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開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇控制軟件設計論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：DSP，DDS，無線電引信，干擾波形
1 引言
隨著引信技術的發展，引信體制也在不斷豐富，引信信號的波形也從最簡單的單頻連續波，到調頻信號和脈沖信號，再到偽隨機碼調制信號經歷了重大變化。無線電引信干擾波形發生器的功能就是模擬各種引信信號的波形。論文參考網。本文的設計就是在這個研究背景下提出的。以DSP芯片和DDS芯片為核心所設計的干擾波形發生器，具有實時性好、波形豐富、易于控制等特點。
2 DSP、DDS芯片簡介
2.1 AD9854芯片
AD9854是AD公司推出的一種專用直接數字合成（DDS）電路，它自帶單頻、CHIRP、FSK、BPSK等五種工作模式，在此基礎上借助片上高速比較電路和高速數控電路，可以產生目前引信使用大多數引信信號波形。AD9854的內部功能方框圖如圖1所示，它的主要特點如下：
l內部集成兩個高性能12位D/A變換器、兩個48位頻率寄存器、兩個14位相位寄存器、12位幅度調制數字乘法器、超高速比較器和4到20倍參考時鐘乘法器；
l3.3V單電源供電、多重低功耗處理、最高300MHz系統時鐘頻率、窄帶雜散83dB、寬帶雜散56dB（寬帶雜散隨著頻率增高而降低）；
l內置單頻、FSK、RAMPED FSK、CHIRP、BPSK五種工作方式，支持幅度調制和成形開關鍵控功能。
圖1 AD9854內部功能方框圖
2.2TMS320F2812芯片
TMS320F2812是工業界首批32位的控制專用、內含閃存以及高達150MIPS的數字信號處理器，具有強大的控制和信號處理能力，能夠實現復雜的控制算法。TMS320F2812片上整合了Flash存儲器、快速的A/D轉換器、增強的CAN模塊、事件管理器、正交編碼電路接口、多通道緩沖串口等外設，使用戶可以以最便宜的價格開發高性能數字控制系統。TMS320F2812功能和資源相當豐富，其特點可以歸納如下：
l采用高性能的靜態CMOS技術；
l先進的仿真調試功能；
l豐富的片上存儲器資源；
l靈活的時鐘和系統控制；
l功能強大的片上外設；
l12位數模轉換模塊（D/A）；
l高達56個可配置通用目的I/O引腳，保留通用外部標志XF；
l三個外部中斷，外設中斷擴展模塊（PIE）支持45個外設中斷。
3 干擾波形發生器的硬件設計
采用TMS320F2812芯片作為本系統的主控制器，用該芯片實現對AD9854的控制，產生所需信號波形。以TMS320F2812和AD9854為核心，構建的系統功能結構框圖如圖2所示。論文參考網。信號的參數由PC機設置，通過串口發送到TMS320F2812中，TMS320F2812收到參數后控制AD9854輸出干擾波形，經過濾波器后輸出。
圖2 系統硬件結構圖
本設計中AD9854采用并口形式訪問。TMS320F2812與AD9854的接口示意圖如圖3所示。
圖3 TMS320F2812與AD9854的接口
4 干擾波形發生器的軟件設計
4.1系統軟件設計
本系統軟件程序的設計采用目前國際上流行的、通用高級程序設計語言—C語言；系統軟件的開工具主要采用CCS 2000。本系統的軟件的構成如圖4所示。主要由系統軟件、PC機控制軟件和波形產生軟件三部分組成。系統軟件包括系統的初始化程序及所有硬件設備的驅動程序兩部分；PC機控制軟件的任務是接收用戶輸入的波形參數，轉換成AD9854的控制字形式，然后傳送給DSP；波形產生軟件包括DSP控制相關硬件產生所需波形的程序和DSP產生波形數據并控制DA產生波形的軟件兩部分。
圖4 無線電引信干擾波形生成系統軟件系統構成
軟件系統的工作流程如圖5所示，具體工作過程是：上電后首先完成DSP的復位，DSP發出控制信號初始化DDS芯片，同時對LCD進行初始化。論文參考網。然后查詢主控PC機是否發出有參數設置信息的指令信號，如果沒有則繼續查詢；如果有則接收指令信號，并判斷需要產生信號的類型，DSP據此將主控PC設置的參數信息發送到DDS芯片中或調用DSP程序，同時DSP運行數據信息在液晶顯示器上顯示出來。最后，DSP的計算數據經DDS的可控DAC后的輸出或DDS的輸出，經過濾波器后產生需要的引信干擾波形。
圖5系統軟件工作流程
4.2 三角波調頻信號波形的產生程序設計及調試結果
在產生三角波調頻信號的過程中，AD9854選擇控制RAMPED FSK工作模式,DSP對AD9854的控制流程如圖6所示。
對DSP控制AD9854產生三角波調頻波形軟件進行調試，產生的波形比較理想。圖7是三角波調頻信號在10MHz-30MHz的頻譜，圖中顯示的頻譜穩定，說明所設計的系統能很好的實現三角波調頻。
圖7 三角波調頻信號頻譜
5 結束語
本文所設計的無線電引信干擾波形發生器，在通用的硬件平臺中，應用不同軟件模塊，能產生形式多樣、波形復雜的干擾波形，所設計的無線電引信干擾波形發生器不僅能干擾多種體制的無線電引信，而且在引信研制生產的過程中，可以利用該系統作為試驗設備，來檢驗引信的性能指標是否滿足要求。因此，該設備具有較大的生產應用價值。
參考文獻
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本文基于OPC技術，通過VB 結合sql server等相關軟件完成了一套工業現場異構系統集成軟件的開發。通過本軟件可以有效的將工業現場中不同的OPC server設備間的數據轉存到數據庫中，從而實現了工業現場之間異構系統的集成。利用本軟件可以有效的降低企業異構系統集成的成本，提高了企業的工作效率，同時為將來工業現場遠程監控提供了一個很好的平臺。
【關鍵詞】異構系統 集成 OPC VB SQL Server
1 引言
隨著計算機技術的高速發展，在工業現場領域，一套工業控制系統可能會選用很多不同公司的控制設備來集成一個系統，但由于標準不同，開發者必須對系統的所有設備都編寫對應的驅動，這無疑加大了開發的難度，同時由于驅動程序不同，使得不同設備之間通訊的時候容易造成數據擁堵，降低了系統的穩定性。
而OPC技術的出現可以有效的解決存在這些問題。OPC技術為各種軟硬件廠商之間提供了明確的分工，軟件廠商只需針對相應的接口進行編程，就可連接不同的設備。同時硬件設備廠商只需在設備中提供符合OPC規范的接口即可。這樣極大提高了設備之間的互操作性。有效的解決了工業現場異構系統的集成問題。
2 系統整體結構
為了解決工業現場異構系統的集成，本文利用VB 6.0 開發了一套基于OPC技術的工業現場異構系統集成軟件，該系統整體結構如圖1所示，通過VB編寫的客戶端軟件，可以將符合OPC規范的不同設備之間的數據都存儲到數據庫中，從而有效的完成了工業現場異構系統之間的數據的集成。
3 軟件的設計及實現
3.1 軟件的設計
本軟件設計的重點是如何利用VB來實現讀取OPC server中的數據，并將讀取到的數據轉存到數據庫中。
3.2 軟件的實現
3.2.1 OPC 技術原理
本軟件設計主要是開發OPC 客戶端軟件，而OPC 服務器端一般通過相應的組態軟件來實現。對于OPC服務器通常有兩種訪問接口，一種是OPC自定義接口，一種是OPC自動化接口。OPC自定義接口一般用c或者c++等程序來編寫。而OPC自動化接口主要采用VB或dephi等軟件來編寫。實際應用中，并不是所有的OPC服務器都提供自動化接口，如果要采用自動化接口，需要對自定義接口進行進一步的封裝，使其成為自動化接口，本次軟件設計中，采用的是OPC自動化接口完成對OPC Server的訪問。
3.2.2 利用VB 編寫OPC 客戶端的原理和代碼
使用VB編寫OPC客戶端的原理主要是通過創建OPC服務器對象，然后進行連接。進而創建OPC的組對象，在組對象中添加OPC數據項標簽，在OPC數據項標簽中進行數據的讀寫。
其中對數據項標簽的讀寫又分為異步和同步兩種方式。在本次軟件設計中，由于為了提高效率，因此采用同步的方式來讀取數據。
相關代碼的實現：
（1）連接OPC服務器。
Dim MyOPCServer As OPCServer ‘定義服務器對象變量MyOPCServer
Dim MyOPCGroup As OPCGroup ‘定義OPC組對象變量MyOPCGroup
Set MyOPCServer = New OPCServer
MyOPCServer.Connect " OPCServer.WinCC.1" ‘連接OPC服務器
（2）添加OPC組對象。
Set MyOPCGroup="MyOPCServer".OPCGroups.Add（"Group1"）
‘添加OPC組對象
MyOPCGroup.IsSubscribed= True‘設置該組數據為后臺刷新
MyOPCGroup.IsActive = True‘設置該組為激活狀態
MyOPCGroup.UpdateRate=1000‘設置數據刷新時間為1000
（3）添加數據項。
Dim ItemIDs（） As String
Dim ClientHandles（） As Long‘客戶端句柄
Dim ServerHandles（） As Long‘服務器端句柄
Dim Errors（） As Long
Dim i As Long
ItemCount=4
ClientHandles（i） = I
…………………..
MyOPCGroup.OPCItems.AddItems ItemCount， ItemIDs， ClientHandles， ServerHandles， Errors‘添加數據項操作
（4）同步數據讀寫。
……………………
MyOPCGroup.SyncRead OPCCache， ItemCount， ServerHandles， ReadValue， Errors‘同步讀數據
MyOPCGroup.SyncWrite ItemCount， ServerHandles， valuess， Errors‘同步寫數據
（5）斷開OPC服務器。
MyOPCServer.OPCGroups.RemoveAll‘移除所有OPC Group
Set MyOPCGroup = Nothing
MyOPCServer.Disconnect‘斷開連接
3.2.3 利用vb的ADO技術進行數據的轉存
在VB 6.0主要利用ADO技術來完成對數據庫的訪問，在VB 中如果想使用ADO技術首先應該創建該對象，然后通過對相關控件屬性的設置即可進行數據庫的連接。相關的核心代碼為：
Private Sub Command7_Click（）
Dim Value1 As Variant， Quality As Variant， TimeStamp As Variant
……………………………………
Form7.Adodc1.Recordset.Fields（"采集值1"） = Value1
Form7.Adodc1.Recordset.Fields（"采集值2"） = Value2
Form7.Adodc1.Recordset.Fields（"采集值3"） = Value3
Form7.Adodc1.Recordset.Fields（"采集值4"） = Value4
Form7.Adodc1.Recordset.Fields（"采集時間"） = TimeStamp4
Form7.Adodc1.Recordset.Update
Form7.Adodc1.Refresh
………………………………..
End Sub
4 結論
在工業現場領域中，OPC的作用已經越來越重要。它給硬件和軟件提供商提供了一套標準，本次軟件的設計正是基于這一標準，成功的利用vb開發一套OPC客戶端軟件，可以有效的將不同系統中OPC服務端的數據轉存到數據庫中，從而為工業現場異構系統之間數據集成提供了可能。
眾所周知，工業現場正在向信息化和網絡化發展，而企業對工業現場的遠程監控的需求越來越多，而本次軟件的設計，已經將異構系統之間的數據很好的轉存到了數據庫中，這就為將來工業現場異構系統之間的遠程監控提供了一個很好的平臺。
參考文獻
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作者單位
摘要： 針對單晶等徑生長過程中主要是對系統的溫度和晶體測徑環節的控制，介紹了一種基于模糊控制與PID算法的CZ法單晶等徑生長控制系統。詳細闡述系統的組成，重點介紹系統采用雙閉環串級控制。最后通過仿真測試，結果表明，該系統具有對現場溫度、單晶直徑等參數的合理控制和調節功能，能夠有效地改善系統控制性能。
關鍵詞： 直拉法（CZ法）；等徑生長；模糊PID ；仿真
0引言
CZ法即直拉法，是目前制備晶體人們普遍采用的一種方法。由于單晶等徑生長控制的關鍵是單晶棒，所以當忽略一些干擾因素時，單晶等徑生長主要受到溫度和單晶生長速度影響。系統若處于恒溫狀態下時，只通過單晶生長速度控制單晶直徑，單晶外形能夠保證，但晶體生長速度的變化就會影響單晶微觀質量。反之，系統處于恒速狀態下時，如果只通過溫度調節來控制單晶直徑，此時系統就變為一個緩慢時變、帶有隨機擾動的非最小相位系統，系統很難實現自動控徑。本文介紹一種將模糊控制和PID控制算法相結合，采用串級雙閉環回路，實現對晶體生長過程的溫度與單晶直徑的控制，其系統簡單、可靠，易于控制。
1控制系統方案及構成
1.1 控制系統方案模糊控制是通過模仿人的思維方式和控制經驗來實現控制的一種新的控制方法。它不依賴于控制對象的數學模型，通過對模糊信息的處理可以對復雜的控制對象實施良好的控制，而且模糊控制具有良好的魯棒性，即當對象的參數或結構有一定程度變化時仍然可以保持較好的控制性，它最適合用于非線性系統或當輸入及操作描述存在著不確定性關系的系統。而PID控制是目前應用最為廣泛的控制規律，根據偏差的比例（P）、積分（I）、微分控制（D）進行控制。在實際運用和理論上分析都表明，運用這種控制規律對許多工業過程進行控制時，都能得到滿意的效果。
由于CZ法單晶等徑生長系統中影響晶體等徑生長的因素較多，例如：坩堝的溫度、提拉速度等，這些因素之間的關系是模糊的、不確定的，若單純采用模糊控制，實驗證明在線辨識結果不一定有效；若采用PID控制，實驗得出不僅控溫精度低，而且系統自適應能力較差。為了達到較高的精度，必須將模糊控制與PID控制算法相結合，綜合二者優點，系統選用模糊PID控制器。
1.2 基本構成本文論述CZ法單晶等徑生長模糊控制系統由直徑調節器、溫度調節器以及稱重測徑系統三部分組成，系統結構圖如圖1所示。其中直徑調節器是系統的控制核心，它可按用戶需求直接設定單晶直徑，并通過人機界面進行現場監視，方便用戶操作；溫度調節器又稱控溫儀，采用歐陸818P溫度控制器，該控制器內部為一智能的PID調節，與熱電偶配合使用進行測溫，測得的數據通過A/D轉換單元轉換為數字量，并利用系統軟件對其進行處理，同時輸出控制指令和數顯指令，完成整個測控系統的中央處理功能；稱重測徑系統具有獨立數據采集功能，采用簡單模糊控制器，利用單片機結合現場采集的直徑數據與用戶設定的直徑比較，產生偏差按照模糊PID控制算法計算出實時控制量即輸出量，再以此控制量通過D/A轉換電路改變輸出驅動信號調節晶體的提拉速度與堝升速度，使單晶直徑逐步達到用戶設定的直徑值。
2控制系統設計
2.1 控制回路組成CZ法單晶等徑生長控制系統中采用雙閉環串級控制系統結構。如圖2所示。系統設計為雙閉環回路中主控制回路由直徑調節器、副控制回路、晶體、測徑單元組成；副控制回路由溫度調節器、加熱器、單晶爐、測溫單元組成。其中把單晶直徑作為主被控對象，單晶爐溫度作為副被控對象；直徑調節器作為主調節器，溫度調節器作為副調節器。
2.2 控溫回路CZ法單晶等徑生長過程主要考慮因素之一是溫度控制，基本原理是由所測溫度與設定溫度校正曲線的溫度比較產生偏差信號作為模糊PID控制器的輸入，根據不同時刻的采樣點得到的偏差或偏差變化作為輸入變量，對系統被控對象參數K，T，?子，進行在線整定，輸出值可改變單晶爐溫度達到控徑的目的，同時也限制了單晶提拉速度的引起大范圍波動與變化，用來補償由于單晶長度生長變化而引起單晶爐中固、液體交界面熱穩態發生的變化。
在系統設計過程中將副控制回路設計成一個控溫系統，此時輸入就作為直徑調節器的輸出，而輸出的單晶爐溫度將對主被控對象單晶直徑產生直接作用。如圖3所示。在副控制回路中，對于單晶爐的溫度結構參數易變不易確定，通過純理論計算過程較為復雜，但采用仿真實驗方法進行測試就顯得比較方便。實驗時把單位階躍電壓信號即給定信號作為單晶爐的輸入，相當于單晶爐溫度突然變化的情況，通過仿真軟件測出單晶爐輸出溫度變化的過渡曲線。
3軟件設計
本系統邏輯控制軟件主要由單片機選用Intel公司的16位單片機80C196KC實現，采用模塊化結構設計。系統程序包括主程序和中斷子程序。其中主程序由初始化程序、A／D采樣子程序、鍵盤掃描子程序、模糊PID控制子程序等部分組成。系統主程序流程圖如圖3所示。初始化主要完成晶體輻射及熱傳導過程中系統各部件的初始化和自檢。鍵盤掃描和控制算法等子程序利用80C196KC豐富的中斷資源，在外部中斷和定時器溢出中斷子程序中完成溫度和直徑控制。與上位機的串行通信采用80C196KC自帶的UART硬件傳輸中斷，以滿足數據雙向傳輸的異步性和實時性要求。
模糊控制PID算法子程序包括輸入量的模糊化、模糊化計算、輸出量的解模糊化三部分。由于模糊集采用非線性分類，所以對輸出量KP、TI、TD進行線性劃分。系統對具體參數設置后，形成PID控制器的參數KP、TI、TD的調整規則表，并對其進行在線調整。最后使用加權平均法對在線已經調整好的這三個參數進行解模糊。（圖4）
4實驗結果
系統通過強大功能的仿真軟件MATLAB實驗測試，在Simulink的環境下搭建非線性模塊，當搭建好后再對系統進行直接仿真，測試表明：該控制系統將晶體單晶等徑生長過程的溫度控制與晶體提拉速度完美結合，所生長出的單晶直徑達到用戶要求，而且單晶的等徑控制精度可達±1mm、±1.2mm等等。系統不僅穩態精度明顯提高，而且具有良好的動態性能和靈活性。
5結語
本文針對單晶等徑生長過程，分析了影響單晶生長的因素，控制策略是結合模糊控制與PID控制的優缺點，并確定系統選用模糊PID算法，設計了一個模糊控制與PID控制算法相結合的單晶等徑生長控制系統。系統采用雙閉環串級控制其控制是在常用單回路的基礎上增加了由溫度調節器、坩堝加熱器以及測溫單元組成的副控制回路，并且通過實驗測試，可有效地實現了單晶等徑生長控制，系統能夠達到較高的穩態精度。
參考文獻：
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開題報告填寫要求
1.開題報告(含“文獻綜述” )作為畢業設計(論文)答辯委 員會對學生答辯資格審查的依據材料之一。此報告應在指導教師指 導下，由學生在畢業設計(論文)工作前期內完成，經指導教師簽 署意見及所在專業審查后生效。 2.開題報告內容必須用黑墨水筆工整書寫或按此電子文檔標 準格式(可從教務處網頁上下載)打印，禁止打印在其它紙上后剪 貼，完成后應及時交給指導教師簽署意見。 3. “文獻綜述”應按論文的格式成文，并直接書寫(或打印) 在本開題報告第一欄目內， 學生寫文獻綜述的參考文獻應不少于 10 篇(不包括辭典、手冊) ，其中至少應包括 1 篇外文資料;對于重 要的參考文獻應附原件復印件，作為附件裝訂在開題報告的最后。 4.統一用 A4 紙，并裝訂單獨成冊，隨《畢業設計(論文)說 明書》等資料裝入文件袋中。
畢 業 設 計(論 文)開 題 報 告
1.文獻綜述： 結合畢業設計 (論文) 課題情況， 根據所查閱的文獻資料， 每人撰寫 2500 字以上的文獻綜述，文后應列出所查閱的文獻資料。 軟件項目開發管理系統
進入二十一世紀這個信息爆炸的時代，人們的各種觀念開始發生驚天巨變，各行 業也開始轉向信息化。而隨著Internet的普及與發展、隨著電腦及網絡技術的大范圍 應用，信息技術、網絡技術、計算機技術等都在不同領域得到了飛速的發展。隨著IT 產業的不斷膨脹，各種各樣的軟件項目被飛快的開發出來。各種應用軟件，各類實施 項目不斷被推出，在世界高速發展的今天，在各類軟件項目層出不窮的今天，如何規 范的，系統的，安全的，高效的管理好各類軟件項目，成為了當前各軟件項目開發公 司的最大難題。要想去逐步解決這些問題，則需要應用到軟件項目開發管理系統。 軟件項目開發是一件非常復雜的工作，他需要各種軟件開發人員投入到這個開發 大軍來，相互協調配合，相互提升。而對眾多的軟件公司或開發團隊來說，有效的管 理和控制軟件項目是非常重要的。為了給這一復雜而重要的工程帶來可操作性的簡便 和準確的數據信息。Software Projects Exploitation Management System就是為著 這一目的開發出來的。 軟件項目管理系統主要用來幫助軟件公司架構規范的軟件項目開發管理過程(項 目計劃管理、監督與跟蹤、需求管理、測試管理、缺陷管理…)包括： 1、幫助軟件公司進行有效的項目數據度量管理(針對SEI CMM3/CMMI3的標準) ; 2、幫助各軟件公司長效實施組織過程體系規范(ISO9001、SEI CMM/CMMI) ; 3、幫助軟件公司建立項目過程數據庫和知識庫等。故本綜述分別從基于B/S模式 數據庫的設計方法、分析，設計對軟件項目管理系統進行綜述。 4、提高過程透明度，加強對項目的監督和管理(針對項目的進度、成本、質量、 資源、活動等) ; 5、支持軟件公司的多級管理模式，包括：企業高層、質量部、項目經理、程序員; 6、支持項目組內、異地的開發組間、異地的客戶與組間的協同工作模式，突破地 域障礙; 關健詞：數據庫軟件、軟件工程、C/S模式、B/S模式、JAVA 關健詞
數據庫技術是數據管理的技術，是計算機科學的重要組成部分。最近幾年來，數 據庫技術發展越來越快，在多種應用領域對數據管理的需求越來越多，數據庫技術的 重要性已不斷的被更多的人所熟知。數據庫技術是數據管理的技術，它也是計算機科 學的重要組成部分目前，不僅在大、中、小、微各種機型上都配有數據庫管理系統， 各行各業的信息系統，甚至是國際互聯網上的信息系統都離不開數據庫的支持。因此， 數據庫已成為信息社會的重要基礎設施。 從計算機技術和數據庫的發展過程來看，計算環境和數據庫技術基本保持著一種 同步發展的狀態。現階段最具有發展潛力的就是基于 B/S 模式或者基于 C/S 模式的數 據庫. 數據庫管理系統(DBMS)可以定義為:“ 數據庫管理系統是用于管理數據的計算 機軟件。數據庫管理系統使用戶能方便地定義和操縱數據，維護數據的安全性和完整 性，以及進行多用戶下的并發控制和恢復數據庫。隨著 B/S 模式與 C/S 模式數據庫的 發展，數據庫系統也出現了嵌入式數據庫系統和移動數據庫系統。嵌入式移動數據庫 可以定義為：嵌入式移動數據庫系統是支持移動計算或某種特定計算模式的數據庫管 理系統，數據庫系統與操作系統、具體應用集成在一起，運行在各種智能型嵌入設備 或移動設備上。目前這已經成為一個十分活躍的研究和應用領域——嵌入式移動數據 庫或簡稱為移動數據庫(EMDBS) 。 其中 C/S(客戶機/服務器)結構，即大家熟知的客戶機和服務器結構。它是 軟件系統體系結構，通過它可以充分利用兩端硬件環境的優勢，將任務合理分配到 Client 端和 Server 端來實現。實質就是客戶端運行應用程序，并向服務器數據庫發 送 SQL 請求及取回結果;服務器數據庫偵聽基于 TCP/IP 的網絡，響應請求并返回 處理結果。兩層結構最大的優點在于系統結構簡單。 一個良好的軟件項目開發系統對 C/S 結構需要完成以下功能： a) 數據庫的維護功能包括數據的備份、恢復等功能 b) 權限分配管理功能。 c) d) 基本數據的維護。基本數據指的是軟件項目的基本信息。 動態數據錄入、編輯、修改、查詢等。動態數據指的是檢測到的信息及其改造 后的一些相關的信息。
B/S(瀏覽器/服務器)模式數據庫系統。是 WEB 興起后的一種模式，WEB 瀏覽器是客戶端最主要的應用軟件。這種模式統一了客戶端，將系統功能實現的核 心部分集中到服務器上，簡化了系統的開發、維護和使用。三層結構是把應用邏輯 劃分為三個部分：第一層是用戶界面(User Interface) ，提供用戶與系統的友好 交互。第二層是應用服務器，專司業務邏輯的實現。第三層是數據服務器，負責數 據信息的存儲、訪問及其優化。 基于上述數據庫系統特點，軟件項目管理系統是在 WINDOWS 環境下，采用 C/S 模式，使用 JAVA+SQL Server 語言設計。其優越性體現在： (1) 非過程化語言 SQL 是高級的非過程化編程語言，允許用戶在高層數據結構上工作。它不要 求用戶指定對數據的存放方法， 也不需要用戶了解具體的數據存放方式， 所以具有 完全不同底層結構的不同數據庫系統，可以使用相同的 SQL 語言作為數據輸入與 管理的接口 SQL 以記錄集合作為操作對象，所有 SQL 語句接受集合作為輸入，返回集 合作為輸出， 這種集合特性允許一條 SQL 語句的輸出作為另一條 SQL 語句的輸 入，所以 SQL 語句可以嵌套，這使他具有極大的靈活性和強大的功能。 SQL 不要求用戶指定對數據的存放方法，這個特點使用戶更易注重于要得到的 結果;所有 SQL 語句使用查詢優化器，它是 RDBMS 的一部分，由它決定對指定數據 存取的最快速度的手段，查詢優化器知道存在什么索引，在哪兒使用索引合適，而 用戶則從不需要知道表是否有索引、有什么類型的索引。 (2)是所有關系數據庫的公共語言 由于所有主要的關系數據庫管理系統都支持 SQL 語言，用戶可將使用 SQL 的技 所有用 SQL 編寫的程序都是可 能從一個 RDBMS(關系數據庫管理系統)轉到另一個， 以移植的 (3)統一的語言 以前的數據庫管理系統為上述各類操作提供單獨的語言， SQL 將全部任務統 而
一在一種語言中。SQL 可用于所有用戶的 DB 活動模型，包括系統管理員、數據庫 管理員、應用程序員、決策支持系統人員及許多其它類型的終端用戶。。 通過閱讀大量的文獻證明，建立在B/S或C/S模式下的數據庫設計基礎之上的軟件 項目開發管理系統具有穩定、高效、可靠的特點，同時擁有良好的可伸縮性，能夠充 分適應未來系統的擴展需求，出色的可重用性則大大降低了構建新系統的成本。
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畢 業 設 計(論 文)開 題 報 告
2.開題報告：一、課題的目的與意義;二、課題發展現狀和前景展望;三、 開題報告： 課題的目的與意義; 課題發展現狀和前景展望; 課題主要內容和要求; 研究方法、 課題主要內容和要求;四、研究方法、步驟和措施 一、 課題的目的與意義
在二十一世紀信息迅猛發展的時代， 網絡的普及使網絡和企業很自然地走到了一 起,而如今通信最杰出功勞之一，則是軟件項目開發管理系統的廣泛應用與飛速發展。未 來個人或企業管理可以很方便，快捷，高效的進行管理。 隨著 Internet 技術的發展，它對我們工作和生活顯得更加重要，尤其是現在項目軟 件，應用軟件不斷推陳出新的今天，各企業對管理不同項目，來應用軟件迫切的需要高 效性，規范性，安全性、及時性。而基于 B/S 模式下的數據庫所設計而成的軟件項目開 發管理系統剛好提供了這些功能。本系統就是一個能夠讓用戶能及時有效地對軟件項目 開發管理系統進行操控，并且是在安全的前提下進行的。在網上實現對軟件項目的任何 時間，任何地點安全有效的管理這是軟件項目開發管理系統的發展方向。
二、 課題的發展現狀和前景展望
因特網是一個巨大的全球性的信息服務中心。隨著互聯網的發展，網上交易、電 子商務的逐漸繁榮，各行各業的規模不斷發展與狀大，這就更需要一個安全的，可靠的， 高效的管理系統來管理，因此，軟件項目開發管理系統的設計就變得尤為重要。 各個公司可以根據自身的業務特點和公司的具體情況提出對應用軟件的需求，通 過我們的軟件項目的特定開發服務，不但可以解決企業當前面臨的困境，還能夠提高信 息中心的軟件開發維護水平，為企業的長期可持續發展提供有效的保障。 隨著企業信息 化水平的提高、網絡的快速發展，已經有很多企業意識到了使用軟件項目管理系統可以 大大提高管理效率、資金使用率、提高員工的工作效率、降低成本、同現有業務接軌。 隨著現代社會節奏不斷加快，各企業之間的竟爭也日益激烈。隨之也給企業帶來了 巨大的壓力與挑戰，為了能適應殘酷的市場競爭，為了能便捷管理，各軟件項目管理系 統已經成為一種當前各大企業不可缺少的一部分了。而要分析設計出一個實用簡單，安 全高效的管理軟件，其前提必須在基于 B/S 模式下的數據庫設計與分析。軟件項目開發 管理系統做為一種新型的網絡管理系統，已經越來越受到人們及其各大企業的重視，它 已經成為一家企業的管理支柱，而隨著越來越多的軟件系統的開發，如果缺少一個好的
軟件管理系統，則不僅不能讓操控者感覺到安全，方便，高效，而且會帶來資源的浪費。 然而，現有的軟件存在嚴重的功能不足，開發出一種新型便捷的軟件項目開發管理系統 已經成為一種必然的趨勢。
三、 課題主要內容和要求
1、此課題設計任務特點及分析主要是通過對該數據庫軟件設計與分析，使學生能夠 熟練運用一門程序設計語言來掌握 C/S 或 B/S 數據庫設計的方法和過程，以及為設計其 它應用軟件提供幫助，進行提高軟件設計能力。 2 、課題主要任務與要求 (1)初步方案：通過查閱資料，首先對我的課題進行可行性研究和需求分析，提出 相應的設計方案并進行方案論證，然后對該課題進行模塊劃分并找出模塊之間的關聯關 系，畫出系統流程圖，在此基礎上進行源代碼編寫和調試，最后撰寫畢業論文。 (2)主要任務 a 使用 C/S 或 B/S 模式設計該系統，并要求系統完成后操作簡單，功能完善，界面美 觀。 b 系統用戶管理模塊：包括文件操作，普通用戶和系統管理員不同身份口令密碼修 改，系統退出等。 c 登錄界面設計：要根據不同的用戶設計不同的口令密碼，并且進入系統后，根據 用戶不同對該軟件使用權限也不同。 d 項目流程管理模塊：包括項目基本信息的錄入、修改和刪除;申請立項;批準立 項;項目工程分配;項目中止等功能。 f 項目實施管理模塊：包括成立項目組;劃分功能模塊;書寫項目報告等功能。 e 項目文檔管理模塊：包括項目文檔信息的添加、刪除、修改和查詢。 g 項目測試管理模塊：包括測試工程師添加、修改和關閉報錯記錄;開發工程師查 看、解決報錯記錄。 h 項目驗收管理模塊：包括提請驗收項目;測試工程師，質量控制工程師，業務主 管，項目主管簽字等功能。 i 項目總結管理模塊：包括項目總結記錄的添加、修改和刪除等功能。 j 信息打印模塊：能實現對各種報表的打印
四、可行性分析、研究方法和步驟 可行性分析、
可行性分析： 可行性分析： 選取幾臺中等配置電腦， 在操作系統為 WINDOWS XP 的環境下， 使用 VFP， DELPHI， VB， JAVA 等程序設計語言開發該軟件系統。 C/S(客戶機/服務器)結構，實質就是客戶端運行應用程序，并向服務器發送 SQL 請求 及取回結果;服務器偵聽基于 TCP/IP 的網絡，響應請求并返回處理結果。兩層結構最 大的優點在于系統結構簡單。只要把客戶機和服務器在網絡上連通，利用一些快速應用 開發工具，就可以很快地開發出一些部門級的小規模應用，同時開發和運行的環境都相 對簡單。 B/S(瀏覽器/服務器)模式數據庫系統。就是建立并配置 WEB 服務器及 PowerBuilder 應用服務器，以實現通過瀏覽器來訪問數據庫。B/S 結構設計思想的主要目的，就是為 了解決兩層結構中原發性的問題。其最主要價值在于產生一套切實可行的解決方案，把 客戶/服務器結構下的應用可靠地推廣到企業級的關鍵任務環境中，并利用這一技術所 帶來的高效率、多功能與靈活性，增強企業信息網的性能和擴展能力。三層結構是把應 用邏輯劃分為三個部分：第一層是用戶界面(User Interface) ，提供用戶與系統的友 好交互。第二層是應用服務器，專司業務邏輯的實現。第三層是數據服務器，負責數據 信息的存儲、訪問及其優化。 研究方法： 研究方法： 主要采取包括：文獻調研、課題考察、實踐總結、實驗分析、調查統計等 設計進度安排： 設計進度安排： 1 第 1 周任務：布置任務，學生進行資料查詢。 2 第 2 周～第 3 周任務：軟件需求分析并畫出結構流程圖。 3 第 4 周任務：系統模塊功能劃分。 4 第 5 周～第 13 周任務：模塊源代碼編寫及調試。 5 第 14 周任務：系統檢測并通過最后測試。 6 第 15 周任務：畢業設計論文編寫。 7 第 16 周任務：指導老師論文審閱、修改及學生畢業答辯。
畢 業 設 計(論 文)開 題 報 告
指導教師意見： 1.對“文獻綜述”的評語：
2.對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設計(論文)結果的預測：
單片機系統設計是一門實踐性、應用性很強的課程。傳統的單片機系統設計實驗教學,具有:①實驗應用機會少;②缺乏具體的實驗教學內容和完善的考試、考核方法;③驗證性多,創新性少;④實驗教學內容與實踐應用脫節的弊端。這樣的教學模式和方法,很難讓學生完全掌握單片機系統設計的基本原理和開發方法,更不用說培養學生的創新能力。因此,為了培養和訓練學生具備獨立設計簡單的單片機應用系統、編寫系統控制程序的能力和技能,激發學生的創造力,我校在學生完成了《單片機系統設計》的理論課和匯編程序設計、七段數碼顯示、鍵盤掃描、AD轉換、串行通訊等實驗教學后,特開設了為期2周的綜合實踐教學環節。此教學環節讓學生完成一個單片機系統的設計、開發、調試的完整過程,整個綜合實踐教學環節完成后,學生對單片機系統的學習和應用興趣更濃了,而且具備了自行設計、開發簡單的單片機系統的能力。
2任務與要求
利用偉福Lab6000系列單片機仿真實驗系統構成簡單實用的單片機系統,要求如下:
(1)充分應用MCS-51系列微處理器和偉福Lab6000系列單片機仿真實驗系統所提供的硬件資源,自由選題實現一個簡單實用的單片機系統。
(2)要求具備必需的人機接口。
(3)可以選用匯編或C51語言進行控制程序開發。
設計的系統性能如下:
(1)系統運行穩定,具有一定的抗干擾和故障自測能力。
(2)系統設計安全可靠,具有出錯報警和應急關閉能力。
(3)系統精度達到一般民用品的基本要求。
(4)人機接口界面友好、直觀、操作簡單。
另外,我們提供了一些選題供學生拓展思路,主要有:
(1)出租車計價器。
(2)溫度控制系統。
(3)可編程交通燈系統。
(4)PWM電機調速系統。
(5)數字溫度計。
(6)數字頻率計。
3設計范例
3.1PWM電機調速系統
PWM電機調速系統系統包含電機驅動電路和測速電路,兩者構成閉環系統。電機驅動采用脈寬PWM調壓電路,測速電路的核心部件是霍爾元件。霍爾元件是一種磁傳感器。用它可以檢測磁場及其變化,可在各種與磁場有關的場合中使用。在外磁場的作用下,當磁感應強度超過霍爾元件導通閾值BOP時,霍爾元件輸出管導通,輸出低電平。若外加磁場的B值降低到BRP時,輸出管截止,輸出高電平。在直流電機的轉盤上粘貼著一枚小磁鐵,霍爾元件安裝在轉盤附近,每當磁鐵靠近霍爾元件時霍爾元件導通,輸出低電平,遠離時霍爾元件截至,輸出高電平。這樣,直流電機轉動一圈,霍爾元件就會輸出一個脈沖,通過這個原理能夠測出電機的轉速。
PWM是單片機系統中常用的模擬量輸出方法,通過外接的轉換電路,可以將脈沖的占空比轉化成電壓。直流電機的轉速和驅動電壓呈近似線形關系,改變脈沖的占空比,就可以改變直流電機的轉速，閉環工作時,測速電路測得的轉速和給定的轉速相減獲得差值e,根據差值e運用PID增量控制算法獲得控制量,即占空比,通過MCS-51的口線輸出給定占空比的脈沖,再通過轉換電路轉化成電壓來驅動直流電機。系統控制算法采用增量型PID控制算法,如果k時刻電機當前轉速是y(k),給定轉速是r(k),PID控制器輸入信號為e(k),輸出信號為u(k)。
3.2數字溫度計
數字溫度計的核心電路——溫度傳感器調理電路如圖3所示,溫度傳感器采用負溫度系數的熱敏電阻(NTC),NTC的阻值隨著溫度的上升而非線性下降,具體溫度-阻值特性為式中,RT 、 RT0是溫度分別為T、T0 時的電阻值;B為負溫度系數熱敏電阻的材料常數。固定電阻和NTC組成的電阻橋輸出電壓隨NTC阻值的變化而變化,這種變化經過差動放大器的放大后送給AD轉換器轉換成數字量,具體轉換遵循以下公式一般情況下,會事先根據NTC的溫度-阻值特性計算出一張溫度-阻值對應表。根據AD轉換的數字值逆運算獲得當前NTC的阻值,再根據NTC的溫度特性表運用分段查表和表項間線性運算就可以獲得當前溫度值,把當前溫度在輸出設備(如七段數碼管、LCD)上顯示出來就構成了完整的數字溫度計。本范例也可在其他溫度測量的系統中應用。
3.3出租車計價器
出租車計價器是一個較實用的設計范例。出租車計價器包含里程測量電路、實時時鐘電路和人機接口，出租車計價器里程測量的核心部件是霍爾元件,具體電路和圖1的測速電路一樣。在輪胎的轉軸上粘貼了6個小磁鐵,輪胎轉動一圈,霍爾元件就會輸出6個脈沖,對脈沖進行計數就可以獲得輪胎轉動的圈數,圈數乘以輪胎的周長就可以獲得車輛行駛的里程數。
一般情況下,出租車白天和晚上的里程單價并不一樣,因此需要一個實時時鐘來獲得當前時間。DS1307是一個I2C總線的實時時鐘(RTC),在外部電池的供電下,它能提供高精度的年月日時分秒BCD碼時間。另外,它還包含56字節的非易失性SRAM(NV SRAM),可以用來保存系統的設置信息。顯示設備可以采用七段數碼管或LCD,用來顯示當前時間、行駛里程數、里程單價、和行駛里程價格等信息。還需要少量的按鍵或矩陣式鍵盤用于輸入里程單價、開始計價、清零、時間設置等操作。
4實施過程
4.1根據任務與要求進行總體規劃與設計
這個過程包括:
⑴ 課題選擇。
⑵ 硬件模塊的選擇和設計。
⑶ 軟件整體流程的設計。
⑷ 查找各種所需資料。
綜合實踐課題題目是不是新穎,是不是能夠激發學生的創造性和好奇心,直接影響學生實驗的積極性,有的學生覺得做實驗非常無聊,就是因為他們的好奇心和熱情沒有被激發起來。而集知識性、趣味性、創造性于一體,能應用所學知識解決具體問題的綜合實踐課題,是本綜合實踐的最大亮點,也是本教學環節區別于其他教學環節的標志。我們要求學生思考在實際生活中能應用單片機系統技術能解決的具體問題,并且考慮偉福Lab6000系列單片機仿真實驗系統所能提供的硬件資源,選擇一個有自己特色、能在兩周內獨立完成的題目,題目要求新穎,鼓勵創造性的思維,并且能解決實際生活中的具體問題。
受限于實驗條件,硬件設計無法完全按照單片機系統設計的一般方法和標準步驟來實施。在教學過程中,我們要求學生可以根據偉福Lab6000系列單片機仿真實驗系統所提供的硬件資源自主地完成硬件部分的理論設計,也可以不完全局限于此實驗平臺進行理論設計。理論設計完全遵循單片機系統設計的一般流程,學生自己查閱資料,設計硬件電路圖。指導老師對硬件部分的理論設計進行評審后,再根據具體的實驗平臺指導學生完成課題。
軟件設計可以采用匯編語言或Keil C51高級語言開發環境來實現,這兩種軟件開發環境是當前MCS-51系列單片機系統開發的主流環境。根據學生選題的特點,指導學生選擇較為容易實現的開發環境。
4.2根據總體規劃實施軟硬件的開發與設計
這個過程包括:
⑴ 硬件連接。
⑵ 軟件編程。
⑶ 軟硬件聯調。
在這一過程中主要培養學生的硬件設計能力、編程能力和積累軟硬件調試經驗,熟練掌握單片機系統中人機接口的設計、控制算法設計、硬件驅動程序設計,體會理論與實踐之間的差別,對單片機系統的設計與實現由理性認識轉化為感性認識,激發學生的求知欲望,鍛煉學生克服困難解決問題的能力。
4.3交流總結
在2周的綜合實踐中抽出一天時間讓能力較強的學生陳述他的設計思想和設計過程、設計中的難題和解決方法以及自己的心得體會。讓進展不順的學生提出他在設計中沒能解決的難題,全班同學共同討論,集思廣益,找到解決問題的方法。這樣可以使學生互相學習,取長補短,拓寬知識面,活躍思維,能在以后的工作和學習中更好地完成任務。
4.4完成實踐報告及驗收評分
最后兩天是綜合實踐報告的完成階段,在進行了兩周的綜合實踐以后有必要好好地總結一下,把自己在綜合實踐中所學到的知識以文字的形式表述出來,這樣更有助于水平和能力的提高。實踐報告完全按照畢業論文要求書寫,包含中英文摘要、設計任務與要求、系統結構及工作原理、主要單元電路的設計過程、控制軟件的編寫及調試、測試數據及調試中故障分析、收獲和體會、參考文獻等部分。要求學生重點講述清楚故障分析和收獲體會。綜合實踐成績由平時表現、實踐報告、設計成果、創新點4部分組成,成績構成比例是2:3:4:1。
5效果
經過幾年的教學實踐,單片機系統綜合實踐教學環節取得的效果主要體現在以下幾個方面:
(1)讓學生掌握了單片機系統設計的一般原理及其基本的實現過程,實現了從理論向實際的遷移,強化了學生所學的知識。
(2)讓學生掌握了單片機系統硬件、軟件設計的基本方法,具備了軟硬件相結合的系統設計的基本能力和調試經驗。
關鍵詞：Visual C++ 6.0； 串口通信； 水位測量
中圖分類號 TP391.8 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）34-7656-03
在工業冶金、發電、供曖等行業，鍋爐是必不可少的能源動力設備，其中，對鍋爐汽包水位的實時測量與控制是整個控制系統的核心環節。汽包水位過高，將減少蒸汽重力分離行程，破壞汽水分離效果，惡化過熱器的工作條件，嚴重時會引起汽輪機沖擊，造成汽輪機轉軸彎曲等惡性事故；水位過低時，鍋爐水循環受到影響，爐膛內的水冷壁將面臨爆管危險。因此，必須對水位進行精準、實時、高效的測量與控制。
在以往的系統中，由于安裝工藝，測量設備和軟件設計的不足，加上工況欠缺穩定，同一鍋爐中汽包不同測量點的水位測量結果存在較大偏差，無形中加大了工人的勞動強度。在本設計中，采用雙室平衡容器與差壓變送器的兩者配套使用來測量液位，變送器將傳感器采集的壓力參數轉化為4～20mA的電流信號傳輸至PLC的模擬量輸入模塊，再通過上位機相關處理后在顯示器上顯示實時的水位情況。為實現汽包水位的自動調節，采用前饋串級控制設計，使用三沖量的調節機制，有效控制鍋爐給水流量、蒸汽流量和爐膛熱負荷等三要素對汽包水位的影響，防止虛假水位的產生。在本設計中，采用西門子S7 300的系列的PLC，將工控機的RS232串口與PLC的編程接口連接起來進行通信，在Visual C++ 6.0的基礎上，設計出在線監測的上位機軟件，實現對汽包水位的實時、精準監控，確保汽包上各測量點偏差不超過±30mm。
1 系統整體框架的設計
系統是一個將測控技術、通信技術和計算機技術結合在一起的智能測控系統，主要包括數據的采集、傳輸、處理和顯示四部分，如圖1所示。首先，傳感器通過雙室平衡容器正負壓管采集壓力，并將壓力參數輸出為差分小信號傳送至智能變送器，變送器則對差分信號進行放大和數字處理，轉換并輸出4～20mA的電流信號，而配電隔離器則為變送器提供24V直流電源并隔離信號，消除外界信號的干擾。信號到達PLC模塊，經過PLC模擬量輸入模塊的相關處理，轉換為符合RS232標準電平的數字信號，PC上位機通過完全開放的自由口通信模式完成與PLC的串口通信，實現傳感器到PC機的數據交互，從而完成對水位的實時測量。
2 上位機軟件的設計與實現
系統的上位機監測軟件是基于Visual C++6.0的單文檔（SID）的MFC應用程序開發的，系統主要分為通信模塊，數據管理模塊，界面設計模塊等三個模塊。
2.1串口通信設計與實現
實現上位機與S7 300的通信有很多方法，常用的有Prodave通信、串口通信等。Prodave通信采用MPI的通信接口，因為MPI口是每塊CPU的編程口，所以PLC不需要另外添加通訊模塊，但MPI的速度是有限的，如果采用普通的PC Adapter連接PC和PLC，最高速度也就38.4kbps。本設計采用串口通信方式，只需另加CP340或者CP341串口通信模塊，同時在PLC和上位機中分別對接收報文和發送報文進行相應的描述，報文格式相對自由，串口通信使用的數據線較少，在遠距離通信中可以節約通信成本。
上位機界面采用Visual C++6.0軟件工具進行編寫，利用MSComm控件實現RS232串口編程。首先，在基于單文檔應用程序中創建串口通信控件，若Control工具欄中缺少該控件，可通過菜單Project —> Add to Project —> Components and Control插入即可，再將該控件從工具箱中拉到對話框中。此時，只需要關心控件提供的對 Windows 通訊驅動程序的 API 函數的接口。換句話說，只需要設置和監視MSComm控件的屬性和事件。如果計算機未安裝VC++，用戶的計算機沒有注冊MSCOMM32.OCX控件的情況下，用戶是不能使用該控件的。此時，只能通過運行命令”regsvr32+控件的完整路徑名”完成控件的注冊，此處輸入”regsvr32 C：＼windows＼system32＼mscomm32.ocx”，點擊確定即可完成注冊。
本文采用事件驅動法來處理通信，當有新字符到達緩沖區或端口狀態發生變化時，即使有錯誤發生，都會觸發若串口的消息處理函數，進而調用GetCommEvent（）函數查看是哪類事件，再做出相應的處理。這種方法程序能夠響應及時，可靠性較高。
2.1.1 MSComm控件類參數初始化
MSComm控件類初始化時，在視圖類的初始化函數OnInitUpdate（）中進行。其中串口號、波特率、校驗方式、數據位等相關參數可以由用戶按照實際情況自行設置。SetCommPort（n），將串口控件與指定的串口號相關聯；SetInputMode（），設置接收數據的類型；SetSettings（str），設置串口的相關參數，str字符串內包括波特率、奇偶校驗、數據位、停止位等串口參數信息；SetRThreshold（），設置是否產生串口事件；SetInputLen（），表示是否全部讀取串口。
同時通過調用GetPortOpen（）方法判斷串口是否已經打開，若處于關閉狀態，則調用SetPortOpen（）方法，將串口打開。
2.1.2 發送串口數據
在發送數據時，需要在程序中調用串口控件類的成員函數SetOutput（）進行數據發送操作，數據在通過串口進行發送時或接收時，必須將數據類型強制統一轉換為COleSafeArray類型，否則，數據將不能完整或安全地被發送或接收，并為發送數據按鈕增加消息處理函數并添加相關處理代碼，發送串口數據流程如圖2所示。
2.1.3 接收串口數據
在單當串口緩沖區中有數據到來時，該串口控件會產生串口事件，調用GetCommEvent（）函數獲取當前發生的串口事件 。為接收數據按鈕增加相應的消息響應函數并添加相關代碼。
if（mm.GetCommEvent（）==2）//若發生的串口事件是讀取事件
{
variant =mm.GetInput（）；//則讀取串口緩沖區
safearray=variant；//轉換數據類型
len=safearray.GetOneDimSize（）；//獲取有效數據的長度
for（long i=0；i
{ safearray.GetElement（&i，&rxdata[i]）；//將數據轉換為CHAR型數組
str.Format（"%c"，rxdata）；//格式化輸出字符串
}
2.2 數據庫設計
為方便對實時數據進行診斷和歷史分析，該文把系統所采集到的數據保存到數據庫中。設計中采用MFC ODBC的方式訪問數據庫，Visual C++中提供的MFC ODBC數據庫類封裝了ODBC API，這使得利用MFC來創建ODBC應用程序非常簡便，避免了直接使用ODBC API要編寫的大量代碼，同時采用SQL Server 2000作為上位機軟件的數據庫管理系統。在運行系統前，需添加數據源，首先，打開“開始”—“控制面板”—“管理工具”—“數據源（ODBC）”，在用戶數據源列表的右邊選擇“添加”，出現創建新數據源對話框。雙擊SQL Server，打開對話框，輸入數據源名稱和選擇SQL Server服務器，完成數據源的創建與配置工作。
2.3 上位機軟件界面設計
上位機軟件是基于MFC的單文檔應用程序，注意將該工程視圖類的基類設置為CFormView類，可以實現可視化編程，在對話框資源中直接拖拽控件至對話框內，減少不必要的程序代碼，簡化工作量。在ResourceView的Dialog中為單文檔添加相關的標簽、按鈕、編輯框等，并為編輯框創建相關成員變量，為按鈕添加相應的消息響應函數，完成相應的函數功能，最后軟件界面如圖3。
3 下位機軟件實現
由于使用的是自由口通信協議實現PC機與PLC的通信，需要在下位機軟件SIMATIC STEP7中利用梯形圖編寫相關的接收數據和發送數據的程序，并用中斷來處理發送數據和接收數據之間的狀態切換。在硬件組態中，除加入必要的導軌、電源、CPU、輸入輸出模塊外，還需要為PLC添加一塊串行通訊模塊，在S7 300中可以加放CP340或者CP341通訊模塊，實現串口通信。在軟件組態中，采用汽包水位三沖量前饋-反饋串級控制系統，調整電動執行機構的閥門開度，合理調節蒸汽流量、鍋爐給水量和爐內燃燒量的變化，實現對水位的自動控制。
4 結束語
本系統中運用VC++設計并實現了PC機與西門子系列PLC的通訊，使用MFC技術，靈活運用ActiveX的MSCOMM控件，實現了串口通信。同時，將系統采集的數據存入數據庫，以備歷史查詢。系統充分利用計算機和PLC本身的資源實現了上位機對PLC的實時監控，而PLC作為下位機實現對現場工況的實時監控和有效控制，從而從最大限度上保證汽包中三個測量點數據相差不超過±30mm，確保測量結果的相對穩定，實現了對汽包水位的實時監測和有效控制。本系統而且還可以進行擴展，與多臺PLC進行通信，簡單、實用，具有較高的可靠性和安全性，降低了工人勞動強度，達到了預期的目標。
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關鍵詞：創新實驗室；嵌入式系統；開放運行管理
作者簡介：張騰飛（1980-），男，河南商丘人，南京郵電大學自動化學院，副教授；郭前崗（1960-），男，陜西西安人，南京郵電大學自動化學院，教授。（江蘇 南京 210023）
基金項目：本文系南京郵電大學實驗室建設與設備管理研究課題重點項目（項目編號：2011XSG03）的研究成果。
中圖分類號：G482 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）25-0164-03
近年來，隨著嵌入式系統的廣泛普及，其復雜度也迅速增長，嵌入式領域中對能夠適應社會需要的創新型設計人才的需求日益旺盛。盡管高校大量擴招，但整個社會依然缺乏該領域的應用型開發人才，然而畢業即失業的大學生比比皆是，這種就業難與用人難的自相悖論無疑為我國的高等教育敲響了警鐘，也為嵌入式創新實驗室的建設及開放運行管理模式的探索提供了驅動力。嵌入式系統是一項應用性很強的工程技術，企業所需要的嵌入式工程人員，不僅僅要有扎實的理論基礎，更要有豐富的動手實踐經驗。學生要想從事嵌入式技術工作，只有經歷過很多的實驗、實訓項目，才能夠更好地理解和掌握嵌入式技術，才會在當今就業難度極大的環境下走出困境，脫穎而出。
一、嵌入式創新實驗室的建設背景
“根據嵌入式系統”的課程特點以及南京郵電大學（以下簡稱“我校”）電氣信息類專業的實際應用能力和創新能力培養目標，在前期的嵌入式系統實驗室建設及實踐教學改革研究中，已經構建了從基礎驗證性到綜合性、設計性實驗，并與課程設計、大學生科技創新計劃、科技創新競賽、畢業設計等實訓環節相結合的循序漸進的嵌入式實踐教學體系，增強了學生參加各種科技創新實踐活動的積極性，取得了較好的效果。盡管參與各種科技創新實踐活動的學生人數逐年增加，但涉及的學生相對較為集中，一組學生可能同時參與多種競賽活動，而大部分學生在學習了相關理論知識完成課內基礎實驗之后，沒有再從工程實訓的角度得到系統的、更為實用的開發技術和技能訓練，因此，有必要通過創新實驗室的建設，讓學生從基礎訓練、綜合實驗、科學訓練、研究設計性實驗、開放實驗項目、科技創新競賽等多樣化、多層次的開放性科技創新實踐活動中形成良好的競爭氛圍，系統地掌握嵌入式系統的實際開發技術。
另外，結合學生的科技創新實踐項目，將有助于提高嵌入式系統創新實驗室的內涵建設，促進學科發展，完善學生的個性化教育，提高學生的創新能力。
結合我校電氣信息類專業的課程建設以及相關特色專業建設目標，依托自動化省級實驗教學示范中心、智能電網信息工程省級綜合訓練中心、校企共建聯合實驗室，通過專項資助創立了嵌入式系統創新實驗室，探索嵌入式系統創新實驗室的建設，構建多樣化、多層次、全面開放的實踐教學體系，并進行了多樣化的實踐教學與模塊化實驗教學平臺的建設探索。
二、嵌入式創新實驗室的平臺建設
按照個性化教育與開拓創新型人才培養的要求，我們將嵌入式課堂理論教學、課內基礎實驗、課外綜合性實驗與嵌入式系統相關課程設計、本科畢業設計及課外科技創新實踐活動等環節相結合，在嵌入式創新實驗室的建設中，構建了多樣化的嵌入式系統實驗開發平臺，包括80C51、MSP430、ARM、DSP等系統開發平臺200余套。為便于學生的科技創新，配備了多套不同規格的儀器儀表設備，并建立了創新實驗室的元器件庫，創新實驗室的實驗開發平臺如圖1所示。
另外，在學校自制實驗儀器設備專項經費的資助下，完成了嵌入式Cortex M3開放實驗模塊化開發平臺的研制，其模塊化結構如圖2所示。該開發平臺的研制理念是：同時注重嵌入式技術的學習和實踐創新能力的提高兩個方面，讓學生在這個開放的平臺上盡可能多接觸更多、更新的技術，激發學生的自主學習意識，充分利用課余時間完成實踐與創新。
該平臺具有以下特點：采用較新的Cortex-M3處理器芯片，秉承傳統單片機廉價、穩定、控制資源較多、運算資源較少等特性，內部結構相對簡單，學生不用學習復雜的操作系統和各種配置就可以實現簡單的操作，在此基礎上可以移植μC/OS等操作系統，適用于操作系統知識的學習和使用；核心板可以作為單獨的開發板使用，可以配合教程分發給學生課后燒寫調試練習或研發新項目；核心板完整的擴展資源、小巧的體積、大容量的存儲器配備，非常適合二次研發；模塊化的底板外擴資源豐富，設置外擴資源屏蔽開關，可兼容擴展；模塊化的設計便于今后更新處理器，節約大量成本。
三、創新實驗室的運作和管理
為充分發揮實驗室的資源優勢，為更多學生提供自主發展和實踐鍛煉的空間，嵌入式創新實驗室制定了“立體化、模塊化、綜合性、開放性”的創新實踐教學及管理、運行機制。
1.一體化、模塊化的嵌入式實踐教學體系
學生在學習了嵌入式系統相關理論知識之后，如何能從實踐的角度更好地掌握實用的開發方法和技能，是我們在規劃、完善嵌入式實踐教學體系中重點關注的問題。從課程體系結構的角度，綜合考慮嵌入式系統與先修課程如計算機組成原理、模擬數字電子技術、操作系統、控制原理等相關課程的聯系，通過創新實驗室的知識講座、科協活動、學科競賽等各種途徑讓低年級學生了解整個學科課程之間的聯系，為后續學習嵌入式系統及應用課程打下堅實的基礎。從嵌入式處理器的角度，綜合考慮單片機與ARM、DSP、FPGA等嵌入式微處理器之間的相互聯系，并將這種聯系貫穿在嵌入式系統的設計應用開發這條主線中。如，為便于學生理解和掌握，我們對單片機的定時/計數器、中斷系統、串行口等模塊深入講解其基本原理及接口的擴展技術；而ARM、DSP等芯片的資源豐富，則重點強調其體系結構以及實用的設計開發技術，并結合實例開發項目進行講解。
結合電氣信息類專業的培養目標，從學生的個性化教育出發，將創新實驗室的實驗內容由驗證型、提高型向綜合型、設計開發型和創新型逐層遞進，實驗內容的設計由單純的教學型向產學研相結合的方向轉變；采用工程案例化教學，突出科技創新在人才培養中的作用。以適應社會需求創新型人才為目標、以培養學生的技術應用能力、實踐創新能力為主線，構建了一體化、模塊化的嵌入式系統實踐教學體系。
2.多樣化、多層次的科技實踐創新活動
在嵌入式系統創新實驗室的建設過程中，遵循實驗內容多層次、實驗設置多模塊、實驗手段多樣化。構建課程基礎實驗、課程設計、開放實驗項目、大學生科技創新STITP項目、創新競賽、畢業設計、工程實訓等相結合的創新實踐教學體系，如圖3所示。
在創新實踐教學體系中，既有簡單的演示性和驗證性實驗，使理論教學形象化，加深學生對理論的理解，又有難度較大的設計性、綜合性和創新性實驗，鍛煉學生的創新實踐能力。學生可根據學習情況自主選擇與實際能力相符的實驗項目。
3.開放途徑、模式與運行機制
嵌入式創新實驗室全開放運行。除了課堂實踐教學由教師集中管理，其余的課外實踐主要采取以教師為監督指導、由學生自主管理的運行模式。嵌入式系統創新實驗室的開放性表現在實驗室資源面向全校學生全方位開放，即實驗內容、實驗場所、實驗時間的開放。
創新實驗室鼓勵學生申報嵌入式系統相關開放實驗項目。在學院相關教師申報實驗室開放項目的基礎上，由創新實驗室對開放實驗項目進行審核，并報學校實驗室建設與設備管理處，由學校組織專家對開放實驗項目進行審定，經學校審定批準的開放實驗項目由嵌入式系統創新實驗室組織對學生開放。
實驗室開放課題要求學生以課題小組為單位在一個學期時間內協作完成一個完整的實際嵌入式課題開發，近兩年學生申報完成的典型課題有：“基于指紋識別的智能門鎖系統”、“基于閉環控制的仿人足球機器人全向行走”、“基于Cortex M3的Modbus RTU通信協議實現”、“太陽能蓄電池充放電控制電路設計與實現”、“嵌入式Cortex M3最小系統板設計與實現”、“基于GSM網絡的老年人身體姿態檢測系統設計”等。
實驗室開放課題注重學生的已有知識體系和認知特點，充分考慮不同年級學生的能力層次和個體差異，由淺入深、由易到難、循序漸進，并突出實踐創新活動的導向性、趣味性、開放性及綜合性，為學生的實踐創新提供廣闊的思考空間，促進學生的個性化發展。
學生通過獨立查閱資料、設計方案、硬件設計、軟件編程及調試，系統地掌握了嵌入式系統的軟、硬件協同設計方法。該實驗教學模式在傳統實驗方法的基礎上，極大激發了學生自主探究的興趣，促使學生創造性思維與解決問題，有效提高了學生自主實驗與創新能力。
4.校企合作
通過校企合作等多種途徑，強化學生實踐和創新能力的培養。目前與美國風河公司、德州儀器、北京精儀達盛、北京博創等多家公司建立了長期合作關系，為學生提供了良好的主題創新、實踐平臺，為教師提供了主題研究方向，為企業主題產品研發提供了技術服務。
結合企業的科研項目，讓學生參與完成一些子功能模塊的設計、開發與調試過程，已完成的典型課題有：“變電設備狀態在線監測及故障診斷系統”、“基于DSP的USB2.0通訊模塊的設計”、“變電站視頻監控系統控制軟件設計”、“基于嵌入式的病蟲調查統計器”等。通過一些與學生實踐創新及實際工作能力相關、受益面大的系統設計課題，使學生受到了功能相對完整的嵌入式系統實際工程項目的開發與調試過程訓練。
5.管理隊伍建設
結合研究生助教和本科生助管制度，形成了實驗室專職教師、專業教師、研究生、勤工助學本科生相結合的嵌入式系統創新實驗室實驗指導與開放運行管理隊伍。
強化對在崗實驗技術人員的培養，通過制定針對性政策及保障措施，鼓勵實驗技術人員的再培訓；制定了相關政策及獎勵措施鼓勵，督促實驗教師以及專業教師投入嵌入式創新實驗室的內涵建設實踐探索，申報相關研究課題；制定了對實驗教師的多樣化考核機制，使其更好地融入嵌入式實踐教學的實驗指導。
通過制定較為完備的系列政策，加快推進了嵌入式系統創新實驗室師資隊伍的建設，提升了嵌入式系統創新實踐教學的質量。
四、建設成效
在嵌入式創新實驗室開放實驗平臺的基礎上，以提升學生的嵌入式實踐創新能力為核心，從整體出發，構建了循序漸進的多層次嵌入式系統實踐教學內容體系，目前有驗證性實驗近30個，設計性、綜合性實驗近20個，服務于自動化學院4個本科專業及其他學院的相關專業。
以實際工程需求為導向，構建了從開放性實驗項目到STITP創新項目、各級各類創新競賽、畢業設計等實訓環節相結合的多層次創新實踐體系。近三年創新實驗室共獲得校級和省級大學生STITP創新項目96項，包括2012年立項33項，其中國家級4項，省級5項；2011年立項38項，省級4項，校級重點13項；2010年立項25項，省級4項，校級重點9項。通過增加不同種類設備模塊，拓展實驗領域和實驗項目，近三年創新實驗室共完成了66項開放實驗項目。在畢業設計中，多人次獲得優秀畢業論文獎，學生參與多項嵌入式系統項目設計與開發，申請專利十余項，公開發表學術論文多篇。
近幾年學生的出國深造、考研率明顯提高，多名學生被清華大學、上海交通大學等知名高校錄取。根據統計數據，多名畢業生陸續進入國電南瑞、南自等大型企業，為社會輸送了大量優秀人才。
依托嵌入式系統創新實驗室的建設平臺，課題組完成了“基于問題設計型引導式教育，構建嵌入式系統實踐創新人才培養體系”的教學改革成果，被評為南京郵電大學教學成果一等獎，并被學校推薦申請2013年度江蘇省高等教育教學成果一等獎。
五、結束語
結合我校電氣信息類專業嵌入式系統及應用課程的教學目標，從學生的個性化教育出發，探索了嵌入式系統創新實驗室的建設，構建了一體化、模塊化的嵌入式系統實踐教學體系，討論了實驗室的開放途徑、模式與運行機制，探索了開放運行管理、實驗管理師資隊伍建設等。經過不斷實踐，取得了較為明顯的效果。
參考文獻：
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