Page 138 - 机械设计制造与自动化技术研究

Research on Mechanical Design, Manufacturing and Automation Technology
机械设计制造与自动化技术研究

（4）接口设计。机电一体化系统由许多要素或子系统构成，各要素和子系
统之间必须能顺利进行物质、能量和信息的传递与交换，为此，各要素和各子系
统相接处必须具备一定的联系条件，这些联系条件就可称为接口（interface）。

从系统外部看，机电一体化系统的输入/输出是与人、自然及其他系统之间的接口；
从系统内部看，机电一体化系统是由许多接口将系统构成要素的输入 / 输出联系
为一体的系统。其各部件之间、各子系统之间往往需要传递动力、运动、命令或
信息，这都是通过各种接口来实现的。

从这一观点出发，系统的性能在很大程度上取决于接口的性能，各要素和各
子系统之间的接口性能就成为综合系统性能好坏的决定性因素。机电一体化系统
是机械、电子和信息等功能各异的技术融为一体的综合系统，其构成要素或子系
统之间的接口极为重要，从某种意义上讲，机电一体化系统设计就是接口设计。

机械本体各部件之间、执行元件与执行机构之间、检测传感元件与执行机构
之间通常是机械接口；电子电路模块相互之间的信号传送接口、控制器与检测传
感元件之间的转换接口、控制器与执行元件之间的转换接口通常是电气接口。根
据接口用途的不同，又有硬件接口和软件接口之分。

广义的接口功能有两种：一种是输入 / 输出；另一种是变换 / 调整。
目前，大部分硬件接口和软件接口都已标准化或正在逐步标准化。硬件设计
时可以根据需要选择适当的接口，再配合接口编写相应的程序。
（5）微控制器设计。单片机应用系统亦称微控制器或嵌入式微处理器。微

控制器设计包括硬件设计和软件设计，其一般设计步骤如下。
第一，制订控制系统总体方案。控制总体方案应包括选择控制方式、传感器、
执行机构和计算机系统等，最后画出整个系统方案图。
第二，选择单片机及其扩展芯片。选择单片机及其扩展芯片应遵循如下原则：

单片机及其扩展芯片应是主流产品，市场有售，另外尽量选择那些自己比较熟悉
的芯片。可以缩短开发周期，同时应兼顾性价比。程序存储器和数据存储器应适
当留有余量。
第三，硬件系统设计。画出单片计算机应用系统逻辑电路原理图，目前有多

种电子电路 CAD 软件可供选用，画好后可通过打印机或绘图机输出。
第四，绘制印刷线路图。可由 Protel 200 等在电路原理图的基础上自动形成
连接数据文件，然后布置封装器件，按照连接数据文件自动布线。自动布线一般

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