概念与需求分析阶段是整个项目的起点。此阶段需明确模拟器的核心目标，例如用于医疗培训、科研实验或教学场景。同时，需收集用户需求，包括目标受众的使用场景、期望的功能特性（如模拟不同呼吸病理状态、可调节的参数范围等）。技术选型在此阶段也至关重要，需评估现有技术方案，选择适合的传感器（如流量传感器、压力传感器）、微控制器、通信模块等，确保技术方案的可行性与成本效益。
硬件系统设计
硬件设计是模拟器物理实现的基础。首先进行电路设计，包括主控电路、传感器接口电路、电源管理电路等，需考虑电路的稳定性、抗干扰能力以及功耗控制。其次，机械结构设计需满足模拟呼吸动作的机械需求，例如通过气动或电机驱动系统实现胸腔的模拟运动，或通过流体系统模拟气道阻力变化。此外，还需设计外壳结构，确保设备的安全性与便携性，同时符合人体工程学设计。
软件系统开发
软件系统开发分为控制算法开发与用户界面设计两部分。控制算法是模拟器的核心，需实现呼吸参数的实时调节与反馈，例如根据预设的呼吸模式（如正常呼吸、哮喘发作、肺气肿等）生成相应的流量、压力曲线。算法需具备高精度与实时性，以准确模拟真实呼吸生理过程。用户界面设计则需直观易用，允许操作者设置参数、监控实时数据、记录实验结果，并提供数据导出功能。
原型制作与集成
原型制作是将硬件与软件系统整合的关键步骤。首先组装硬件组件，连接电路、传感器、机械结构，确保各部分功能正常。随后，将软件系统加载到主控设备上，实现硬件与软件的初步集成。此阶段需进行基本功能测试，验证硬件与软件的协同工作能力，例如传感器数据能否准确传输至软件系统，控制算法能否根据输入参数调整输出。
测试与验证
测试与验证阶段旨在全面评估模拟器的性能与可靠性。功能测试包括验证所有预设功能是否正常工作，如不同呼吸模式的切换、参数调节的响应速度等。性能测试则关注模拟器的精度与稳定性，例如在不同负载条件下，呼吸参数的波动范围是否符合要求。安全测试需检查设备是否存在潜在风险，如电气安全、机械安全等，确保设备使用过程中的安全性。
优化与迭代
优化与迭代是基于测试结果对模拟器进行持续改进的过程。对于测试中发现的问题，如控制算法的精度不足、硬件的稳定性问题，需针对性地进行优化。例如，通过调整算法参数提高精度，或更换元器件提升硬件稳定性。同时，根据用户反馈调整设计，例如优化用户界面，增加新的功能特性，以提升模拟器的实用性与用户体验。
