总体设计的主要设计原理
公共建筑设计原理-话题1：总体设计的概念
话题1完整设计的概念面对一个建筑设计项目，我们应该要有一个完整设计的概念。
这个完整设计的概念包含了两个方面：设计的内容和设计的过程。
一、设计的过程1、建设葩中国基本建设程序：提出项目建议书编制可行性研究报告进行项目评估编制设计文件施工前准备工作组织施工交付使用美国帯规建设程序：设计前期工作场地分析方案设计设计发展施工文件招标或谈判施工合同管理工程后期工作英国常规建设程序：立项可行性研究设计人纲或草图规划方案设计详细设计或施工图生产信息工程总表指标合同：项目计划、施工、竣工验收及工程反馈2、建筑营造方式迄今为止，国外比较通行的仍是以业主、建筑师、承包商等三边关系为基础的常规建设程序；但在第二次世界人战后，也出现了一些非常规的建设程序，如“快轨建造法”及“设计一营造法”等。
常规的三边关系常规的建设M图1-1常规建造法“快轨建适法”的关系“快轨建适法”的程序图-2快轨建造法“设计一营追法°的关系“设计一普造法"的忌序图1-3设计一营造法3、设计前期工作设计前期工作阶段包括：提出项目建议书、编制可行性研究报告、进行项目评估。
确定课题第一步就是确定课题。
弄清这个课题意味着作一整套决定：为谁造就场所？意象如何？谁来决定将是什么形式？什么物力、财力可供使用？期待什么形式的解决方法？建造在什么位置？一般情况下，开发的意图取决于开发商，但设计师如果有机会，就有资任阐明既定目标、提出潜在的目标供讨论，揭示新的可能性和开发商未预计到的情况，甚至还要为未来的使用者讲话。
然而，课题常常在设计师请来之前就由业主决定了。
在这种情况下，设计师至少要负责查看课题是否提得详尽、所提课题的各部分之间是否一致（充足的物力、财力、解决方法符合意向、足够大的基地等等）。
与确定课题相对应的建设程序是项目建议书阶段，它是建设项目发展周期中的最初阶段，提出一个轮廓设想，从宏观上考察项目建设的必要性。
其主要作用是国家选择建设项目的依据。
第5章 总体设计
第 5 章 总 体 设 计
通信内聚：如果模块中所有元素都使用同一个输入数
据和(或)产生同一个输出数据，则称为通信内聚。
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软 件 工 程
高内聚也有两类： 顺序内聚：如果一个模块内的处理元素和同一个功 能密切相关，而且这些处理必须顺序执行(通常一个 处理元素的输出数据作为下一个处理元素的输入数 据)，则称为顺序内聚。
设 计
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软 件 工 程
5. 设计软件结构
通常程序中的一个模块完成一个适当的子功能。应该把 模块组织成良好的层次系统，顶层模块调用它的下层模块以 实现程序的完整功能，每个下层模块再调用更下层的模块， 从而完成程序的一个子功能，最下层的模块完成最具体的功 能。软件结构(即由模块组成的层次系统)可以用层次图或结 构图来描绘，第5.4节将介绍这些图形工具。
逻辑内聚：如果一个模块完成的任务在逻辑上属于 相同或相似的一类，则称为逻辑内聚。
第 5 章 总 体 设 计
时间内聚：如果一个模块包含的任务必须在同一段 时间内执行，就叫时间内聚。
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软 件 工 中内聚主要有两类： 程
过程内聚：如果一个模块内的处理元素是相关的，而 且必须以特定次序执行，则称为过程内聚。 (使用程序流程图作为工具设计软件时，常常通过研究 流程图确定模块的划分，这样得到的往往是过程内聚 的模块)
第 5 章 总 体 设 计
如果数据流图已经细化到适当的层次，则可以直接从数 据流图映射出软件结构，这就是第5.5节中将要讲述的面向 数据流的设计方法。
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软 件 工 程
6. 设计数据库
对于需要使用数据库的那些应用系统，软件 工程师应该在需求分析阶段所确定的系统数据需 求的基础上，进一步设计数据库。 在数据库课中已经详细讲述了设计数据库的 方法，本书不再赘述。
机械系统总体设计
抽象
搜索
求总功能
总功能分解
组合
形态学矩阵 各种评价法
收敛
分解
子功能求解
2.1.1 功能
系统具有转化能量、运动或其他物理量的特性。 产品或系统特定工作能力抽象化描述。 系统输入/输出间参数或状态变化的一种抽象描述。
基本功能
必要功能 分 类
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功能的描述 ——准确、简洁、合理
一般技术系统都比较复杂，难以直接求出满足总功能的原理解。 可利用系统工程分解性原理将功能系统按总功能、分功能、…、功能 元进行分解，化繁为简，以便通过各功能元解的有机组合求得系统解。
物料 能量 信息 分功能1
功 能 分 解 模 型 Pahl和Beitz
总功能
分功能2
物料 能量 信息
分功能3 分功能4
原理方案解：
2.1.6 原理解的组合与评价方法简介
形态学矩阵：
把系统功能元和其所对应的各个解分别作为坐标，列 出“功能求解矩阵”，然后从每个功能元中取出一个 对应解进行有机组合，以构成一个系统解的方法。
相容性矩阵
评 价 方 法
选择表
多目标多级模糊综合评价法
2.1.7 功能原理设计综合实例
——露天矿开采挖掘机（1）
执行系统 传动系统 动力系统 操纵系统 支撑系统
从粗到细 从简到繁
反复多次
2.2.3 结构总体设计的原理
任务分配原理 稳定性原理 合理力流原理 自补偿原理 变形协调原理 力平衡原理 等强度原理 自增强 自平衡 自保护
2.2.4 总体参数的确定
性能参数 尺寸参数
初选总体参数 结构设计 校核确定总体参数
功能原理设计举例
——设计草坪剪草机（2）
总体设计概要设计
１）表达软件构造旳图表；
2）对逐一模块旳程序描述，涉及算法和逻 辑流程、输入／输出项与外部接口等。
二．设计体现工具
1.层次图和HIPO图
●层次图（Hierarchy Chart――HC图）表达软件 旳分层构造。层次图中旳一种矩形框代表一种模 块，方框间旳连线表达调用关系而不像层次方框 图那样表达构成关系。
一．概念和设计过程
为了有效地实现从DFD图到SD图旳映射，SD措施要 求了下列五个环节：
１．用SD措施将数据流图转换为软件构造，其过程为：
2). 事务流
这种类型至少有一条接受途径 （Reception Path）;
一种事物中心 (Transaction Center); 与若干条动作途径 (Action Path);
有关，且这些处理必须顺序执行，则称为顺序性 内聚。
7. 功能性内聚 (Functional Cohesion) 假如模块内全部成份形成一种整体，完毕单
个功能，则称为功能内聚。
功能内聚是最高旳内聚形式。
（2）.耦合（Coupling）
耦合是对一种软件构造内不同模块 之间互连程度旳度量。耦合度越弱越好。 耦合度旳强弱取决于模块间接口旳复杂 性、进入或调用模块旳位置以及经过界 面传送数据旳多少等。
概要设计旳任务
1．将系统划提成模块； 2．拟定每个模块旳功能； 3．拟定模块旳调用关系； 4．拟定模块旳界面，即模块间传递旳数据。
§４.2 软件设计基本概念
一．模块化与信息隐藏 （Modularization, Information Hiding）
1．分解（Decomposition）
设C(x)为问题x旳复杂程度,E(x)为处理x 旳工作量(时间)。 若 C(p1)>C(p2)，则E(p1)>E(p2) 实践证明： C(p1+p2)>C(p1)+C(p2) ∴ E(p1+p2)>E(p1)+E(p2) ∴ 模块化
第5章 总体设计
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设计原理（续1）
◆设计示例： “用 AND, OR, and NOT 门构
建的计算机。 ”
chip1
chip2
◆第一种设计：设计师 设计三个功能芯片
chip3
2013-7-16
上海大学计算机学院
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设计原理（续2）
◆第二种设计：每芯片一种门
2013-7-16
上海大学计算机学院
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设计原理（续3）
2013-7-16
上海大学计算机学院
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耦合（续1）
1. 内容耦合
● 一个模块直接引用另一个模块的内容 ● 示例
模块a修改模块b的语句 模块 a的分支转移到模块 b的局部标号
● 缺点
模块b的任何变化都要求变化a
2013-7-16
上海大学计算机学院
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耦合（续2）
2. 共用耦合
● 两模块存取相同的数据 ● 示例
第5章 总体设计
◆设计任务
◆设计过程
◆设计原理
◆启发规则
◆图形工具 ◆面向数据流的设计
2013-7-16
上海大学计算机学院
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总体设计的任务
◆“概括地说，系统应该如何实现？”
◆总体设计阶段的任务
●系统划分: 程序、文件、数据库、人工过程和文档等 ●设计软件的结构
每个程序是由哪些模块组成，以及这些模块相互间的关系。
2013-7-16
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内聚（续4）
4. 过程性内聚
●一个模块内的处理元素是相关的，而且必须以特定次 序执行. ●示例
Function { read part number from database update repair record on master file }
第3章 概要设计(总体设计)
5. 功能分解 为了最终实现目标系统， 为了最终实现目标系统，必须设计出组 成这个系统的所有程序和文件(或数据库) 成这个系统的所有程序和文件(或数据库)。对 程序(特别是复杂的大型程序)的设计， 程序(特别是复杂的大型程序)的设计，通常分 为两个阶段完成： 为两个阶段完成： 结构设计：确定程序由哪些模块组成， 结构设计：确定程序由哪些模块组成， 以及这些模块之间的关系； 以及这些模块之间的关系； 过程设计：确定每个模块的处理过程。 过程设计：确定每个模块的处理过程。 结构设计是总体设计阶段的任务， 结构设计是总体设计阶段的任务，过程 设计是详细设计阶段的任务。 详细设计阶段的任务 设计是详细设计阶段的任务。
通过对结构设计内容进行细化， 通过对结构设计内容进行细化，得到 软件的详细的数据结构和算法
为确定软件结构，首先需要从实现角度 为确定软件结构， 把复杂的功能进一步分解。一般说来，经过 把复杂的功能进一步分解。一般说来， 分解之后应该使每个功能对大多数程序员而 言都是明显易懂的。 言都是明显易懂的。 功能分解导致数据流图的进一步细化， 功能分解导致数据流图的进一步细化， 同时还应该用IPO 或其他适当的工具 同时还应该用IPO图或其他适当的工具简要描 IPO图 适当的工具简要描 述细化后每个处理的算法。 述细化后每个处理的算法。
§3.3 设计原理 §3.3.1 模块化
模块又称“组件” 模块又称“组件”。一般具有三个基 本属性: 本属性: 功能： 功能：描述该模块实现什么功能 逻辑： 逻辑：描述模块内部怎么做 状态： 状态：该模块使用时的环境和条件 在描述一个模块时， 在描述一个模块时，还必须按模块的 外部特性与内部特性分别描述： 外部特性与内部特性分别描述： 分别描述
§3.1
概要设计的任务
设计原理的范文
设计原理的范文设计原理是指在进行设计活动时所遵循的一些基本原则或规范。
这些原则不仅可以保证设计的科学性和合理性，还可以提高设计的效果和质量。
下面将介绍几个常用的设计原理。
首先是简约原理。
简约原理指的是在设计过程中尽量避免过多的冗杂和繁复的元素，保持设计的简洁、清晰和直观。
简约的设计可以使信息传递更加快速和准确，同时也能够提升用户的体验和满意度。
其次是一致性原理。
一致性原理要求设计中的各个元素之间保持一致的风格和规范。
一致的设计可以增加用户对界面的熟悉感和信任感，同时也可以减少用户的学习成本和操作的错误率。
一致性的设计可以体现在界面的布局、色彩、图标等各个方面，使整个设计形成一个统一的整体。
另一个重要的设计原理是重点突出原理。
重点突出原理要求在设计中突出重要的信息和功能，使其更加显眼和易于被用户注意到。
通过合理的布局、醒目的颜色或者突出的字体效果等手段，可以使重要的内容更加突出和引人注目，提升用户的使用体验和效果。
此外，还有易用性原理。
易用性原理强调设计要考虑用户的需求和习惯，使用户可以方便、快速地完成操作。
在设计中应该尽量减少用户的思考和操作步骤，提供明确的指引和反馈，以提高用户的满意度和使用效果。
最后是美观原理。
美观原理指的是要追求设计的美感和审美价值，使用户在使用中获得愉悦的感受。
美观的设计可以减少用户的疲劳感和抵触情绪，提升用户对产品的喜好和忠诚度。
在设计中可以运用艺术要素和设计原则来提升设计的美感，如色彩搭配、比例关系和平衡感等。
综上所述，设计原理是设计过程中的一些基本原则和规范，通过遵循这些原则可以保证设计的科学性、合理性和效果。
简约、一致、重点突出、易用和美观是设计中常用的几个原则，它们对于提升设计的质量和效果起着重要的作用。
《机电一体化系统设计》第7章_机电一体化系统总体设计解析
2、黑箱法求解方法
详细表达输入和输出量 黑箱法求 解 过 程 就 建立输入和输出间关系 是黑箱白 化的过程， 寻找合适的实例 步骤如图 所 示 ： 设定系统的总功能 进行总功能分解 寻找系统的功能解 评价与决策
如: 切削机床、精密测量 设备、轻工机械、包 装机械、运输机械
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例1：冲床的黑箱法表述
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结构设计是从：定性到定量，抽象到具体，粗略到精细的过程
结构设计满足的目标：保证功能、提高性能、降低成本 结构设计包括三个方面： 质的设计：定性分析构型（形状、位置关系） 量的设计：定量计算尺寸、确定材料
按比例绘制结构图
结构设计归结为三个阶段： 初步设计：主功能载体设计 详细设计：副功能载体设计，主功能载体详细设计 完善、审核设计
实施的要点：同一种功能可以用不同的技术效应来实现， 选出最佳的功能元实施原理方案，有以下途径可以参考： 参考资料、专利、产品； 利用创造性思维； 利用设计目录。
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三、功能结构图
1、三种基本功能结构类型：
•串联结构 •并联结构 •环型结构
又称顺序结构，反映分功 能时间、空间顺序或因果
关系 又称选择结构，几个分功 能作为手段共同完成一个 目的
2、内容：设计零部件形状、数量、相互空间位置，选 择材料、确定尺寸，进行各种计算校核，按比例绘制 结构方案总图，在计算时，采用优化设计、可靠性设 计、计算机辅助设计等多种现代化设计方法。
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3、步骤(如图示)：
设计任务对结构设计的要求 主功能载体初步结构设计 辅助功能载体初步结构设计 检查主辅功能结构影响及配合 详细设计主辅功能载体结构 对设计进一步修改完善 技术、经济评价 结构决策 Yes 方案确定 No
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导弹总体设计原理
导弹总体设计原理导弹是一种能够在大气层内或外飞行并能够自主或被动地攻击目标的飞行器。
其总体设计原理是基于导弹的任务需求、飞行环境和目标特性等多方面因素综合考虑而得出的。
导弹的总体设计原理包括结构设计、动力系统设计、制导系统设计和弹头设计等多个方面。
首先，结构设计是导弹总体设计的基础。
导弹的结构设计需要考虑到飞行器的气动外形、内部布局、材料选用和结构强度等因素。
在气动外形设计中，需要保证导弹在高速飞行过程中具有较小的阻力和较好的稳定性，以保证导弹能够准确地飞向目标。
在内部布局设计中，需要合理安排导弹的各个系统和设备，以确保导弹能够正常工作并具有较高的可靠性。
在材料选用和结构强度设计中，需要选择轻质高强度的材料，并进行合理的结构设计和强度分析，以确保导弹具有较好的结构强度和较轻的重量。
其次，动力系统设计是导弹总体设计的关键。
导弹的动力系统设计需要考虑到导弹的飞行速度、飞行高度、飞行距离和飞行时间等因素。
在飞行速度设计中，需要选择合适的发动机和推进剂，以确保导弹能够达到所需的飞行速度。
在飞行高度设计中，需要考虑到大气密度和飞行稳定性等因素，以确保导弹能够在不同的飞行高度下正常工作。
在飞行距离和飞行时间设计中，需要合理安排导弹的燃料和动力系统，以确保导弹能够在规定的飞行距离和飞行时间内完成任务。
再次，制导系统设计是导弹总体设计的核心。
导弹的制导系统设计需要考虑到导弹的目标探测、目标跟踪、目标识别和目标打击等功能。
在目标探测设计中，需要选择合适的传感器和信号处理设备，以确保导弹能够及时有效地探测目标。
在目标跟踪设计中，需要选择合适的跟踪器和控制系统，以确保导弹能够稳定地跟踪目标。
在目标识别设计中，需要选择合适的识别器和决策系统，以确保导弹能够准确地识别目标。
在目标打击设计中，需要选择合适的引信和引爆系统，以确保导弹能够有效地打击目标。
最后，弹头设计是导弹总体设计的重要组成部分。
导弹的弹头设计需要考虑到弹头的杀伤机理、杀伤效果和安全性等因素。
温湿度控制系统总体设计
温湿度控制系统总体设计1.系统组成(1)传感器：负责检测环境的温度和湿度值，并将数据传输给控制器。
(2)控制器：接收来自传感器的数据，并根据设定的目标值，通过控制执行器来调整环境温湿度。
(3)执行器：负责根据控制器的指令，调整环境中的温湿度。
常用的执行器包括加热器、制冷器、加湿器和除湿器等。
(4)人机界面(HMI)：提供用户与系统进行交互的界面，用户可以通过HMI设定目标温湿度值、查看当前环境温湿度等信息。
2.总体设计原则在进行温湿度控制系统总体设计时，需要考虑以下几个原则：(1)准确性：系统应具备高精度的温湿度监测和控制能力，能够满足用户的要求。
(2)可靠性：系统应具备稳定的性能和较低的故障率，能够在长时间运行中保持良好的工作状态。
(3)灵活性：用户应能够根据实际需求设定不同的目标温湿度值，并能够实现自动调整。
(4)可扩展性：系统应具备良好的扩展性，能够方便地对系统进行升级和扩展。
3.系统工作原理(1)传感器不断监测环境的温湿度值，并将数据传输给控制器。
(2)控制器接收来自传感器的数据，并与用户设定的目标温湿度值进行比较。
(3)如果当前环境温湿度值与目标值相差过大，控制器将通过控制执行器来调整环境温湿度。
(4)执行器接收到控制器的指令后，根据指令进行相应的操作，如打开加热器、启动制冷器等。
(5)当环境温湿度值接近目标值时，控制器将停止对执行器的指令，直到下次调整需要。
4.功能设计(1)设定目标温度和湿度值：用户可通过HMI设定所需的目标温湿度值。
(2)温湿度实时监测：系统能够实时监测环境温湿度值，并将数据显示在HMI上。
(3)自动控制：系统能够根据目标值自动调整环境温湿度，保持在设定的范围内。
(4)报警功能：当环境温湿度超出设定的范围时，系统能够发出警报，提醒用户注意。
(5)数据记录和分析：系统能够记录环境温湿度的变化，并提供数据分析功能，帮助用户了解环境变化趋势。
5.硬件设计6.软件设计温湿度控制系统的软件设计主要包括控制算法的实现和人机交互界面设计。
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总体设计的主要设计原理
一、引言
总体设计是指对系统或产品进行整体构思与规划的阶段，它是项目成功的关键。
在总体设计过程中，确定系统的整体结构、功能划分和模块组织，以及处理系统的关键问题和技术难点。
本文将探讨总体设计的主要设计原理，帮助读者理解总体设计的核心思想和方法。
二、总体设计的重要性
总体设计是项目的基础，它直接影响项目的质量、成本和效益。
正确的总体设计可以提高项目的稳定性、可维护性和可扩展性，降低开发风险和成本。
总体设计决策的不合理或不完善可能导致系统功能不完备、性能不满足需求、代码质量低下等问题。
三、总体设计原则
1. 模块化设计原则
模块化设计是将系统功能划分为相互独立的模块，每个模块都有明确的接口和职责。
模块化设计的原则是高内聚、低耦合，即模块内部功能紧密相关，模块之间的交互尽量少。
这样可以提高系统的可维护性和可扩展性，同时也方便测试和调试。
2. 分层设计原则
分层设计是将系统划分为多个层次，每个层次都有明确的职责和功能。
通常可以分为展示层、业务层、数据访问层等。
分层设计的原则是上层调用下层，每层只关注自己的职责和功能。
这样可以提高系统的可维护性和可扩展性，也方便团队的协作开发。
3. 接口设计原则
接口设计是模块间的约定，它定义了模块的功能、输入和输出。
接口设计的原则是简单、稳定和易于使用。
接口应该尽量设计成简单易懂的形式，对于不同的模块应该有明确的输入输出约定，以保证系统的稳定性和兼容性。
4. 可扩展性设计原则
可扩展性是指系统能够在不改变核心结构和功能的情况下方便地进行功能扩展。
可扩展性设计的原则是开闭原则、依赖倒置原则和单一职责原则。
开闭原则要求系统对扩展是开放的，对修改是关闭的；依赖倒置原则要求依赖抽象而不依赖具体实现；单一职责原则要求每个模块只负责一项职责。
5. 性能设计原则
性能设计是指通过优化算法、数据结构和资源利用来提高系统的性能。
性能设计的原则是合理利用硬件资源、减少资源占用和优化算法。
可通过缓存、并行处理、异步调用等方式来提高系统的并发性和响应性，以满足用户对系统性能的要求。
四、总体设计的过程
1. 需求分析
需求分析是总体设计的基础，它从用户的角度出发，确定系统的功能、性能和接口要求。
需求分析的过程包括需求收集、需求分析和需求确认。
通过需求分析，可以明确系统的边界，以及模块的功能和接口。
2. 架构设计
架构设计是总体设计的核心，它确定系统的整体结构、分层划分和模块组织。
架构设计的过程包括系统需求分解、模块划分和模块接口设计。
通过架构设计，可以明确系统的模块组织，以及模块之间的关系和接口。
3. 详细设计
详细设计是对系统的模块进行进一步的细化和规范化。
详细设计的过程包括模块的接口设计、数据结构设计和算法设计。
通过详细设计，可以明确每个模块的职责和功能，以及数据的存储和处理方式。
4. 接口设计
接口设计是各个模块之间的约定，它定义了模块的功能和输入输出。
接口设计的过程包括接口的定义、接口的文档说明和接口的规范化。
通过接口设计，可以明确每个模块的输入输出需求，保证模块之间的协作正确进行。
5. 性能设计
性能设计是对系统的性能进行优化，以提高系统的响应速度和资源利用率。
性能设计的过程包括算法优化、数据结构优化和并行处理优化。
通过性能设计，可以提高系统的并发性和响应性，以满足用户对系统性能的要求。
五、总结
总体设计是系统开发的关键，它直接影响项目的质量和效益。
本文介绍了总体设计的主要设计原理，包括模块化设计、分层设计、接口设计、可扩展性设计和性能设计。
这些原理在总体设计过程中起到重要的指导作用，并帮助开发团队制定合理的总体设计方案。
通过合理的总体设计，可以提高项目的稳定性、可维护性和可扩展性，降低开发风险和成本。