1. 設計目標：
加固筆記本設計目標是優選工業級嵌入式主板和優質商用顯示屏在保證其電氣技術指標的前提下，進行抗振隔沖設計、熱設計、電磁兼容、安全性、電源適應性等方面的加固設計，使其達到在惡劣環境下可正常使用的要求。
2. 要求達到技術指標
2.1環境指標
工作溫度： -40℃～+55℃；
存貯溫度： -55℃～+70℃；
濕 熱： 溫度為40±2℃，相對濕度為95％±3％；
振 動： 工作狀態下10Hz～55Hz限幅0.075mm，
55～500Hz，加速度1.0g；
非工作狀態下10Hz～55Hz限幅0.15mm，
55～500Hz，加速度2.0g；
電磁兼容性： 符合GJB151A-97有關規定；
安 全 性： 符合GJB367.1-1987中的1.8的有關規定；
2.2性能指標
CPU： Pentium M 1.6 GHz以上
內存： 512M
硬盤： 40G
顯存： 64MB共享顯存
液晶類型： 12" TFT LCD
分 辨率： 1024×768
接口： 2個USB 、1個串口、1個并口、1個CRT接口
1個CAN接口
電 源： AC115V 400Hz 或DC 27V
3. 加固設計方案
3.1 硬件選型
根據加固筆記本的環境及性能要求，結合我們以往同類產品的加固經驗并經過多方調查與研究，我們計劃選用寬溫型工業級嵌入式低功耗主板、寬溫電子硬盤以及優質寬溫液晶顯示屏來組成加固筆記本的硬件平臺。其主要性能指標如下：
主 板： 寬溫型5.25英寸嵌入式主板，支持“迅馳”技術
C P U： Pentium M 1.6 GHz
內 存： 512M
硬 盤： 電子盤 16GB
顯 示卡: 主板集成，共享顯存64MB
接 口： 4個 USB 2.0、1個并口、1個串口
擴 展槽： 1個32位PCI擴展槽
操作系統： 支持DOS、Windows、Linux
液晶類型： 12" TFT LCD
分 辨率： 1024×768
鍵盤鼠標： 87鍵防水鍵盤含鼠標
3.2電源適應性設計：
根據要求，加固筆記本需要能夠在僅提供直流+27V和交流115V 400Hz的情況下工作。考慮到加固筆記本體積小巧、便攜的特點，我們計劃為加固筆記本采用直流供電方式，輸入電壓DC +27V。為使其適應交流115V供電方式，再為其配備一款專用的AC/DC適配器。這樣提供直流電時直接接入即可，提供交流電時只需先連接AC/DC適配器即可。
3.2 熱設計
加固筆記本主要發熱部件為CPU，因此我們有針對性的選擇了支持“迅馳”CPU的主板。Pentium M（“迅馳”）CPU為Intel專為移動領域設計的CPU，其具有功耗低、發熱量小、執行效率高的特點。
盡管選用了低功耗的CPU，但由于筆記本本身體積小巧，機箱內空間有限還是不利于CPU的散熱。因此，我們計劃采用傳導、對流及輻射多種方式相結合的手段進行散熱處理。一方面加大CPU散熱器面積增加其輻射散熱面，其次把散熱器與機殼相連接使熱量能夠通過傳導來散發，另一方面還要合理布置機內風道，進行強制排風散熱。
由于設計要求筆記本的工作溫度最低為-40℃，這對筆記本的主板、硬盤、顯示屏均影響非常大。我們選用了寬溫電子硬盤其工作溫度為-45℃～+80℃，首先解決硬盤的低溫問題；所選用的工控主板為寬溫型主板，其標稱的工作溫度為-30℃～+55℃。經測試-40℃可正常工作，為保證其在低溫下穩定可靠的工作還需采取低溫加熱措施，使局部環境溫度在較短時間內達到板卡可正常工作的溫度范圍；我們選用了寬溫的液晶器件，其標稱的工作溫度范圍為-10℃～+55℃。為了使液晶顯示屏在低溫下正常啟動并獲得較好的顯示效果一方面要在液晶屏后部進行加熱另一方面要在顯示屏前面用加熱玻璃進行加熱，使液晶屏在最短的時間內達到最好的顯示效果。根據以往經驗預熱時間約為8分鐘左右。
為滿足以上高溫散熱低溫加熱措施的有效實施和控制，我們設計了專用的溫度控制模塊來進行自動控制。
3.4 抗振隔沖設計
抗振隔沖設計也是筆記本加固的一個主要工作。印刷電路板及液晶顯示屏均為抗振隔沖設計的要點。
對于電路板我們采用壓板與導向支柱連接，多點支撐固定，提高其固有頻率減小共振來保證其抗振隔沖性能，對板上體積較大器件進行粘膠處理，以吸收振動沖擊過程中的應力；對于液晶屏的抗振隔沖，我們多年來在加固液晶顯示器方面已經積累了很多經驗，因此我們將沿用以往行之有效的“有限浮動連接”方式進行抗振隔沖設計。
3.5 電磁兼容設計
我們計劃采用抑源、屏蔽、接地等多種手段綜合運用來提高加固筆記本的電磁兼容性。主要措施有：選用軍用電源濾波器、I/O接口盡量使用航空連接器、機箱接縫處使用導電橡膠材料進行填充、機箱通風口安裝波導材料屏蔽、機箱內合理布線可靠接地，對重要信號線束加裝磁環濾波。
3.6 安全性設計
對于加固筆記本的安全性，我們充分考慮加固筆記本在惡劣環境條件下使用的特點，在保證加固筆記本技術性能和環境適應性的前提下，吸收借鑒商用筆記本的設計優點，在設計中貫徹人機工程設計要素，采取機箱棱角處適當倒角、合理設計把手的機械強度、合理布置鍵盤鼠標位置、增加轉軸阻尼、合理設置顯示屏旋轉角度、合理布置機內線束可靠接地等措施來保證加固筆記本具有易用、舒適、安全的特點。
3.7 電池的考慮
設計要求配備一塊電池以保證加固筆記本在無外接電源時也可工作。根據以往經驗電池在低溫下電能消耗極快，溫度過低的時候還會出現無輸出的故障，而且嚴重影響電池的壽命。因此，我們建議后備電池與加固筆記本分體設計。將電池單獨設計為一個便攜電池盒，其輸出電壓為DC +21.6V(加固筆記本輸入電壓為+18V～+36V)，可通過電纜直接接入加固筆記本的直流電源輸入接口為筆記本供電。
3.8 結構設計
加固筆記本整機結構形式設計“上翻”式，即顯示屏向上翻起的打開方式。
整機分為兩部分，上部為顯示機箱，下部為計算機機箱。把手、航空接插件等均安裝于計算機機箱。整機外形尺寸約為：390（W）×320（D）×100（H），機箱采用鋁合金精密機械加工而成，總重量小于12.5Kg，外形效果見圖1。
