發(fā)布時(shí)間：2023-03-15 15:02:35
序言：寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
機(jī)械臂的模型仿真采用MatLab平臺(tái)下的RoboticsToolbox工具箱，從而可以很方便地對(duì)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)的理論進(jìn)行學(xué)習(xí)和驗(yàn)證。工具箱內(nèi)部包含了很多機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)方面的功能函數(shù)，如機(jī)械臂的坐標(biāo)變換及機(jī)械臂正逆運(yùn)動(dòng)等。通過調(diào)用Link和Robot兩個(gè)功能函數(shù)，利用Denavit－Hartenberg參數(shù)表來描述機(jī)械臂各個(gè)連桿間的位移關(guān)系，可以在三維空間為機(jī)械臂的每一個(gè)連桿建立一個(gè)坐標(biāo)系或相對(duì)于機(jī)械臂底座的相對(duì)坐標(biāo)系，進(jìn)而確定每一個(gè)桿件的位置和方向。在建立多個(gè)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的時(shí)候，為了方便，一般建立一張關(guān)節(jié)和連桿參數(shù)的D－H參數(shù)表。根據(jù)圖4所示的結(jié)構(gòu)模型建立的參數(shù)如表1所示。利用表1建立的D－H參數(shù)表來進(jìn)行機(jī)械臂數(shù)學(xué)模型的運(yùn)動(dòng)仿真，在Matlab中將6個(gè)關(guān)節(jié)初始角度按照表1設(shè)置為θ1=90°、θ2=0°、θ3=0°、θ4=－90°、θ5=90°、θ6=0°。通過調(diào)節(jié)工具箱中每個(gè)自由度對(duì)應(yīng)的活動(dòng)范圍可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂任一關(guān)節(jié)的位姿運(yùn)動(dòng)。
2機(jī)械臂控制系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)
采摘機(jī)械臂要實(shí)現(xiàn)其特定的動(dòng)作離不開控制系統(tǒng)的支持，其控制系統(tǒng)主要由AVR主控板和舵機(jī)控制擴(kuò)展板組成，此外還有一些輔助的硬件模塊。例如，使其系統(tǒng)穩(wěn)定工作的開關(guān)電源模塊、調(diào)整工作姿態(tài)的鍵盤模塊、實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話的顯示模塊和語音播報(bào)模塊。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)在上位機(jī)上的監(jiān)控，設(shè)計(jì)了基于MAX232的串行通信接口。
3機(jī)械臂控制系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)
機(jī)械臂控制系統(tǒng)軟件主要由主控板控制程序和上位機(jī)監(jiān)控程序兩部分組成。采摘機(jī)械臂主程序流程如圖8所示。整個(gè)程序主要是通過鍵盤模塊上按鍵的控制來切換操作模式，也可以在上位機(jī)設(shè)計(jì)的監(jiān)控軟件中來進(jìn)行模式的選擇判斷。主程序主要由單自由度功能模式、多自由度功能模式、軌跡規(guī)劃功能模式這3種工作模式組成，通過這3種工作模式，可以完整的展示采摘機(jī)械臂的整體自由度配合情況。為了在上位機(jī)上實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械臂的監(jiān)控，借助于Labview軟件設(shè)計(jì)了機(jī)械臂上位機(jī)控制系統(tǒng)。Labview使用的是圖形化編輯語言G編寫程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式［6］。根據(jù)需求選擇合適的控件并進(jìn)行合理的布局，就可以構(gòu)建一個(gè)美觀的儀器儀表界面。設(shè)計(jì)的控制界面如圖9所示，該界面包含有六個(gè)舵機(jī)的數(shù)據(jù)監(jiān)控轉(zhuǎn)盤、串口通訊設(shè)置、速度調(diào)節(jié)滑塊、按鍵模塊。通過RS232通信協(xié)議該監(jiān)控軟件可以實(shí)時(shí)的實(shí)現(xiàn)對(duì)六個(gè)自由度轉(zhuǎn)角和方向的控制，其中舵機(jī)轉(zhuǎn)盤上的數(shù)值代表脈寬值，其可調(diào)整的范圍為500～2500μs，代表舵機(jī)相應(yīng)的角度為0°～180°。在上位機(jī)上的控制信號(hào)發(fā)送給AVR主控制板，主控制板對(duì)接收到的上位機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，將需要的運(yùn)動(dòng)形式及參數(shù)發(fā)送給舵機(jī)控制板，各個(gè)舵機(jī)根據(jù)接收到的控制數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作響應(yīng)。
4結(jié)語
1.1飛控計(jì)算機(jī)
電傳飛機(jī)控制系統(tǒng)的核心應(yīng)用技術(shù)是飛控計(jì)算機(jī)，通過飛控計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)分析和程序預(yù)設(shè)，最終實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的自動(dòng)化控制盒管理。結(jié)合本型號(hào)飛機(jī)的實(shí)際情況，工作人員在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行了多種方案的甄選，最終確定將飛控計(jì)算機(jī)與伺服控制回路綜合在一起，采用3×2余度配置，本系統(tǒng)需要三臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)的連接，因?yàn)檫M(jìn)行了大膽的技術(shù)嘗試，同時(shí)又結(jié)合了國(guó)內(nèi)外最先進(jìn)的飛機(jī)控制技術(shù)，所以這套設(shè)計(jì)方案是比較科學(xué)相對(duì)合理的，具有可操作性。每臺(tái)計(jì)算機(jī)有兩個(gè)通道：工作通道：根據(jù)輸入信號(hào)計(jì)算機(jī)控制面偏轉(zhuǎn)指令，并且驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的控制面；包括CPU模塊、輸入輸出控制模塊、總線模塊、伺服回路模塊與電源模塊等。監(jiān)控通道：用于檢測(cè)計(jì)算機(jī)指令的正確性；包括CPU模塊、輸入輸出控制模塊、總線模塊與電源模塊等。
1.2作動(dòng)器
升降舵、副翼和方向舵均采用電液伺服作動(dòng)器，電液伺服作動(dòng)器具有故障監(jiān)控功能和旁通功能，在故障失效后自動(dòng)轉(zhuǎn)入旁通功能，不影響其它作動(dòng)器工作。單個(gè)舵面所有電液伺服作動(dòng)器均失效后，轉(zhuǎn)入旁通功能，保持一定的阻尼，該舵面處于阻尼浮動(dòng)狀態(tài)。2.2.1升降舵作動(dòng)器每個(gè)升降舵面采用2臺(tái)臺(tái)電液伺服作動(dòng)器并聯(lián)安裝，同步工作，具有力均衡功能。每臺(tái)電液伺服作動(dòng)器具有單獨(dú)控制單個(gè)升降舵面的能力，左右兩個(gè)升降舵面共采用4個(gè)電液伺服作動(dòng)器，需3套液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力，升降舵作動(dòng)器接受飛控計(jì)算機(jī)指令，控制升降舵偏轉(zhuǎn)。2.2.2副翼作動(dòng)器每個(gè)副翼采用2臺(tái)電液伺服作動(dòng)器并聯(lián)安裝，同步工作，具有力均衡功能。每臺(tái)電液伺服作動(dòng)器具有單獨(dú)控制單個(gè)副翼的能力，左右兩個(gè)副翼共采用4個(gè)電液伺服作動(dòng)器，需3套液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力，副翼作動(dòng)器接受飛控計(jì)算機(jī)指令，控制副翼偏轉(zhuǎn)。2.2.3方向舵作動(dòng)器在方向舵上并聯(lián)安裝3臺(tái)電傳控制的電液伺服作動(dòng)器，同步工作，具有力均衡功能。方向舵作動(dòng)器接受飛控計(jì)算機(jī)指令，控制方向舵偏轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)航向控制，需3套液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。
1.3傳感分系統(tǒng)
傳感器分系統(tǒng)負(fù)責(zé)所有的數(shù)據(jù)傳輸和接收，是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。一方面需要及時(shí)接收信息，另一方面還要對(duì)接收到的信息進(jìn)行篩選和分類，最終利用具有關(guān)聯(lián)性的安全信息，具體包括駕駛員指令傳感器、飛行運(yùn)動(dòng)傳感器和大氣數(shù)據(jù)傳感器三個(gè)部分。駕駛員指令傳感器顧名思義，就是將操作人員的操作數(shù)據(jù)和操作動(dòng)作，以數(shù)據(jù)的形式傳輸給計(jì)算機(jī)裝置；飛機(jī)運(yùn)動(dòng)傳感器將飛機(jī)在運(yùn)動(dòng)過程中的所有動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行敏感處理和數(shù)據(jù)傳送；所有的數(shù)據(jù)最終通過大氣數(shù)據(jù)傳感器統(tǒng)一進(jìn)行匯總和分析。需要進(jìn)行強(qiáng)調(diào)的是，為了保證飛機(jī)運(yùn)行的安全和信號(hào)的穩(wěn)定，以上三種數(shù)據(jù)傳輸工作不能應(yīng)用飛機(jī)上的航電總線，需要安裝獨(dú)立的信號(hào)傳輸線。確保所有數(shù)據(jù)的可靠性。
1.4控制顯示分系統(tǒng)
控制顯示系統(tǒng)是操作人員進(jìn)行飛機(jī)控制的主要參考數(shù)據(jù)來源，操作人員需要根據(jù)顯示的數(shù)據(jù)采用相應(yīng)的操作程序。顯示的信息量大，信息復(fù)雜，主要包括幾下幾種重要的數(shù)據(jù)：（1）人工進(jìn)行系統(tǒng)控制的程序指示數(shù)據(jù)，主要包括提醒操作人員進(jìn)行系統(tǒng)切換的信息和操作人員進(jìn)行不同模式轉(zhuǎn)換的信息等；（2）系統(tǒng)運(yùn)行的安全性顯示。包括系統(tǒng)常規(guī)運(yùn)行下的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，以及系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)故障時(shí)發(fā)出的警示信息以及相應(yīng)應(yīng)急自動(dòng)處理信息；（3）系統(tǒng)定期檢測(cè)和維護(hù)的信息。電傳控制系統(tǒng)需要定期進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，顯示系統(tǒng)會(huì)根據(jù)設(shè)定好的程序提醒操作人員進(jìn)行相應(yīng)的操作和管理。
2控制律設(shè)計(jì)概略
電傳飛行控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了駕駛員操縱指令（桿位移或桿力）與飛機(jī)運(yùn)動(dòng)參量響應(yīng)相對(duì)應(yīng)的控制，從而使飛行控制“目標(biāo)”由原機(jī)械操縱系統(tǒng)的舵面偏角操縱，變成了對(duì)飛機(jī)響應(yīng)的控制。作為某型飛機(jī)電傳飛行系統(tǒng)控制模態(tài)包括基本模態(tài)和自動(dòng)飛行控制模態(tài)?；灸B(tài)包括主控制模態(tài)、獨(dú)立備份模態(tài)及主動(dòng)控制功能；其中主控制模態(tài)與獨(dú)立備份模態(tài)是系統(tǒng)必須具備的兩個(gè)基本控制模態(tài)。主控制模態(tài)包括控制增穩(wěn)、中性速度穩(wěn)定性、飛行參數(shù)（法向過載，迎角限制和滾轉(zhuǎn)速率等）邊界限制與慣性耦合抑制等功能；其中控制增穩(wěn)功能是電傳飛行控制系統(tǒng)最基本的工作模態(tài)，在整個(gè)飛行包括內(nèi)全時(shí)、全權(quán)應(yīng)用。獨(dú)立備份模態(tài)是電傳飛行控制系統(tǒng)的備份模態(tài)，是獨(dú)立于所有的其他控制律模態(tài)的應(yīng)急工作模態(tài)。
3結(jié)束語
自動(dòng)調(diào)焦系統(tǒng)利用精密線繞電位器檢測(cè)準(zhǔn)直鏡的位置，由電位器的中心抽頭取出的電壓、溫度采樣值和接收的主控計(jì)算機(jī)距離信息送DSP進(jìn)行運(yùn)算，得出誤差電壓值。如果誤差電壓不等于零，DSP送出驅(qū)動(dòng)脈沖，經(jīng)功率模塊放大驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過機(jī)械傳動(dòng)帶動(dòng)準(zhǔn)直鏡移動(dòng)，同時(shí)也帶動(dòng)檢測(cè)電位器的轉(zhuǎn)軸向減小誤差電壓的方向旋轉(zhuǎn)，直至誤差趨近于零，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，以達(dá)到最佳的成像效果。
2系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2．1DSP模塊
采用DSP(TMS320F2812)作為自動(dòng)調(diào)焦系統(tǒng)核心。TMS320F2812是TI公司針對(duì)數(shù)字控制領(lǐng)域而推出的，具有控制精度高、速度快、使用靈活以及集成度高等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、光學(xué)網(wǎng)絡(luò)以及自動(dòng)化控制等領(lǐng)域。TMS320F2812的CPU運(yùn)行速率可以達(dá)到150MIPS，數(shù)據(jù)總線為32位，內(nèi)部集成乘法累加器，指令采用流水線處理，使得數(shù)據(jù)處理的能力大大增強(qiáng);同時(shí)在片內(nèi)還集成了128KB×16位的Flash存儲(chǔ)器和18KB×16位的SARAM存儲(chǔ)器。針對(duì)數(shù)字控制領(lǐng)域，還集成了兩個(gè)事件管理器(可以發(fā)送12路PWM信號(hào))，為電機(jī)及功率變換控制提供了良好的控制功能，還兼有死區(qū)控制功能。本系統(tǒng)并沒有使用TMS320F2812全部外設(shè)接口，而只是使用其中的一小部分，如GPIO接口和EVA/EVB接口。由于采用可編程邏輯器件(FPGA)，使得DSP的硬件電路設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)單。將DSP的數(shù)據(jù)總線、地址總線、讀寫控制線以及中斷信號(hào)線都引入到FP-GA中，根據(jù)特定的要求，在FPGA內(nèi)完成時(shí)序和邏輯設(shè)計(jì)，如為TL16C654、AD7864提供地址選通信號(hào)等。由于電機(jī)的信號(hào)線、限位開關(guān)線數(shù)量很多，需要本系統(tǒng)的I/O口的數(shù)量較多，還需要在FPGA內(nèi)完成擴(kuò)展I/O口的功能。
2．2FPGA模塊
選用Cyclone系列FPGA中的EP1C12Q240C8作為整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)序和邏輯控制核心，EP1C12Q240C8提供12060個(gè)邏輯單元(LE)和173個(gè)I/O口，可以內(nèi)嵌4K的RAM。采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，對(duì)FPGA設(shè)計(jì)進(jìn)行模塊分解，F(xiàn)PGA需要擴(kuò)展I/O口的功能，產(chǎn)生PWM調(diào)寬波信號(hào)，還需要為TL16C654和AD7864提供片選和讀寫信號(hào)等。TL16C654地址譯碼模塊:在FPGA內(nèi)部，針對(duì)DSP的讀寫以及地址信號(hào)進(jìn)行譯碼，為TL16C654提供讀寫信號(hào)以及片選等信號(hào)。AD7864地址譯碼模塊:對(duì)DSP的地址信號(hào)進(jìn)行譯碼，為AD7864提供讀寫、片選以及通道選擇等信號(hào)。在設(shè)計(jì)FPGA時(shí)，采用VHDL開發(fā)語言，在Quar-tusII環(huán)境下開發(fā)程序。根據(jù)FPGA的設(shè)計(jì)框圖，在設(shè)計(jì)程序時(shí)采用模塊化的設(shè)計(jì)思想。每個(gè)模塊都獨(dú)立設(shè)計(jì)(即每個(gè)模塊都是一個(gè)文件)，最后建立一個(gè)頂層文件，將各個(gè)模塊有機(jī)地聯(lián)結(jié)起來。
2．3串行收發(fā)模塊
自動(dòng)調(diào)焦系統(tǒng)與主控計(jì)算機(jī)通信時(shí)，必須要提供串行通信接口，這里采用TL16C654完成并行數(shù)據(jù)和串行數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換?？刂破髟谂c其他分系統(tǒng)進(jìn)行串行通信時(shí)，由TMS320F2812作為控制核心，間接控制TL16C654串行發(fā)送或接收。FPGA是DSP和TL16C654之間通信的橋梁，為TL16C654提供片選和讀寫信號(hào)。當(dāng)TL16C654的接收FIFO滿等情況發(fā)生時(shí)，會(huì)產(chǎn)生中斷信號(hào)，F(xiàn)PGA對(duì)TL16C654的中斷信號(hào)組進(jìn)行處理，然后向DSP發(fā)送中斷信號(hào)，并協(xié)助DSP得到TL16C654發(fā)出中斷的通道號(hào)。TL16C654在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)時(shí)，可以采用中斷或查詢的工作方式。在控制器與外部進(jìn)行串行通信時(shí)，TL16C654在接收時(shí)采用中斷方式，發(fā)送時(shí)采用查詢方式。
2．4模擬量采集模塊及數(shù)字溫度傳感器
模擬量采集選用美國(guó)模擬器件公司生產(chǎn)的AD7864模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，分辨率為12位，可實(shí)現(xiàn)4通道同時(shí)采樣。數(shù)字溫度傳感器采用型號(hào)DS18B20，DS18B20與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)雙向通信，測(cè)量范圍:－55℃～+125℃，分辨率0．5℃。
2．5電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及執(zhí)行電機(jī)
步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)采用UP－4HB01B步進(jìn)驅(qū)動(dòng)芯片。它把FPGA發(fā)出的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為步進(jìn)電機(jī)的角位移，F(xiàn)PGA每發(fā)一個(gè)脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)器就使步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一步距角，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速與脈沖信號(hào)頻率成正比。該驅(qū)動(dòng)芯片適用于四相六出頭混合式步進(jìn)電機(jī)，單極恒壓驅(qū)動(dòng)，四相八拍勵(lì)磁方式。執(zhí)行電機(jī)選用常州微特電機(jī)廠生產(chǎn)的混合式步進(jìn)機(jī)，型號(hào)為42BYG015，電機(jī)為混合式四相步進(jìn)電機(jī)，按四相八拍方式工作，步距角為0．9°。
3結(jié)論
雖然在開展采購工作過程中，部隊(duì)完全參照各項(xiàng)指標(biāo)和規(guī)范進(jìn)行采購和資金支付，并嚴(yán)格的落實(shí)了集中式的采購方法，采購工作取得了一定成效，但是依然存在很多問題，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
（1）應(yīng)用集中采購的方式，如果部隊(duì)的規(guī)模較小，規(guī)模效益會(huì)不明顯。這種情況主要存在基層一些部隊(duì)，現(xiàn)在被廣泛適用的采購制度是建立在團(tuán)營(yíng)級(jí)的部隊(duì)組織中，這樣一來，部隊(duì)需要的物資少，采購的規(guī)模就會(huì)變小，采購量難以與師以上的部隊(duì)組織相比，缺少市場(chǎng)采購優(yōu)勢(shì)。
（2）駐地偏遠(yuǎn)，采購和配送的成本高。很多基層部隊(duì)因?yàn)槌Ｄ犟v扎在偏遠(yuǎn)地區(qū)，比如，兩國(guó)邊界處或者西部偏遠(yuǎn)地區(qū)的邊防部隊(duì)等。
（3）采購的各項(xiàng)費(fèi)用都是人工進(jìn)行計(jì)算的，因此，財(cái)務(wù)結(jié)算的效率較低，尤其是在地方某些部隊(duì)，物品的采購、下單、運(yùn)輸?shù)鹊慕Y(jié)算全部是由部隊(duì)專業(yè)部門通過手工記賬的方式完成的。
（4）部隊(duì)物品采購的范圍小，有很多物品都不能滿足部隊(duì)需求。當(dāng)前，很多部隊(duì)大批量采購的是一些生活必需品，但是到當(dāng)?shù)毓?yīng)商處購買時(shí)種類較少，有很多的物質(zhì)都不能滿足部隊(duì)中官兵的需求。
2后勤物資統(tǒng)購系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
部隊(duì)后勤中的物資采購系統(tǒng)在很多功能上都與應(yīng)用軟件有所區(qū)別，可以說，后勤物資的統(tǒng)購系統(tǒng)既有軟件功能又有硬件功能，是一類綜合型的系統(tǒng)。鑒于這種原因，在對(duì)該系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)和開發(fā)時(shí)要考慮到硬件和軟件的一些設(shè)計(jì)上的基本要求，要對(duì)該系統(tǒng)的軟件功能和硬件功能以及網(wǎng)絡(luò)配置重點(diǎn)考慮。
2．1系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)要求
部隊(duì)后勤物資統(tǒng)購系統(tǒng)采用的應(yīng)用程序?yàn)閃eb系統(tǒng)程序，該程序是分布式的，能夠滿足部隊(duì)的網(wǎng)絡(luò)要求，但是應(yīng)用這種程序首先要保證部隊(duì)網(wǎng)絡(luò)的通暢。主要是部隊(duì)中的網(wǎng)以及部隊(duì)內(nèi)部的Internet網(wǎng)絡(luò)。值得注意的是，內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)是不能隨便接在一起的，并要采取一些隔離的手段。只有經(jīng)過部隊(duì)的上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)同意，用于執(zhí)行軍事事務(wù)的時(shí)候才能將內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)連接到外部網(wǎng)絡(luò)中。
2．2客戶層的設(shè)計(jì)
該系統(tǒng)應(yīng)用的是WebService應(yīng)用集成手段，該集成手段能夠使所有運(yùn)行在互聯(lián)網(wǎng)上的服務(wù)器都能夠以集成的方式組合在一起，可以使分散的計(jì)算機(jī)與各種系統(tǒng)設(shè)備組合到一起運(yùn)行，大大提高了用戶的體驗(yàn)效果。隨著這種集成方式被大范圍的應(yīng)用，系統(tǒng)開發(fā)的重點(diǎn)已經(jīng)轉(zhuǎn)變成了應(yīng)用的效果。這種集成組成的方式能夠取代Web應(yīng)用上的其他物件，能夠成為未來信息技術(shù)的主導(dǎo)。網(wǎng)絡(luò)中為用戶提供服務(wù)的主要方式是通過手機(jī)和計(jì)算機(jī)的終端對(duì)企業(yè)中網(wǎng)站進(jìn)行訪問，以此實(shí)現(xiàn)服務(wù)的功能。網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)可以對(duì)WebService集成手段進(jìn)行查詢，查詢的主要內(nèi)容是該系統(tǒng)以公開形式存在的目錄，也可以是設(shè)置了訪問權(quán)限的私有形式的目錄，首先獲取提供服務(wù)的信息源，再將信息處理的結(jié)果返回到系統(tǒng)的使用客戶。通過各種系統(tǒng)的接口可以將傳輸來的信息轉(zhuǎn)換成可以利用的程序?qū)ο?，再將這種能夠使用的程序?qū)ο髠鬏數(shù)綐I(yè)務(wù)系統(tǒng)處理。業(yè)務(wù)系統(tǒng)存在于邏輯的中間位置，網(wǎng)絡(luò)中的一切功能實(shí)現(xiàn)就是靠業(yè)務(wù)層。
2．3系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯層的設(shè)計(jì)
部隊(duì)后勤統(tǒng)購物資系統(tǒng)的主要部分就是系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯層，這種業(yè)務(wù)邏輯層功能強(qiáng)大，能夠?qū)⒄麄€(gè)系統(tǒng)中的所有業(yè)務(wù)邏輯順利完成。在特殊平臺(tái)上構(gòu)建這種業(yè)務(wù)邏輯層的主要方法有以下兩種：首先是Servlet和JavaBean這兩種技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，其次是通過選擇系統(tǒng)組件的方式來實(shí)現(xiàn)，重點(diǎn)選擇的組件有EJB系統(tǒng)組件。前兩種技術(shù)在處理業(yè)務(wù)邏輯時(shí)相對(duì)簡(jiǎn)單，并且處理系統(tǒng)功能時(shí)的要求不是很高，也由此造成了其安全性和穩(wěn)定性不高。但是后者處理的對(duì)象集中性較強(qiáng)，一般都是存在于企業(yè)中或者獨(dú)立的部門中，因此，該系統(tǒng)在一定程度上比上一種技術(shù)更加安全和可靠，唯一的缺點(diǎn)是對(duì)其開發(fā)的成本較高，并且該系統(tǒng)的組成較為復(fù)雜，如果發(fā)生故障處理起來會(huì)有一定難度。
2．4數(shù)據(jù)持久層的設(shè)計(jì)
隨著多媒體技術(shù)的飛速發(fā)展,各種各樣的多媒體演示系統(tǒng)在信息領(lǐng)域中發(fā)揮著越來越大的作用。其豐富的表現(xiàn)力、生動(dòng)的視覺及聲響效果,大大增強(qiáng)了所演示信息的吸引力。但是,多媒體作品的創(chuàng)作是一項(xiàng)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的工作,不僅涉及到美術(shù)、傳播、教育、心理等多方面創(chuàng)作因素,而且更需一種能方便地將圖、文、聲、像等多媒體信息按某種特定要求編合在一起進(jìn)行表現(xiàn)的方法。為節(jié)省多媒體作品的創(chuàng)作時(shí)間,需要一種相對(duì)簡(jiǎn)單、集成、高效的創(chuàng)作工具來輔助多媒體作品的創(chuàng)作開發(fā)與演播。
本文簡(jiǎn)要分析了目前流行的多媒體創(chuàng)作工具的特點(diǎn),提出了一種多媒體創(chuàng)作工具的功能結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)方法及實(shí)現(xiàn)技術(shù),最后給出一個(gè)用visualbasic語言編寫的播放多媒體信息的程序例程。
一、現(xiàn)有多媒體創(chuàng)作工具的類型
目前,最流行的多媒體創(chuàng)作工具主要分為以下三類。
1.描述性語言式
該類工具開發(fā)作品的思想是,按書的結(jié)構(gòu)方式將每個(gè)標(biāo)題的開發(fā)過程視為一本"書"的組合,每一屏被指定為一頁,在每頁內(nèi)可有多級(jí)的對(duì)象,設(shè)定好各頁與各頁中內(nèi)容及其之間的動(dòng)作,然后使用指定的編排設(shè)計(jì)語言進(jìn)行作品設(shè)計(jì)。這類工具中,比較有代表性的是美國(guó)asymetrix公司的multimediatoolbook工具,其編排設(shè)計(jì)語言為openscript。這類工具的最大優(yōu)點(diǎn)是開發(fā)時(shí)的彈性較好,面向稍懂編程的用戶,另外價(jià)格較低,易于接受;缺點(diǎn)是整體運(yùn)行速度慢,雖入門較易,但要掌握其機(jī)理需費(fèi)一番苦功,特別是對(duì)多媒體資源的訪問,openscript主要通過mci函數(shù)調(diào)用,必須在腳本里顯式地寫出有關(guān)調(diào)用,且語法和序列并非全直觀,又缺少提示,這點(diǎn)足以使非程序員怯步。
2.交互性圖標(biāo)式
這類工具主要是讓用戶直接在畫面上安排所需的元件,定義出元件本身的動(dòng)作以及元件和元件之間的關(guān)系。其工作方式是采用一種形象化的方法在微機(jī)上制作多媒體作品,通過選擇精簡(jiǎn)的形象化圖標(biāo),構(gòu)成應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)的流程圖,然后再往結(jié)構(gòu)中添加內(nèi)容,流程圖定義了多媒體元素的流動(dòng)過程。這類工具很適合沒有程序設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的用戶,因此在短時(shí)間內(nèi)就可開發(fā)出一套交互式的多媒體系統(tǒng)。這類工具中,著名的有美國(guó)authorware公司開發(fā)的authorwareprofessional及美國(guó)aimtech公司的iconauthor。其主要用于開發(fā)事件驅(qū)動(dòng)的、需要高交互性的教育、訓(xùn)練模擬以及導(dǎo)覽系統(tǒng)。這類工具不足之處是價(jià)格一般很貴,靈活性方面受現(xiàn)有系統(tǒng)的限制。
3.時(shí)間流程式
該類工具較適合于開發(fā)簡(jiǎn)報(bào)系統(tǒng),它在多媒體顯示上具有較強(qiáng)的時(shí)間前后順序,以圖形、文字信息為主。比較著名的有action工具、powerpoint、harvardgraphic工具等。該類工具對(duì)多媒體信息的支持基本上是通過ole外部方式進(jìn)行的,因此,演播多媒體時(shí)磁盤i/o動(dòng)作頻繁,系統(tǒng)開銷大,運(yùn)行效率低。
上述三類多媒體創(chuàng)作工具開發(fā)的運(yùn)行環(huán)境是基于windows3.x,可處理的音頻文件格式為wav、mid;靜態(tài)圖像文件格式為pcx、bmp、gif、tga、jpg、tif、wmf、dib等;動(dòng)態(tài)圖像格式為avi、fli、flc等。
二、多媒體創(chuàng)作系統(tǒng)的功能及設(shè)計(jì)方法通過以上分析,可看出多媒體創(chuàng)作系統(tǒng)一般具有如下特點(diǎn)。
1.易于入門,無需專業(yè)級(jí)程序員的編程經(jīng)驗(yàn),但熟練掌握不易。對(duì)某些特定的簡(jiǎn)單要求,往往要通過熟練掌握后所得到的使用技巧來實(shí)現(xiàn)。另外,對(duì)時(shí)效要求高、常修改的內(nèi)容,修改也不甚方便。
2.支持許多硬設(shè)備和許多文件格式,可生成含有圖形、圖像、文本、聲音、動(dòng)畫、視頻元素的復(fù)雜產(chǎn)品。
3.具有流程控制能力,可為上述元素提供導(dǎo)引框架。
4.雖包含了圖形編輯、動(dòng)態(tài)編輯、數(shù)字式動(dòng)畫、視頻編輯等多項(xiàng)工具,但多媒體數(shù)據(jù)的制作能力不如專用軟件功能強(qiáng)、精美。
當(dāng)前,處理多媒體信息的專用軟件資源比較豐富,文字方面有wordforwindows、wps等;圖形圖像方面有photostyler、photoshop、coreldraw等;動(dòng)畫方面有animator、3ds等;視頻方面有videoforwind
ows、adobepremiere、quicktimeforwindows等;聲音方面有soundsystem、waveedit等。
對(duì)用戶而言,已掌握了多媒體處理專用軟件,還得學(xué)習(xí)創(chuàng)作系統(tǒng)中的功能較弱的媒體處理工具,是某種意義上的重復(fù)。用戶要求在媒體素材設(shè)計(jì)上精雕細(xì)鑿,媒體作品演播時(shí)靈敏高效。因此,我們的設(shè)計(jì)原則是,利用現(xiàn)有功能強(qiáng)大的多媒體處理工具,采用系統(tǒng)集成與軟件編程相結(jié)合的方法,縮短開發(fā)周期以創(chuàng)造最佳的軟件。既兼顧一般要求,又滿足用戶演播的特定要求。在方法上綜合描述性語言及圖標(biāo)式創(chuàng)作工具的優(yōu)點(diǎn),以及軟件編程開發(fā)在系統(tǒng)彈性和擴(kuò)充上靈活、應(yīng)用范圍廣、用戶具體要求明確、軟件資源節(jié)約的特點(diǎn),克服現(xiàn)有創(chuàng)作工具靈活
性弱、受現(xiàn)有系統(tǒng)限制的不足。
所設(shè)計(jì)的多媒體創(chuàng)作系統(tǒng)各模塊主要功能如下。
·文本編輯:這是一個(gè)文本編輯器,它將所要演播的文字底稿逐行輸入,形成文本文件。
·劇本編輯整合:提供一種方便、高效、直觀的圖、文、聲、像數(shù)據(jù)集成的編輯手段,按用戶的設(shè)計(jì)要求,對(duì)各種媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯整合,制成各媒體對(duì)象的進(jìn)出入效果(如閃爍、飛行、旋轉(zhuǎn)、淡入淡出、大小、定位等等),最后形成一個(gè)劇本文件供演播時(shí)調(diào)用。
·圖形圖像處理:圖形圖像部分掛接photoshop或photostyler軟件,處理多種位圖文件,包括wmf、tif、bmp、pcx、tag、gif、dib、jpg等等格式;統(tǒng)計(jì)圖形方面提供制作各種二維、三維統(tǒng)計(jì)圖形的手段。
·劇本演播:將劇本編輯整合處理形成的劇本文件直接調(diào)入演播,可按自動(dòng)播放方式或?qū)б?、單步控制播放方式進(jìn)行播出。對(duì)動(dòng)態(tài)圖像播放可控制暫停、繼續(xù)。
·二維動(dòng)畫處理:掛接animator二維動(dòng)畫處理軟件,處理并形成fli、flc格式動(dòng)畫文件。
·三維動(dòng)畫處理:掛接3ds三維動(dòng)畫處理軟件,制作并形成flc、fli格式的動(dòng)畫文件。
·視頻處理:掛接videoforwindows、quicktimeforwindows、adobepremiere軟件。對(duì)質(zhì)量要求一般的視頻影像,經(jīng)電視、vcr或影碟機(jī)播出,通過視頻捕捉卡,處理形成avi、mov格式的視頻文件。而對(duì)質(zhì)量要求高、需全屏顯示的視頻影像,則使用專用數(shù)字視頻采樣壓縮工具生成mpeg、dat影像文件存于cd-rom中,播放時(shí),使用mpeg視頻解壓卡,將影像文件從光盤中調(diào)出,實(shí)時(shí)解壓縮,滿足全屏幕、全運(yùn)動(dòng)、全彩色的視覺要求。
·聲音處理:主要掛接soundsystem或waveedit,處理mid、wav格式的語音文件,并能使用cd-audio音碟資源。
·地圖標(biāo)繪與動(dòng)畫處理:主要處理點(diǎn)陣、矢量地圖的標(biāo)繪及基于地圖的簡(jiǎn)單動(dòng)畫,如箭頭、飛機(jī)、艦船、車輛等運(yùn)動(dòng)目標(biāo)沿軌跡運(yùn)動(dòng)、閃爍、變化過程等,并形成ate自定義格式文件,供演播時(shí)調(diào)用。
·外接演播工具:主要外掛其它各種多媒體創(chuàng)作工具的演播軟件來播放其制作的作品文件。如掛接powerpoint的pptview程序,掛接authorware的runapw程序。
三、多媒體創(chuàng)作系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)
我們?cè)陟o態(tài)圖形、圖像處理上,使用windowsapi編程技術(shù),結(jié)合ole方法;在多媒體數(shù)據(jù)處理方面,充分使用mci接口,將各種媒體的編演融合一體。
編程語言采用visualbasic及visualc++語言,同時(shí)充分利用第三方廠家提供的這兩種語言的用戶控制對(duì)象來解決圖、文、聲、像等多媒體演播時(shí)可能存在的效果限制問題。
具有高效方便的圖、文、聲、像等多媒體數(shù)據(jù)編輯整合功能是多媒體創(chuàng)作工具的特點(diǎn)。我們提出了以下這種基于表格方式,以頁操作為主的多媒體數(shù)據(jù)編輯整合的實(shí)現(xiàn)方法。
表格形式如表1。
首先將文字底稿調(diào)入并自動(dòng)填入到上述表格中,然后,用清屏方式來定義屬于同一頁的文字,并定義好該頁的背景色、字體、前景色以及該頁正文出頁方式,根據(jù)需要還可定義出該頁正文所在行的操作方式、條件及其位置。系統(tǒng)還提供缺省的版面布局供用戶使用。
表1
定義好一頁的文字以后,就可定義與該頁有關(guān)的多媒體信息之間的有機(jī)關(guān)系,可選擇聲音文件、動(dòng)畫文件、視頻文件、統(tǒng)計(jì)圖、地圖標(biāo)繪動(dòng)畫數(shù)據(jù),并定義這些媒體的播放位置、觸發(fā)條件及進(jìn)出場(chǎng)效果等。
另外,還可嵌入播放其它著作工具的作品并融合到播出中。這種編輯方法使整個(gè)格本形成一個(gè)前后一貫的大表格,前、后、左、右滾動(dòng)可直觀方便地瀏覽全部劇本,操作非常簡(jiǎn)便,整體性好,每頁隨時(shí)可進(jìn)行修改,并可隨時(shí)察看每頁效果。
2.多媒體數(shù)據(jù)訪問的實(shí)現(xiàn)
(1)采用windowsapi處理多媒體數(shù)據(jù)
我們使用bitblt函數(shù)實(shí)現(xiàn)圖形圖像的變化,mci接口處理音頻、視頻、動(dòng)畫、cd-audio數(shù)據(jù)的播放。
windows3.1中的mmsystem.dll動(dòng)態(tài)連接程序庫提供了大約一百多個(gè)具有多媒體處理能力的api函數(shù),其mci函數(shù)提供了與設(shè)備無關(guān)的程序接口,應(yīng)用程序可以通過mci命令訪問符合mci控制標(biāo)準(zhǔn)的多媒體設(shè)備,mci接口覆蓋了多媒體的主要領(lǐng)域,因此可以滿足大多數(shù)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)需要。由于mci的設(shè)備無關(guān)性,更換設(shè)備時(shí)只需更換mci驅(qū)動(dòng)程序,無需了解每種多媒體產(chǎn)品的細(xì)節(jié),系統(tǒng)升級(jí)十分方便,提高了應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)效率及靈活性。
在系統(tǒng)開發(fā)中,主要用到的mci多媒體設(shè)備類型及驅(qū)動(dòng)程序如表2。
表2
其余的mpg、dat等視頻格式的設(shè)備類型及mci驅(qū)動(dòng)程序視其產(chǎn)品提供的mci驅(qū)動(dòng)程序而定。
(2)利用用戶控制對(duì)象vbx進(jìn)行編程,處理圖、文、聲、像等多媒體數(shù)據(jù)
目前有眾多知名廠商開發(fā)出各類vbx控制對(duì)象,支持visualc++、visualbasic,vbx有可能成為標(biāo)準(zhǔn)文件格式。這類功能強(qiáng)大的vbx控制對(duì)象是開發(fā)多媒體系統(tǒng),提高開發(fā)效率,縮短開發(fā)周期的有效武器,使我們對(duì)復(fù)雜的圖文特效及外部設(shè)備的控制都交給了控制對(duì)象去處理,大大減少了編程的工作量,而且準(zhǔn)確性、高效性大大地提高。
開發(fā)多媒體系統(tǒng)常用到的vbx主要有:支持mci接口的mci.vbx(microsoft公司);支持flc、fli動(dòng)畫演播的vbplay.vbx(autodesk公司);支持圖文播放效果的fxtools/vb(imagefx公司)、knife.vbx(imageknife)、mhpicture.vbx(microhelp公司);支持圖形、圖像、文字播放效果的fximage.vbx、fxlabel.vbx;支持mov視頻播放的qtmove.vbx、qtview.vbx。
四、結(jié)束語
多媒體創(chuàng)作系統(tǒng)的開發(fā)與通常的應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)有一定的差異,既要有豐富的編程經(jīng)驗(yàn),又要充分了解多媒體的特點(diǎn)。
善于利用多媒體集成工具,就能在應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)中作到事半功倍。完成多媒體作品相當(dāng)部分的工作量在于圖形、圖像、聲音、影像素材的準(zhǔn)備,其技術(shù)及藝術(shù)含量都很高。而多媒體創(chuàng)作系統(tǒng),其目的是便于用戶高效地使用創(chuàng)作工具按某種構(gòu)想,將圖、文、聲、像等媒體進(jìn)行導(dǎo)演、創(chuàng)意及包裝。
目前,多媒體創(chuàng)作工具種類越來越多,隨著多媒體技術(shù)應(yīng)用發(fā)展的深入,開發(fā)多媒體的技術(shù)將越來越先進(jìn)、越科學(xué)、越方便、越有效。
本系統(tǒng)應(yīng)用范圍廣,適用于需經(jīng)常制作多媒體作品的教育、軍事、旅游等部門。
以下是一個(gè)用mci.vbx控制對(duì)象來播放多媒體數(shù)據(jù)的函數(shù)實(shí)例(visualbasic編寫,對(duì)mpeg視頻以realmagicmpeg解壓卡為例),可看出用控制對(duì)象處理多媒體信息的方便高效性。
constmci_mode_not_open=524
subclosemedia(byvalmediatype)''''關(guān)閉媒體
selectcasemediatype
case"video","sound","animator"
ifnotmmcontrol1.mode=mci_mode_not_openthen
mmcontrol1.wait=true
mand="close"
endif
case"graph"
image.picture=loadpicture("")
image.visible=false
endselect
endsub
subopenmedia(mediatypeasstring,medianameasstring)''''
打開并演播媒體
ifnotmmcontrol.mode=mci_mode_not_open_then
mmcontrol.wait=true
mand="close"
endif
selectcasemediatype
case"graph"''''圖像
image.picture=loadpicture(medianame)
image.visible=true
exitsub
case"sound"''''聲音
tt$=ucase(right$(medianame,3))
selectcasett$
case"wav"
mmcontrol.devicetype="waveaudio"
case"mid"
mmcontrol.devicetype="sequencer"
endselect
case"animator"''''二、三維動(dòng)畫
tt$=ucase(right$(medianame,3))
selectcasett$
case"flc","fli"
mmcontrol.devicetype="animation1"
case"mmm"
mmcontrol.devicetype="mmmovie"
endselect
case"video"''''視頻
tt!=ucase(right$(medianame,3))
selectcasttt$
case"avi"
mmcontrol.devicetype="avivideo"
case"mov"
mmcontrol.devicetype="qtwvideo"
case"mpg"
mmcontrol.devicetype="mmaster"''''reelmagic設(shè)備名
case"dat"
mmcontrol.devicetype="mmaster"''''reelmagic設(shè)備名
case"cdi"
mmcontrol.devicetype="mmaster"''''reelmagic設(shè)備名
endselect
endselect
mmcontrol.1049079981.htm=medianame
mmcontrol.wait=true
mand="open"''''打開設(shè)備
mmcontrol.notify=true
本設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的是節(jié)點(diǎn)間的無線通信、PC機(jī)與節(jié)點(diǎn)的信息傳輸，協(xié)調(diào)各模塊的聯(lián)通。結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)示意如圖2：PC機(jī)與ZigBee協(xié)調(diào)器通過串口進(jìn)行通信，由上位機(jī)進(jìn)行顯示，上位機(jī)向協(xié)調(diào)器發(fā)送溫度設(shè)定命令，通過協(xié)調(diào)器發(fā)送給各傳感節(jié)點(diǎn)，協(xié)調(diào)器與各節(jié)點(diǎn)的通信都是通過Zigbee無線傳輸協(xié)議進(jìn)行無線傳輸?shù)?。傳感?jié)點(diǎn)在檢測(cè)到溫度后會(huì)進(jìn)行判斷，溫度若超過上位機(jī)設(shè)定的范圍便會(huì)報(bào)警，并啟動(dòng)相關(guān)溫度調(diào)節(jié)裝置。檢測(cè)的同時(shí)也會(huì)無線發(fā)送到目標(biāo)設(shè)備，距離較遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)將通過路由節(jié)點(diǎn)進(jìn)行跳躍，再傳輸至協(xié)調(diào)器。
2硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1ZigBee協(xié)調(diào)器（路由）節(jié)點(diǎn)
ZigBee協(xié)調(diào)器的電路設(shè)計(jì)包括：一個(gè)ZigBee模塊、一個(gè)RS232串口模塊、一個(gè)JTAG接口/復(fù)位模塊、一個(gè)電源模塊、LED指示燈模塊等。1）JTAG接口。實(shí)際只用到了P1.4、P1.5、P1.6、P1.7、P2.1、P2.2、VCC、GND、REST五個(gè)引腳，其它引腳懸空，該電路可將程序通過仿真器燒寫進(jìn)芯片中。2）電源電路設(shè)計(jì)。由于ZigBee模塊需要3.3V的電源，本設(shè)計(jì)供電為兩節(jié)5號(hào)電池供電，可不需要穩(wěn)壓芯片進(jìn)行穩(wěn)壓。3）復(fù)位電路設(shè)計(jì)。4）串口電路設(shè)計(jì)。下載程序和調(diào)試通信兩個(gè)作用，采用MAX232做RS232電平與TTL電平的轉(zhuǎn)換芯片，MAX232有兩路電平轉(zhuǎn)換。
2.2傳感節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)
傳感節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)包含有DS18b20溫度傳感器，溫度調(diào)節(jié)控制裝置（本設(shè)計(jì)用電機(jī)代替），LED指示燈。1）DS18b20設(shè)計(jì)。DS18b20只需一條線就可以和處理器通信。2）電源供電電路。Zigbee模塊工作電壓為3.3V，外部供電為5V輸入，需要AMS1117—3.3電源穩(wěn)壓芯片進(jìn)行穩(wěn)壓。3）JTAG仿真電路。4）模擬溫度控制器（電機(jī)）電路。
3軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1IAR集成開發(fā)環(huán)境
本系統(tǒng)程序的調(diào)試編譯用的是IAREmbeddedWorkbenchIDE，它是一套開發(fā)工具，用于匯編、C或C++編寫的嵌入式軟件程序進(jìn)行編譯和調(diào)試。IAREmbeddedWorkbench適用于大量8位、16位和32位的微處理器和微控制器，用戶在開發(fā)新的項(xiàng)目時(shí)也能在所熟悉的開發(fā)環(huán)境中進(jìn)行。該集成環(huán)境包含了IAR的C/C++編譯器，文件管理器，文本編輯器，匯編器，鏈接器，工程管理器及C-SPY調(diào)試器等。它為用戶提供一個(gè)易學(xué)且具有最大量代碼繼承能力的開發(fā)環(huán)境，和對(duì)大多數(shù)和特殊目標(biāo)的支持。IAREmbeddedWorkbench有效的提高了用戶的工作效率，通過IAR工具，用戶可以大大地節(jié)省工作時(shí)間。針對(duì)不同芯片的代碼優(yōu)化器，IAREmbeddedWorkbenchIDE可以為微處理器生成非常高效的FLASH/PROMable代碼。
3.2VisualBasic語言開發(fā)環(huán)境上位機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)
VisualBasic是目前一種應(yīng)用于圖形界面比較多的開發(fā)語言，它衍生于BASIC編程語言。VB用有快速應(yīng)用程序開發(fā)和圖形用戶界面開發(fā)系統(tǒng)，它是微軟開發(fā)的，用于協(xié)助開發(fā)環(huán)境的驅(qū)動(dòng)編程語言。在現(xiàn)在的使用標(biāo)準(zhǔn)來說，VB是目前世界上使用者對(duì)多的語言，在目前圖形化界面開發(fā)來說，VB是比較好的開發(fā)語言較容易應(yīng)用ADO、DAO、RDO輕松創(chuàng)建ActiveX控件和連接數(shù)據(jù)庫。對(duì)于想快速建立一個(gè)應(yīng)用程序，VB將會(huì)是一個(gè)很好的選擇。本設(shè)計(jì)的上位機(jī)制作，VB是一個(gè)很好的選擇。
3.3ZigBee協(xié)調(diào)器軟件實(shí)現(xiàn)
協(xié)調(diào)器是直接與上位機(jī)通信的節(jié)點(diǎn)，它的任務(wù)是協(xié)調(diào)各感知節(jié)點(diǎn)發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，使得數(shù)據(jù)有序傳輸?shù)缴衔粰C(jī)顯示。
3.4Zigbee傳感節(jié)點(diǎn)軟件實(shí)現(xiàn)
傳感節(jié)點(diǎn)是可以在一定范圍內(nèi)定點(diǎn)位置，其任務(wù)只要是實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度，周期將數(shù)據(jù)無線發(fā)送給協(xié)調(diào)器，同時(shí)，節(jié)點(diǎn)上的溫度調(diào)控裝置根據(jù)溫度啟動(dòng)，進(jìn)行溫度調(diào)控。
4系統(tǒng)測(cè)試
開發(fā)和建設(shè)科研管理信息系統(tǒng)是利用信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)突破傳統(tǒng)科研管理模式存在的弊端，構(gòu)建代替人工、信息共享、學(xué)科化服務(wù)、數(shù)據(jù)分析的快捷、準(zhǔn)確、高效的科研管理新模式。其工作流程是科研人員通過系統(tǒng)對(duì)科研工作進(jìn)行日常管理，科研管理人員的工作主要是對(duì)信息的審計(jì)和更高層次的利用。而科研管理信息系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程性、規(guī)范性、動(dòng)態(tài)性、集約性等特點(diǎn)，能很好地收集、整合與傳遞科研信息，提高工作效率，保證科研數(shù)據(jù)的及時(shí)性和準(zhǔn)確性，較好地解決傳統(tǒng)科研管理帶來的程序繁瑣且重復(fù)的弊端。系統(tǒng)管理工作的動(dòng)態(tài)性和參與性為科研人員提供了日常科研工作的信息化管理平臺(tái)。
2系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2．1基本原則與目標(biāo)
研究所科研管理信息系統(tǒng)是基于網(wǎng)絡(luò)的科研信息數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，在系統(tǒng)整體過程中要充分把握規(guī)范性、安全性、實(shí)用性、可靠性、可擴(kuò)充性原則，采用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語言和模塊化的軟件開發(fā)方法。系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)是建立一個(gè)能夠覆蓋研究所主要科研業(yè)務(wù)管理的計(jì)算機(jī)信息管理系統(tǒng)。以網(wǎng)絡(luò)為平臺(tái)，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)簡(jiǎn)化人工管理流程，通過信息的一次錄入，實(shí)現(xiàn)信息多方共享、綜合分析加工和信息的批量導(dǎo)出導(dǎo)入，滿足不同管理層次對(duì)各類信息的需求。
2．2功能設(shè)計(jì)
系統(tǒng)除了能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)錄入、權(quán)限瀏覽、報(bào)表打印、留言板等功能外，還需要實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)推送功能、關(guān)聯(lián)查詢功能、統(tǒng)計(jì)/匯總功能和批量導(dǎo)入導(dǎo)出功能。節(jié)點(diǎn)推送功能:系統(tǒng)將業(yè)務(wù)流程串接起來，將節(jié)點(diǎn)任務(wù)推送給相關(guān)人員，并及時(shí)反饋相關(guān)工作任務(wù)和要求。關(guān)聯(lián)查詢功能:系統(tǒng)支持全信息的查詢和關(guān)聯(lián)功能，當(dāng)用戶需要了解一個(gè)項(xiàng)目時(shí)，系統(tǒng)能把項(xiàng)目相關(guān)信息一并展現(xiàn)給用戶。統(tǒng)計(jì)/匯總功能:系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)庫層匯總分析原始數(shù)據(jù)，自動(dòng)形成報(bào)表和數(shù)據(jù)，無需人工參與加工。批量導(dǎo)入導(dǎo)出功能:系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)格式文件的批量導(dǎo)入，如任務(wù)書、開題報(bào)告、中期檢查報(bào)告、結(jié)題報(bào)告等，也可根據(jù)需求將數(shù)據(jù)批量導(dǎo)出。
2．3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)科研管理的業(yè)務(wù)范圍和管理要素，科研管理信息系統(tǒng)主要包含以下功能模塊。信息模塊:該模塊由科技處基于門戶網(wǎng)信息動(dòng)態(tài)、最新通知和學(xué)術(shù)活動(dòng)公告。項(xiàng)目管理模塊:該模塊是系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，主要包括課題立項(xiàng)、開題、結(jié)題和成果申報(bào)管理。由用戶通過權(quán)限賬號(hào)進(jìn)行全過程管理，包括課題研究過程性文件和成果，科技處通過管理員權(quán)限進(jìn)行瀏覽審核并反饋。成果管理模塊:用戶登錄后，通過該模塊對(duì)個(gè)人成果進(jìn)行填報(bào)和管理，包括論文、著作、獲獎(jiǎng)等方面的信息。研究生管理模塊:該模塊屬于用戶信息管理和課題管理一體化的部分，主要包括用戶基本信息、選課明細(xì)和課題管理相關(guān)內(nèi)容。研究生通過登錄該模塊，填報(bào)入學(xué)基本信息，選課明細(xì)，提交課題研究過程中的所有文件?？蒲袟l件管理模塊:該模塊對(duì)研究所科技資產(chǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)管理。用戶管理模塊:該系統(tǒng)設(shè)置3種用戶類型，分別為科技處系統(tǒng)管理員、各科室領(lǐng)導(dǎo)管理員、科研人員，并根據(jù)用戶角色和單位不同分配不同的權(quán)限。另外，系統(tǒng)還通過網(wǎng)站提供日常所需的科研相關(guān)文件下載功能。
3系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)
系統(tǒng)采用基于J2EE技術(shù)框架的B/S構(gòu)架，以Eclipse+JBossTools為開發(fā)平臺(tái)，以MicrosoftSQLServer2005為數(shù)據(jù)庫平臺(tái)，應(yīng)用Tomcat6．0輕量級(jí)服務(wù)器，采用JSF、JavaBean、JPA等多種開發(fā)技術(shù)，在WindowsServer2003或WindowsXP以上操作系統(tǒng)環(huán)境運(yùn)行?？蒲泄芾硇畔⑾到y(tǒng)在開發(fā)和完善時(shí)需重點(diǎn)考慮以下問題。一是系統(tǒng)的安全性。為確保研究所科研信息的安全，系統(tǒng)通過權(quán)限管理為每個(gè)用戶分配相應(yīng)的角色，不同的角色使用戶使用的系統(tǒng)功能和查看信息的范圍得到控制。除系統(tǒng)管理員外，所有用戶只可修改自己所添加的數(shù)據(jù)。此外，系統(tǒng)還提供了操作日志記錄功能，用戶在系統(tǒng)的所有操作都有所可查，進(jìn)而保證了用戶的操作都是可審計(jì)、可追溯的。二是系統(tǒng)的可維護(hù)性。系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，每個(gè)功能模塊的編程、調(diào)試獨(dú)立進(jìn)行。三是與現(xiàn)有系統(tǒng)的集成。結(jié)合研究所科研人員內(nèi)部局域網(wǎng)賬號(hào)，系統(tǒng)開發(fā)局域網(wǎng)內(nèi)部系統(tǒng)的統(tǒng)一認(rèn)證功能，方便用戶注冊(cè)。
4結(jié)語
系統(tǒng)采用自頂向下的分層結(jié)構(gòu)化方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，由系統(tǒng)門戶、科研管理、技術(shù)管理、知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理、質(zhì)量管理、“三標(biāo)一體”管理、信息化管理、三維設(shè)計(jì)管理、技術(shù)裝備管理、學(xué)協(xié)會(huì)管理、評(píng)獎(jiǎng)報(bào)優(yōu)、標(biāo)準(zhǔn)化管理、保密管理、系統(tǒng)管理共計(jì)14個(gè)功能模塊結(jié)合而成?？紤]到系統(tǒng)的易用性、穩(wěn)定性、易維護(hù)性和技術(shù)先進(jìn)性，本系統(tǒng)基于B/S結(jié)構(gòu)，服務(wù)器端采用ASP．net平臺(tái)進(jìn)行開發(fā)，后端數(shù)據(jù)庫選用SQLServer作為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，客戶端基于jQuery進(jìn)行開發(fā)，使用jQueryEasyUI搭建系統(tǒng)界面，采用JSON為服務(wù)器和客戶端的數(shù)據(jù)交換格式(圖1)。
2關(guān)鍵技術(shù)
2．1基于jQuery的AJAX異步交互技術(shù)
B/S結(jié)構(gòu)相較于C/S結(jié)構(gòu)來說具有易部署、易維護(hù)、易擴(kuò)展、安全性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，但傳統(tǒng)的B/S結(jié)構(gòu)在提交數(shù)據(jù)或更新數(shù)據(jù)時(shí)需要重載整個(gè)頁面，因而存在數(shù)據(jù)傳輸量大、響應(yīng)不及時(shí)等不足。但隨著AJAX技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，B/S結(jié)構(gòu)的這一缺點(diǎn)正逐漸消失。AJAX即“AsynchronousJavascriptAndXML”(異步JavaScript和XML)，是一種創(chuàng)建交互式網(wǎng)頁應(yīng)用的網(wǎng)頁開發(fā)技術(shù)。AJAX可以使網(wǎng)頁通過后臺(tái)與服務(wù)器進(jìn)行少量數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)異步更新，即可以在不重新加載整個(gè)網(wǎng)頁的情況下，對(duì)網(wǎng)頁局部進(jìn)行更新，從而減少了數(shù)據(jù)傳輸量，提高了頁面響應(yīng)速度。jQuery是一個(gè)輕量級(jí)、兼容性高、技術(shù)先進(jìn)的JavaScript庫，它不僅提供了簡(jiǎn)單、高效的選擇器和事件處理方法，且對(duì)AJAX進(jìn)行了封裝，使AJAX使用起來更加便捷，從而在提升客戶體驗(yàn)的同時(shí)，大幅提升了系統(tǒng)開發(fā)效率。下面的代碼是jQuery的AJAX異步請(qǐng)求基本用法，在無刷新的情況下通過后臺(tái)實(shí)現(xiàn)了用戶登錄驗(yàn)證。
2．2基于JSON的數(shù)據(jù)交換格式
JSON(JavaScriptObjectNotation)是一種輕量級(jí)的數(shù)據(jù)交換格式，是JavaScript的一個(gè)子集。因使用了類似于C語言家族(包括C，C++，C#，Java，JavaScript，Perl，Python等)的習(xí)慣，使其成為理想的數(shù)據(jù)交換語言，易于人閱讀和編寫，同時(shí)也易于機(jī)器解析和生成，其可讀性和可擴(kuò)展性與XML不分上下，但攜帶相同信息的字符量卻低于XML。采用AJAX異步請(qǐng)求技術(shù)之后，瀏覽器與客戶端之間的數(shù)據(jù)傳輸量已有大幅下降，數(shù)據(jù)交換格式采用JSON后，數(shù)據(jù)傳輸量將進(jìn)一步下降。ASP．net服務(wù)器端序列化和反序列化JSON有多種方法，本系統(tǒng)使用了第三方提供的Json．NET庫，在使用前需先下載并引用“Newtonsoft．Json．dll”。下面的代碼是將泛型列表轉(zhuǎn)換為JSON數(shù)據(jù)格式的過程，服務(wù)器端響應(yīng)客戶端請(qǐng)求返回了一組科研項(xiàng)目列表信息。服務(wù)器端返回的JSON序列如下:客戶端在處理JSON數(shù)據(jù)時(shí)，不必進(jìn)行處理或特殊轉(zhuǎn)換，可直接將JSON數(shù)據(jù)當(dāng)做JavaScript對(duì)象進(jìn)行操作。
3結(jié)束語
