技术文档越多越详细，继承该工作的技术人员所付出的时间代价就越小。

在元器件选择方面，应尽量使用标准器件或易于采购的器件。因为这些元件产量大，价格好，供货渠道也多，对于降低硬件成本有显而易见的好处。尤其在所设计的产品产量不会很大的时候更应该如此。在设计一些高附加值，小批量的产品的时候，尽量使用硬件模块和软件模块来设计，这虽然加大了一些投入，但总的来说，压缩开发时间，让产品更快面对市场带来的效益会大于这些投入。同时模块化设计还可以提高产品的设计质量。更可以将开发人员的精力集中于高层次的设计上，提高他们的成就感。

尽量使用各种EDA(电子设计自动化)工具。综合使用各种EDA工具来完成设计，可以大幅度加快开发进度，减少差错，提高工程质量。一提起EDA工具很多人就会想起Protel、Orcad、Pads等电路板布线软件。其实这些工具不仅包含原理图和电路板布线，一般也包含了可编程逻辑器件(PLD)设计、信号仿真等模块，充分利用这些功能往往可以在设计阶段就发现很多构思和图纸上的缺陷。对减少设计阶段的返工和修改有事半功倍的效果。此外，还有一些别的种类的软件，虽然不是专门的电子设计软件，但我们依然可以借用。比如：如果项目中包含了复杂一些的数学算法(如模糊逻辑和人工神经元算法等)，我们还可以动用专门的数学CAD软件――MATLAB先仿真一下你的信号处理流程，然后根据仿真的结果来设计相关的硬件和软件。就节约了很多在目标机上反复写片、反复调试算法的时间。

在设计电路的时候，修改硬件在所难免。为了便于电路修改，要注意电路的可塑性。电路的可塑性是指电路的可修改能力。如果电路便于修改，会减少很多开发人员更改电路的低级劳动。提高电路的可塑性一般有以下几种方法：

1.能够使用软件实现的功能不要用硬件实现。由于硬件和软件的物理结构的差异，在修改硬件的时候要付出比软件多得多的代价。用软件代替硬件后还能降低产成品的成本，便于批量生产和销售。

2.如果电路中有CMOS、TTL电路要尽量使用PLD(可编程逻辑器件)来实现，因为PLD本身具有可修改的特性。用它们实现数字逻辑后，要改变逻辑关系的时候，只要在计算机上修改它们的逻辑描述文件，然后经过编译、写片就得到一片新的逻辑关系的集成电路。就像修改软件一样容易。用PLD代替不同的普通数字集成电路后，有利于减少元器件种类。方便采购和库存管理。

3.试制过程中适当在电路板上多留一些资源，比如PLD的容量要比你预期的容量稍大一些，单片机的ROM、RAM、I/O端口等资源都要留适当的空余。因为在设计过程中随时会有很多不可预见的情况发生，解决这些问题，通常会增加对硬件资源的需求量。如果没有在电路板上保留适当的冗余资源，将不得不在电路板外面再搭一块小电路板。事实证明，这样修改电路不仅容易给电路引入干扰信号，而且会大幅度降低试制样机的可靠性，同时会使技术人员的很多时间花费在反复修改电路的简单劳动上。

编写单片机的软件的时候，应该尽量使用高级语言来编写。现在许多开发单片机的技术人员依然保留了80年代的开发方法。使用汇编语言，逐条指令编写，并且手工分配单片机中的内存资源。这种方法在写小规模软件还可以，可一旦软件规模变大之后，由于汇编语言的低可读性、低结构性往往会让设计人员被自己软件中的复杂的逻辑关系搞得晕头转向，在一个软件的逻辑关系混乱后，要保证写出来的软件能安全运转是很困难的。我们推荐使用C语言来写软件单片机代码。（对于常见的8051系列，我们一般使用KEIL、FLANKLIN等软件。其它类型的单片机一般都有其配套的C语言编译器，该型号单片机的经销商一般可提供）用C语言有这么几个好处：

1.可以大幅度加快开发进度。

2.可以实现软件的结构化编程，它使得软件的逻辑结构变得清晰、有条理。

3.在写一些数学算法和循环、判断语句的时候有比汇编语言高得多的效率。

4.省去了人工分配内存资源的工作，在汇编语言中我们不得不为每一个子程序来分配储存变量的空间，这是一个复杂、乏味又容易出差错的工作。而使用C语言后你只要在代码中申明一下变量的类型，编译器就会自动为你分配寄存器和内存，低级重复易出差错的事情都由计算机代劳了。根本不要人工干预。

5.因为循环、判断语句和变量名字都使用自然语言，因此写出来代码的可维护性和软件可读性很好。这样当需要更换软件开发人员的时候，可以比较容易地进行代码移交和消化。即使没有更换人员，他们在维护自己的代码的时候也比较容易。

6.当写好了一个算法后，以后需要在不同种类的CPU上也需要这个算法时，可以直接引用原来的代码，再配合这种CPU专用的编译器重新编译就可以了。这样可以实现软件的低成本跨平台移植。而汇编语言在这种情况下，除了重新写代码，没有别的办法。因为C语言的这种特性，如果在设计复杂算法时（比如视频/音频信号处理、模糊逻辑和人工神经元算法等），可以在PC机上使用VisualC++、C++Build等x86平台的C语言编译器设计、调试该算法的代码，调试成功后就可以移植到单片机的软件系统中去。由于PC机上有充足的系统资源，开发调试进度会有大幅度的提高，这样就节约了软件的时间成本。

7.在团体写作的软件中，软件接口容易做到规范统一。

虽然使用C语言写出来的代码会比汇编语言所占用的空间要大5%~20%，但是由于半导体技术的发展，芯片的容量和速度有了大幅度的提高。在这种情况下，代码占用的空间差异已经不是很关键的了。相比之下，我们更应该注重软件是否可以长期稳定运行的能力，注重使用先进开发工具所带来的时间成本的优势。