機械電子工程設計重點分析

張志強

【摘 要】文章首先介紹了EDA技術，找出了電子工程設計過程中存在的問題，并根據(jù)問題提出了技術要點，為我國在機械電子工程領域的設計技術要點的研究提供借鑒經(jīng)驗。

【關鍵詞】機械電子;工程設計;技術要點;

1EDA技術

1.1EDA技術定義

EDA技術，就是以計算機為工具，設計者在EDA軟件平臺上，用硬件描述語言VHDL完成設計文件，然后，由計算機自動完成邏輯編譯、化簡、分割、綜合、優(yōu)化、布局、布線和仿真，直至對于特定目標芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作。從廣義角度來講，它是半導體工藝設計自動化、可編程器件設計自動化、電子系統(tǒng)設計自動化、印刷電路板設計自動化、仿真與測試以及故障診斷自動化以及形式驗證自動化的總體工程。

1.2EDA技術的應用

EDA技術的發(fā)展十分迅速，現(xiàn)階段在科研、教學、設計以及制造等領域都發(fā)揮著巨大的作用。很多大公司和企事業(yè)單位也已經(jīng)在領域內(nèi)對EDA技術進行廣泛的使用，比如，在飛機制造的過程中，從設計、性能以及特性直到飛行模擬，都需要用到EDA技術。

1.2.1在教學方面

現(xiàn)在幾乎所有的理工科院校，尤其是電子信息專業(yè)都開設了EDA課程，就是為了能夠讓學生了解和掌握E-DA的基本概念和原理，從而掌握HDL語言編寫的規(guī)范和邏輯綜合的理論算法，并學會簡單的系統(tǒng)設計，以達到學以致用的目的。

1.2.2在科研方面

科研階段主要是通過電路的仿真工具來完成電路的設計，通過虛擬器來進行電子產(chǎn)品的調(diào)試，把OLI器件的開發(fā)應用到設備中。比如，當用到無線通訊系統(tǒng)CDMA時，為了區(qū)分不同的呼叫對象，CDMA就需要對每個手機和基站的編碼進行合理的區(qū)分和識別，以找到不同的呼叫對象，這種判斷依據(jù)是通過匹配濾波器的輸出顯示在輸入數(shù)據(jù)流中的探調(diào)到特定的碼序列，F(xiàn)RGA能夠提供適合的濾波器，并完成數(shù)據(jù)處理的功能，體現(xiàn)了這項技術在信息通訊領域中的廣泛應用。

1.2.3在設計和制造方面

不論是高科技成果下的微處理器，還是彩電、音響等家用電器，EDA技術都在這些領域留下了深深的烙印。它不只是作為前期的模仿和調(diào)試而受到廣泛應用，同時還關系到PCB的制作環(huán)節(jié)、電子設備的研發(fā)階段以及焊接電路板等重要環(huán)節(jié)。

2電子工程設計過程中存在的問題

2.1從整體的發(fā)展方向分析

2.1.1對成果缺乏一定的保護

我國的機械電子市場存在著大量的假冒偽劣產(chǎn)品以及盜用他人機械電子成果的現(xiàn)象，究其原因，一方面，是我國法律的不健全、不規(guī)范;另一方面，由于我國機械電子領域人員缺少這方面的法律常識，在不經(jīng)意間就可能做出違法亂紀的事情。

2.1.2對人才缺乏特定的教育

從事機械電子工程設計行業(yè)的人員，相對來講，知識掌握的程度比較寬泛，機械電子專業(yè)和其他專業(yè)的學生相比人數(shù)上也比較多，所以才呈現(xiàn)出了整體分散式的教育環(huán)境，大學生都只能夠做到片面的理解，但是在現(xiàn)實應用過程中，往往需要高復合型和技術型的人員進行操作，教育門檻的低下和應用門檻的拔高，造成了我國缺乏真正意義上的電子人才。

2.1.3對發(fā)展缺乏系統(tǒng)的規(guī)劃

在我國，大部分的機械電子工程互相之間都是獨立的，無法做到有效信息的整合，長時間保持這樣的現(xiàn)狀，就會導致設計理念一直處在固有的階段而無法進步。

2.2從具體的細節(jié)進行分析

2.2.1設計過程中的不認真態(tài)度

機械電子工程是一項精密度較高的操作工種，不可否認，經(jīng)驗會為這一項工作帶來比較大的優(yōu)勢，但是很多失敗的設計結果證明，經(jīng)驗并不是全部，有太多的例子能夠反映出在進行實際操作時，需要的不僅僅是經(jīng)驗，還有對這份工作的重視。

2.2.2設計人員缺乏理論知識

這點剛好對應前文人才缺乏的問題，當對一個門禁系統(tǒng)進行設計時，設計人員往往會把該系統(tǒng)簡單的理解為對于人員的管制系統(tǒng)，卻忽略了其應該具有的記錄和報警功能。還有把系統(tǒng)中的防破壞功能簡單的理解為防止遭到物理破壞，實際則應是延伸為破壞之后，相應其他出口能否做到有效的啟動，對于知識理解上的偏差將會導致制造出的產(chǎn)品在質(zhì)量上存在重大差異。

2.2.3電子工程中的不確定因素

大部分機械電子工程的設計過程，都是依照相應的理論基礎進行設計的，不過也有少數(shù)設計要根據(jù)具體的實際情況來進行完善和修復，把看似死板的工作做得靈活化，現(xiàn)實中則增加了不少難度。

3電子工程設計過程中的技術要點

3.1仿真分析

對于機械電子工程而言，在完成之前需要經(jīng)過仿真實驗，來確定該產(chǎn)品是否具有現(xiàn)實意義上的可行性，以確保之前的設計計劃能在之后的批量生產(chǎn)中廣泛應用。在進行仿真分析時，提供數(shù)據(jù)支持的技術當屬EDA，通過它可以根據(jù)每個電路環(huán)節(jié)中的函數(shù)來分析之后，實現(xiàn)數(shù)學建模，并對該模型進行仿真分析，這項技術能夠準確的檢測出產(chǎn)品的實踐性，并且還能夠依照產(chǎn)品的參數(shù)特性進行推廣，大大地提高了行業(yè)內(nèi)對于機械電子生產(chǎn)過程中的便捷性和準確性，無疑也是會在未來整體提升我國機械電子工程行業(yè)仿真分析的高度。

3.2優(yōu)化設計

拿到一個完整的設計方案時，由于不確定這個方案的穩(wěn)定性和可行性，就要對其進行優(yōu)化設計，這種設計能夠在最大程度上保證容差。實際工作中，傳統(tǒng)的電子工程設計原則無法滿足電子系統(tǒng)容差和環(huán)境的全面檢查，更不能勘測到內(nèi)部的電件環(huán)境，這樣就會導致方案中存在設計漏洞，從而影響整個設計過程。通過EDA技術，就能夠有效的解決這一問題，因為它能夠直接對環(huán)境進行精確的計算，以此來找到原件在實際環(huán)境中需要的溫度、壓力等數(shù)據(jù)，并把這些數(shù)據(jù)進行合理的分析，優(yōu)化電子工程方案，保證產(chǎn)品能夠完全的投入到穩(wěn)定工作中，加強了機械電子工程設計中的安全性。

3.3防靜電設計

機械電子產(chǎn)品主要是根據(jù)當初設計者規(guī)定的設計程序進行工作。面臨如今科技飛速發(fā)展的大前提，集成電路的設計工作已經(jīng)越來越呈現(xiàn)復雜化，同時，也為更好的防靜電設計提出了挑戰(zhàn)?，F(xiàn)實中，靜電對于整個設備的破壞非常巨大，強力電場能夠對周邊的電荷進行吸引，以此來破壞絕緣體以及降低元件的靈敏度，甚至有可能出現(xiàn)電路燒毀的情況，直接讓之前進行的所有工作化為烏有，可見靜電對于電子產(chǎn)品的影響之大。所以，這就要求工作人員對防靜電區(qū)域進行合理的劃分，以保持其清潔，以減少靜電發(fā)生的幾率。

3.4電路特性的有效性分析

電路特性的有效性分析環(huán)節(jié)，是EDA技術的重要內(nèi)容。在設計電子產(chǎn)品時，完善的數(shù)據(jù)和特性分析之后，才能進行理論分析，所以，就要保證數(shù)據(jù)和特性的正確度，通過傳統(tǒng)的電子產(chǎn)品設計方法會有很多限制，無法做到數(shù)值高準確度的特性，也會對實際的電力測試造成比較大的影響，甚至會導致整個設計過程失敗。EDA技術的全面測試功能，就可以很好的保證數(shù)據(jù)的準確性，防止設計方案出現(xiàn)結構性的差異，以確保整個設計過程的整體性和合理性，最終達到提高行業(yè)水平，讓機械電子行業(yè)能夠有一個平穩(wěn)的發(fā)展勢頭。

4結語

綜上所述，可以發(fā)現(xiàn)機械電子工程對于當下科技的進步和經(jīng)濟的發(fā)展有著重要的推動作用，現(xiàn)階段，越來越多的學者都加強了相關行業(yè)的研究與學習，為的就是實現(xiàn)機械電子行業(yè)的進一步發(fā)展。不過眼下我國的機械電子工程在設計的過程中還有很多不足之處，需要專業(yè)人員在實際工作中進行改進。

參考文獻：

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[2]文東云.機械電子工程設計中的技術要點探討[J].電子技術與軟件工程，2015，（6）：142.

（作者身份證：132527198012026019）