浅谈电子控制系统硬件电路的设计

任修顺 李洪高 钱书元

摘要：硬件电路设计的合理性，是决定电子控制系统运行状态的关键因素，对此本文深入探究了硬件电路的设计及改进思路，希望能为相关工作人员提供有益的参考，以进一步促进自动化控制的性能提升。

关键词：电子控制系统;硬件电路;基本流程;设计思路

引言

现阶段，电子控制系统在智能家居、生产自动化等行业领域均得到了广泛的运用，在便利国民生活、提高社会生产力的方面起到了极其重要的作用，对此有必要探讨优化系统性能的实践路径。硬件电路作为电子控制系统中非常关键的一部分，其直接关系着系统各项功能的实现，就眼下来看，我国电路系统的整体性能较之从前已经有了明显的提升，但由于电路设计对于精密度的要求也越来越高，这就导致了实践期间经常出现设计不合理的问题，继而影响到电子控制系统的正常运行。为使该问题得到有效的解决，下文针对具体的设计思路及要点展开了详细的分析和介绍，希望对相关人员有所启发。

1硬件电路设计的基本流程

1.1分析设计需求

在进行硬件电路的设计时，应认真分析基于项目和平台的系统条件，据此确定电路中需要安放的设备、元件等，避免出现设计与预期效果不符的情况。另外，电子控制系统硬件电路的设计，还应注重实际应用环境对系统本身的影响，若外界环境发生改变，那么硬件电路的体积能效也可能会发生一定的变化，故而设计人员必须将这一点考虑在内。

1.2元器件的选择

关于硬件电路原理图的设计，首先需要工作人员明确所需的元件类型，以及具体的性能参数等，通过选择优质的元件实现对集成电路性能的优化，从而进一步提高电子控制系统的运行效率。在实际进行选购的过程中，应当全面的检查设备元件的外观有无破损、变形等的问题，初步确定元件的质量状况，同时要认真核实供应商的供货条件，在将购入成本控制在合理范围内的同时，也要确保购置的设备元件完全符合硬件电路的设计标准。

1.3原理图设计

在完成元器件的选择之后，需要借助于一些先进的工具软件进行电路原理图的绘制，期间要着重注意以下几点问题：①设计中难免会涉及到一部分初次使用的元器件，为确保电路设计的合理性，工作人员必须详细地阅读产品说明书，全面掌握产品的性能参数等的相关信息，从而规范化的展开操作和设置;②想要确保电路的安全性，有必要在正式使用前对不成熟的电路进行检测，避免危及相关工作人员的人身安全;③针对设计中遇到的复杂电路，除了要严格按照信号流向来绘制原理图，也应对模块功能进行适当的分解，并在其上添加详细的文字说明，由此来增强电路原理图的可读性，为接下来的电路安装提供便利。

1.4设计审核

从硬件电路的设计工艺上来讲，设计中应尽可能地缩短电路的加工时间，简化工艺流程。结束原理图绘制之后，应做好相应的编译处理，再审核设计的科学性和可操作性。具体来讲，应重点审核原理图中的网络标号是否完善、信号源属性是否准确等等，确保图纸完全合格后，再生成对应的网络表，最大限度减少设计误差，全面提升硬件电路设计的工作效率。

2电子控制系统硬件电路的设计思路

以印制电路板（PCB）设计为例，将原理图作为硬件电路实现功能的重要依据，并规范好硬件电路设计的可测试性、可生产性，确保生产出来的产品能顺利地投入到使用中，以下为详细的介绍。

2.1 PCB物理边框的制作

制作封闭的物理边框，主要目的是提供给PCB运行所需的必备平台，这一阶段对后续的电路结构布局起着决定性的作用。在制作物理边框的过程中，务必要严格地把控设计精度，并选用安全系数高的圆弧形边框实施安装作业，一方面能提高电路安装的安全性，另一方面能较好地避免异常问题的产生。

2.2元器件的选择和布局

要在物理边框内设置恰当的元器件，形成完整的网络布局，为整个电子控制系统的高效运行创造有利的前提。经过大量的实践证明，元器件的布线和布局模式，对电子控制系统的整体性能和使用年限有着较大的影响，故而必须确保元器件的布局具有一定的原则性。实际工作中需要注意以下几点内容：①从元器件的排放顺序的方面来看，应先放置与电路结构关联性强的元器件，如电源插座、指示灯开关等，再安置好电路中的特殊元件，并保证安设位置的合理性。比如：针对线路中的一部分发热器件，工作人员要尽量将其安置于靠近边缘的位置，为器件的自行散热提供一个良好的环境，同时也要注意不得进行集中放置，避免发生电路烧毁的情况。与此同时，还要确保发热器件与电路中的电解电容保持相对较远的距离，这有利于电源与地面之间形成最短回路;②信号的隔离问题也是需要着重考虑的一点。通常情况下，高电压与强电流相互作用所产生的强信号、以及低电压和弱电流相互作业所产生的弱信号，这两者之间便需要进行有效的隔离，此外还包括模拟信号与数字信号的隔离等等。在实际工作中，若遇到结构相似的硬件电路，那么可采用对称设计的方法，用以简化设计流程和设计内容，在提高效率的同时，也能有效避免设计误差的产生，全面提升PCB的实用性能。

2.3电路板布线

保证电路板布线的效果良好，能在很大程度上削弱外部因素对信号产生的干扰，同时也能弱化内部信号的互相干扰，从而更好地维护整个系统的稳定运行。不仅如此，科学的电路板布线设计，有利于后续维护检修工作的高效开展，最大限度延长产品的使用寿命。在电路板的布线过程中，要注意将模拟部分的布线与数字部分的布线分隔开来，坚决杜绝电路在试用期间出现使用穿孔的问题。同时，还要注意预留出相应的工艺边框，以及布线的长度和宽度的设置。从这一方面来讲，针对同一块PCB板上的导线，要尽可能地维持同一的宽度，不得存在宽度跨度过大的情况，否则将会影响到电路的性能。另外，还要在布线时控制好角度，不得出现直角和锐角，根据以往的经验来看，将布线的角度控制在135°左右往往能获得最佳的效果。

结束语

基于电子控制系统硬件电路在现代社会发展中的重要作用，有必要对硬件电路设计进行不断的改进和优化，以促进系统性能的进一步提升。在进行电路设计时，必须关注所有的细节问题，根据系统的应用环境对运行过程中可能出现的影响因素予以明确，科学地实施布线和布局，确保最终获得一個良好的设计成果，提升产品的综合性能。

参考文献

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[2]曹永.电子节气门控制系统硬件电路的设计[J].电子世界，2014（03）：130-131.