軟件設計模式論文范文
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篇1
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篇2
1 總體設計方案 本文由wWW. DyLw.NeT提供，第一 論 文 網專業寫作教育教學論文和畢業論文以及服務，歡迎光臨DyLW.neT
本設計采用CAN總線作為數據采集與系統控制的通信方式，以ATMEL公司生產的AT91SAM9263 ARM芯片為主控單元，結合A/D轉換技術、故障診斷專家系統實現某型火箭炮隨動系統的故障檢測?？傮w設計框圖如圖1所示。
數據采集單元由信號調理模塊和A/D轉換模塊組成，其中信號調理模塊用于模擬信號的放大、濾波和提高電路負載能力，A/D轉換器完成模擬信號向數字信號的轉換，ARM主控單元實現系統控制與故障診斷，數據采集單元與ARM系統控制與故障診斷模塊之間以CAN 總線的方式進行通信，工作人員通過操作觸摸屏顯示界面完成故障檢測。
2 系統硬件設計
2.1 數據采集單元
數據采集單元由信號調理電路和A/D轉換模塊組成，用于采集某型號火箭炮隨動系統液壓泵、高平機等被測部件的液壓或氣壓的狀態信號，其結構圖如圖2所示。
信號調理電路如圖3所示，采用OP27運算放大器進行設計，它的作用是把傳感器輸入的信號進行放大，同時利用其輸入阻抗高、輸出阻抗小的特點以滿足A/D轉換芯片對驅動源阻抗的要求。
A/D轉換電路將經過信號調理模塊調理后的模擬信號轉換為數字信號，文中選用TLC2543CN和STC89C52分別作為A/D采樣芯片和微控制器[3]，其設計如圖4所示。TLC2543CN是TI公司生產的12位串行模/數轉換器，使用電容開關逐次逼近技術，12位分辨率，10 μs的轉換時間，11路模擬輸入，輸出數據長度可通過編程調整[4]。A/D轉換模塊與51單片機之間以I2C總線的方式進行通信，只需要一條串行數據線SDA（DATA_OUT）和一條串行時鐘線SCL（CLOCK），具有接口線少，控制方式簡單，器件封裝形式小，通信速率較高等優點?！〗浶盘栒{理后的11路模擬量數據分別通過端口NO0?NO10進入TLC2543CN進行A/D轉換，TLC2543CN通過[CS]，DATA_INPUT，DATA_OUT，MEOC，I/O CLOCK這5個引腳與STC89C52單片機進行通信。為了減小外界環境及器件本身引入的噪聲和擾動，提高系統的穩定性，在這5個信號與單片機之間進行光電耦合隔離處理。由于光信號的傳送不需要共地，所以可將光耦器件兩側的地加以隔離，達到提高系統信噪比的作用，光耦隔離器件選用Avago Technologies 生產的6N137，電路如圖5所示。需要注意的是，電路板中6N137兩端的電源不能共用，否則起不到隔離的作用。
2.2 CAN總線通信模塊
數據采集單元和ARM系統控制與故障診斷模塊之間以CAN總線的方式進行數據通信和控制。CAN總線具有可靠性高、實時性強、較強的抗電磁干擾能力、傳輸距離遠等特點，尤其適用于隨動系統傳感器多、各檢測點信息交換頻繁和干擾源復雜的情況。CAN總線通信模塊的實現有2種解決方案[5]：一類是采用帶有片上CAN的微處理器，如Philips的80C591/592/598、Atmel的AT90CAN128/64/32等；另一類是采用獨立的CAN控制器，如Philips的SJA1000?？紤]到應用的靈活性，本文采用獨立的CAN控制器SJA1000。CAN總線通信模塊結構框圖如圖6所示，選用STC89C52單片機作為CAN總線通信模塊的微控制器，CAN總線控制器和收發器分別選用Philips公司生產的SJA1000和PCA82C250[6]。CAN總線規范采用三層結構模型，STC89C52單片機用以實現應用層的功能，SJA1000和PCA82C250則分別對應于數據鏈路層和物理層。為了增強CAN總線通信模塊的抗干擾能力，在CAN控制器與CAN收發器之間進行光電耦合隔離處理，與數據采集單元一樣，本文也選用6N137進行處理。
CAN總線通信模塊接口電路主要由4部分組成：微控制器STC89C52、獨立CAN控制器SJA1000、光電隔離器件6N137和CAN總線收發器PCA82C250。微控制器STC89C52用于數據處理、實現對SJA1000的初始化、通過對SJA1000的控制實現數據接收和發送等通信任務；獨立CAN控制器SJA1000和收發器PCA82C250經過簡單總線連接可實現數據鏈路層和物理層的全部功能。STC89C52通過DATA_INPUT向TLC2543CN發送一定格式的指令，在DATA_OUT引腳可獲取到A/D轉換的數據；由于SJA1000的數據線與地址線是共用的，所以將STC89C52的P0口與AD0?AD7直接連接的同時，還要將地址鎖存信號線ALE進行連接，以便區分在同一時刻AD線上傳遞的是地址還是數據；SJA1000的中斷管腳INT連接單片機的外部中斷INT0；MODE管腳與高電平VCC連接以選擇Intel模式；為了保證上電復位的可靠，復位電路采用IMP708芯片進行智能控制，IMP708芯片集看門狗定時器、掉電檢測電路、電源監控電路等于一體，保證SJA1000芯片的可靠運行；RX0和TX0是數據的收發管腳，經光電耦合器件6N137后連接到CAN收發器上，用以電氣隔離；PCA82C250有3種工作模式：高速、斜率控制和待機，本文選擇斜率控制模式，通過在Rs引腳與地之間接一個100 kΩ的電阻來實現；為了消除在通信電纜中的信號反射，提高網絡節點的拓撲能力，需要在CAN總線兩端接入兩個120 Ω的終端電阻[5]。
2.3 系統控制與故障診斷模塊
數據處理與系統控制模塊采用ATMEL公司生產的AT91SAM9263 ARM芯片作為主控單元，以觸摸屏作為人機交互方式完成系統控制和故障診斷。AT91SAM9263主頻 200 MHz；內置CAN總線控制器，全面支持CAN2.0A和CAN2.0B協議；內置TFT/STN LCD控制器，支持3.5～17英寸TFT?LCD 液晶屏，最高分辨率可達2 048×2 048?？紤]到系統的可擴展性，本文將系統控制與故障診斷模塊單獨成板。技術保障人員可以通過操作觸摸屏上顯示的人機交互界面完成對隨動系統的故障檢測。
3 系統軟件設計
系統軟件設計主要分為A/D轉換模塊、數據 處理模塊、CAN總線通信模塊和系統控制與故障診斷模塊4部分。主流程圖如圖7所示，首先對STC89C52單片機進行初始化，包括CAN總線工作方式的選擇、驗收濾波方式的設置、驗收屏蔽寄存器和驗收代碼寄存器的設置、波特率參數設置、中斷允許寄存器的設置以及A/D轉換模塊的初始化等；當單片機接收到故障檢測命令時，進行A/D采樣，然后由單片機對采集到的數據進行處理，通過量值轉換得到實際的工況數據；最后由CAN總線通信模塊將數據傳輸到系統控制與故障診斷模塊進行故障檢測，診斷結果由觸摸屏顯示以指導維修人員進行現場維修。
3.1 A/D轉換模塊軟件設計
A/D轉換模塊程序設計流程圖如圖8所示。
3.2 數據處理模塊軟件設計
數據采集過程中難免受到噪聲的影響，為了保證采到數據的準確性，可以對其進行一定的算法處理。本文在故障檢測時，對同一采樣點進行5次采樣，然后用快速排序算法對這5個數據進行排序，取中值作為故障檢測的有效數據，以減小誤差帶來的影響。采集到的數據與實際值之間成嚴格的線性關系，將采集到的數據值乘以系數K即可獲得實際的工況數據，其流程圖如圖9所示。
3.3 CAN總線通信模塊軟件設計
CAN總線通信模塊的程序設計主要分為初始化、數據發送和數據接收3個部分：
（1） 初始化。CAN總線初始化主要是對通信參數進行設置，通過對時鐘分頻寄存器、驗收碼寄存器、驗收屏蔽寄存器、總線定時寄存器和輸出控制寄存器的配置實現對CAN總線工作模式、接收報文的驗收碼、驗收屏蔽碼、波特率和輸出模式的配置和定義[7]。值得注意的是，這些寄存器的配置需要在復位模式下進行，因此在初始化前應確保系統已進入復位狀態?！。?） 數據發送。本文采用查詢方式，進行CAN總線的數據發送，首先應將CAN總線的發送中斷禁能。發送數據前，主控制器輪詢SJA1000狀態寄存器的發送緩沖器狀態位TBS以檢查發送緩沖器是否被鎖定，若發送緩沖器被鎖定，則CPU等待，直到發送緩沖器被釋放，然后將從現場采集到的數據發送到發送緩沖區并置位命令寄存器的發送請求位TR，此時SJA1000將向總線發送數據。數據發送流程圖如圖10所示。
（3） 數據接收。同數據發送一樣，本文采用查詢方式進行數據的接收，也應將CAN總線的發送中斷禁能。主控制器輪詢SJA1000狀態寄存器接收緩沖狀態標志RBS以檢查接收緩沖器是否已滿，若未滿則主控制器繼續當前的任務直到檢查到接收緩沖器已滿，讀出緩沖區中的報文，然后通過置位命令寄存器的RRB位釋放接收緩沖器內存空間。數據接收流程圖如圖11所示。
3.4 系統控制與故障診斷模塊軟件設計
系統控制與故障診斷模塊是在Linux平臺下利用Qt SDK開發完成的，數據庫采用嵌入式系統中廣泛采用關系型數據庫SQLite[8]。軟件采用模塊化設計思想，包括顯示界面、系統控制、檢測數據庫和故障診斷等4部分。系統界面基于QT/GUI開發，用于故障檢測結果顯示、調取數據庫輔助人工診斷等人機交互；系統控制模塊用于系統啟動與關閉、初始化及多線程處理；檢測數據庫用于對專家系統中經驗知識、故障診斷規則集進行組織、檢索和維護，及用于存儲系統采集的工況參數；故障診斷模塊是該檢測裝置核心，本文利用故障診斷專家系統對隨動系統進行故障診斷，給出診斷結果?？紤]到故障診斷的實時性要求，程序采用多線程編程來實現。
圖10 CAN總線數據發送程序設計流程圖
圖11 CAN總線數據接收程序設計流程圖
4 結 語
為了測試隨動系統故障檢測裝置在各種情況下的故障檢測能力， 本文通過人為制造故障的方式對該系統進行了大量實驗。在反復的實驗中，該系統均能正確定位故障，充分驗證系統的可靠性和穩定性。本文研制的以AT91SAM9263 ARM芯片為核心基于CAN總線隨動系統故障檢測裝置，可實現對隨動系統液壓、氣壓、電壓等工況參數的測量，經故障診斷專家系統的推理，實現以自動故障診斷為主、人工診斷為輔的故障檢測。文中采用的CAN總線通信方式使整個系統簡潔緊湊、具有較強的抗干擾能力和實時性，這種CAN總線通信方案不但可用于隨動系統故障檢測裝置的研發，還可推廣至其他模擬量信號的機電設備故障檢測，尤其是多機組的分布式狀態監測與故障診斷中，具有非常實用的應用前景。
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篇3
省屬高校的軟件工程專業多脫胎于計算機科學與技術學科，在研究生人才培養模式上受限于計算機科學與技術研究生培養模式。部分高校甚至于采用同計算機專業研究生實施無差別培養方式，這一根本性原因帶來諸多問題。
1．人才培養方向目標定位不清晰
軟件工程專業碩士應當僅限于軟件工程師的培養。軟件工程具有極強的工科屬性，其人才培養，除軟件工程科學碩士和計算機科學技術一樣，可培 研究型人才外，專業學位應當清晰定位于培養具有軟件工程必備基礎知識，在軟件工程某一領域具有較強專業知識與技能的工程師。
2．師資比較缺乏，尤其是雙師型師資缺乏
軟件工程正式成為獨立的學科時間相對較短，軟件工程師資大多來源于計算機科學與技術專業。計算機科學與技術專業可以勝任軟件工程基礎課程，但這部分教師往往缺乏工程實際經驗，在教學中往往表現為重理論輕實踐。省屬高校十分缺乏來自軟件企業一線的項目經理以上的技術管理人員充任實踐課程教師。
3．培養模式陳舊，不適應國家教育部要求
由于全日制軟件工程專業學位研究生2009年才在全國開展，很多高校沿用學術型學位研究生培養模式，忽視了國家對專業學位研究生培養要求中的專業實踐能力的培養，未能很好地開展專業實踐教學。
4．課程設置陳舊，不適應軟件企業的人才需求
大多數高校軟件工程研究生課程設置大多套用計算機科學與技術專業的課程設置，未體現軟件工程學科特點。原因主要是因為師資缺乏、招生規模較小，出于節約培養成本的考慮。
二、一種實用的軟件工程全日制工程碩士培養解決方案
四川師范大學作為四川省屬高校中最早開設計算機科學與技術、軟件工程本科生培養的院校之一，在軟件工程工程碩士培養的諸多問題上，做了一些有益探索與研究，針對性地提出了一套適合于省屬高校軟件工程全日制工程碩士培養的解決方案，希望能為同類型高校提供人才培養的借鑒。研究生培養方案的制定，重點需要解決課程體系設置、培養流程規劃與控制。對專業學位研究生而言，還需要解決專業實踐能力的培養與訓練這一關鍵問題。
1．課程體系設置
軟件工程學科正式確立的兩個標志性文件是2004年IEEE推出的軟件工程知識體(SWEBOK)和軟件工程教育知識體(SEEK)。兩個文件內容相近，都包含了軟件工程核心類的知識領域、基礎類或前導類的知識領域，以及其他相關領域的知識。軟件工程研究生的培養從原則上說應遵循上述兩個文件，圍繞上述知識領域進行教學。但由于這兩個文件將軟件工程的知識體系劃分為知識點，各領域之間必然存在重復和交疊。在課程設置上無法照搬上述兩個文件。以SEEK為基礎，我們對軟件工程的課程設置進行規劃。整個課程設置被分為五個層次，分別為工程基礎課程、計算機基礎課程、軟件工程核心課程、擴展課程和實踐課程，如圖1所示。課程開設順序大體按照五個層次由低到高依次開展。其中，工程基礎課程提供軟件工程所需數學理論基礎、外語能力培養、軟件工程文檔寫作、論文寫作基本功訓練。計算機基礎課程提供軟件開發必須的計算機基礎知識，如網絡、算法和數據庫知識。
相對于本科課程而言，此類課程講授內容更深入全面。軟件工程核心課程設置了高級軟件工程、軟件體系結構和軟件測試與質量保證三門課程。高級軟件工程側重于軟件分析與設計、軟件工程過程、軟件開發案例分析。軟件體系結構側重于結構風格、案例研究、共享信息系統、結構描述、結構的分析與評估、特定領域的軟件體系結構和流行的軟件體系結構等。軟件測試與質量保證著重于軟件質量的改進，討論如何提高軟件質量的方法。擴展課程包含系列領域知識課程，研究生可根據研究方向選擇兩門;軟件開發工具講授最新流行的軟件開發、過程管理所需要的軟件工具的使用，以實踐教學為主。軟件開發新技術研討課程以講座形式開展，教師和學生均可作為一個專題的主講。實踐課程包含校內實踐、校外實踐和畢業設計三個環節。
2．培養流程與實施
教育部明文規定，專業學位研究生學制原則上為兩年，同時要求應屆本科生進行專業實踐不少于一年。一般來說，研究生在校課程學習時間應有一年左右，加上專業實踐的一年，如何合理安排學習計劃，在兩年內完成培養環節成了一個現實的重要問題。我校以周為單位制定了四川師范大學軟件工程專業學位研究生培養流程，如表1所示:上表規劃了研究生培養中的幾個關鍵環節，依次為報到入學、課程學習、校內實踐、校外實踐、開題、畢業設計、論文寫作和送審答辯。第一學期研究生主要是課程學習，同時在校內導師指導下開展文獻閱讀和編程能力鍛煉。第二學期前半學期結束理論課程的學習。后半學期和暑期開展校內實踐和畢業設計開題工作。第三學期研究生到實習基地進行校外實踐。從第二學期后半段和整個第三學期，學生在專業實踐的同時，需完成畢業設計。從第二個寒假開始直到第四學期前六周，研究生完成畢業論文的初稿。從第七周開始，進行論文修改、、盲評和答辯工作。
從培養流程表可以看出，這種安排具有兩個顯著特點。一是理論課程學習安排在一個半學期完成，二是實踐課程分為校內實踐和校外實踐。研究生理論課程學習任務并不重，完全可壓縮到一學期半，同時可為實踐提供更多時間。校內實踐非常有必要。由于是省屬高校學生大多能力一般，為保障學生進入企業能融入研發團隊從事技術工作，必須先期培訓其實踐能力。這種安排時間較為緊湊，也比較合理，符合專業學位研究生側重于實踐能力培養的要求，也在兩年的學制內確保了研究生的實踐時間不少于36周。
三、專業實踐能力的培養與訓練
軟件開發能力是軟件工程專業碩士必備的核心能力，其能力培養既是對前端課程學習效果的檢驗，也是后端畢業設計和就業的必然需要。我校將軟件工程專業碩士實踐能力培養融入了眾多環節。從前期的實驗型課程教學，到中期的校內實踐、再到后期的校外實踐和畢業設計。實驗型課程教學解決軟件設計開發的基礎技能，校內實踐解決中小規模軟件設計開發能力，校外實踐和畢業設計解決中大規模軟件設計能力。
1．實驗型課程教學
包含軟件工具的使用訓練、軟件開發環境的搭建、軟件開發案例分析和新技術研討。軟件工具的使用訓練學生單個軟件開發工具的使用，如項目管理軟件Project、開發文檔化軟件Rational、軟件測試工具LOADRUNNER、QTP、TD等。由于這些工具結構分散，還需進行開發環境的搭建訓練。開發環境搭建訓練內容一為搭建基于微軟的VSTS和VisualStudio的開發平臺，適合．net方向;內容二位、為搭建基于IBMRSA和Eclipse的開發平臺，適合J2EE方向。軟件開發案例分析中研究生將自己放在決策者的角度來思考項目所涉及到的具體問題，增強了學生的實際應對能力。新技術研討促進學生或主動或被動地掌握了一些新興技術，拓寬了技術領域。
2．校內軟件開發實踐
采用項目驅動形式開展。要求研究生必須申報各類實際的軟件開發項目，如四川省苗子工程、學校研究生科研創新項目、學院研究生科研創先項目。研究生可組織本科生參與項目實施，但必須任項目組長，在項目中擔任核心角色，完成軟件需求文檔審定、軟件架構設計、軟件詳細設計、大部分編碼工作、測試方案制定等重要工作。
3．校外軟件開發實踐
在上述環節經歷后，研究生已經掌握中小規模軟件開發的基本技能，此時將研究生派到實習基地，實戰參與企業軟件開發項目。其實踐由校內導師和企業導師共同負責。前期技能的培養已保證研究生勝任企業中一般性的軟件開發角色。
4．畢業設計
研究生在校內和校外實踐的36周中，還需要同時進行畢業設計的開題、實施。研究生可結合企業實習工作完成畢業設計。專業實踐的考核分為定期匯報和實踐環節結束匯報兩種形式。研究生應每隔兩個月集中匯報一次實習期工作心得，取得的成績等。實踐結束時在全院公開匯報，其成績作為實踐課程成績。
四、結論
篇4
論文關鍵詞：GPRS，SIM300模塊，短消息，AT指令，S3C44B0，GPS
1 引言
隨著社會經濟的發展和科學技術的進步，人們對各種場所的安全越來越關注并提出了更高的要求。但是傳統的安防設備成本比較高、實時性不強、集中管理控制困難等情況。本文基于ARM7、GPRS無線網絡和GPS全球定位系統技術開發出一種實時、無線、便于管理、成本低廉的主動性全球性定位監控報警系統。該系統體積小，靈活性好，性價比高，空間擴展功能強。
GPRS是通用分組無線業務(GeneralPacketRadioService)的英文簡稱，目的是為GSM用戶提供分組形式的無線數據傳輸業務，實現數據分組收發，用戶永遠在線，保證數據傳輸的實時性，接入速度快，并按流量計費，有效的降低服務成本。
2系統總體結構
全球定位監控報警系統主要由S3C44B0作為主控器，GPRS、GPS、圖像疊加模塊、人機接口模塊、傳感器模塊作為硬件與S3C44B0進行通信，由S3C44B0對各個部分進行統一管理控制，從而實現各項功能。本文主要研究GPRS與處理器協調工作這方面，全球定位監控報警系統組成框圖如下圖l所示。
系統工作流程如下：首先通過人機接口模塊按照實際報警監控要求對系統進行初始設置，并開放相應的端口進行監控。系統在運行過程中如果遇到異常情況將通過傳感器模塊感應傳送給S3C44B0處理器，處理器收到感應信息后，將信號進行采集并進行初步的處理，再通過GPS模塊接收來自衛星的導航電文，并對電文摘要可通過GPRS對系統進行反饋控制，實現實時監控。
圖l 全球定位監控報警系統組成框圖
3系統硬件組成和功能
3．1 S3C44B0處理器模塊
S3C44B0是Samsung公司推出的一款高性能、低功耗的16/32位RISC內核ARM7TDMI微處理器。為了降低系統成本及外圍器件數目，S3C44B0在ARM7TDMI核的基礎上，擴展了一系列的外圍器件，主要包括CPU單元、系統時鐘管理單元、存儲單元和系統功能接口單元。片上集成具體的功能部件有8KB的cache、外部擴充存儲器控制器、LCD控制器、帶有1個LCD專用DMA通道、2個通用DMA通道，2個帶外部請求引腳的DMA、2個帶有握手協議的UART、1個同步SIO接口、1個I2C總線控制器、5個PWM定時器、1個內部定時器、1個看門狗定時器、71個通用可編程I/O口、8個外部中斷源、8路10位ADC、具有日歷功能的RTC、PLL倍頻器、功耗控制模式有正常、低、休眠和停止等。
3.2 SIM300模塊
SIM300模塊是SIMCOM公司研制的GSM／GPRS通信產品，SIM300模塊體積小，性能可靠,內嵌有強大的TCP/IP協議，集成了完整的射頻電路和GSM的基帶處理器，主要為語音傳輸、短信息和數據業務提供無線接口，適合于開發一些GSM／GPRS的無線應用產品。SIM300提供標準的RS232串行接口，實現了語音、SMS、數據和傳真信息的高速傳輸，本設計使用SIM300全串口通信。
3.2.1 SIM300模塊電源電路
電源對模塊非常重要，一旦在電源上產生擾動、干擾，都可能造成SIM300模塊的死機，模塊在發送的時候電流約2A，因此在電源電路設計時模塊的供電電流應該有大于2A 的裕量，功率應大于8W的裕量，電源線應該盡量寬、走線盡量短以便減小線路阻抗增強電源的穩定性。
為了提高模塊的抗干擾能力，最好在PCB板與模塊金屬屏蔽罩相接觸的地方大面積鋪地并露銅，并使模塊屏蔽罩與PCB露銅部分接觸良好；在外部輸入電源與模塊系統間串入感性器件以達到更好的干擾抑制效果，而在電池與模塊系統間不要串接任何器件，以避免對電池供電系統造成影響；如果采用多層板，電源走線最好走外層，以利于PCB板的散熱。電源電路設計如下圖2所示：
圖2 電源電路
3.2.2 SIM300模塊SIM卡連接電路
SIM300模塊的SIM卡接口電路支持外部SIM卡，可直接與1.8 V和3.0 V的SIM卡連接，采用I2C總線結構，通過串行時鐘線和串行數據線完成串口數據傳輸，其時鐘線時鐘頻率為13MHz/4；串行數據線接一個10K電阻上拉到SIM卡電源上，以保證數據傳輸的正確性,為了對靜電的抑制，在SIMRST、SIMCLK、SIMDAT三線上分別串入的10K電阻進行抗傳導型干擾。SIM卡連接電路設計如下圖3所示：
圖3 SIM卡連接電路
3.2.3SIM300模塊啟動電路
SIM300模塊的啟動方式是通過控制PWRKEY管腳，在該管腳上產生一個一段時間的低電平，然后在PWRKEY引腳產生高阻態或高電平進行啟動，模塊啟動后將發送RDY信號通知模塊已經啟動。啟動電路設計如下圖4所示：
圖4 啟動電路
3.2.4 SIM300模塊指示電路
SIM300模塊的指示電路主要包括網絡狀態指示電路和模塊來電指示電路。指示電路的設計如下圖5所示：
圖5 網絡狀態指示電路來電指示電路
4系統軟件設計與實現
GSM\GPRS在全球定位監控報警系統中軟件設計主要是通過ARM7對SIM300模塊發送AT指令進行控制和傳送信息，AT指令的執行過程需要ARM7與模塊交互應答完成，每一次發送或接收的字節有嚴格的規定。
收發短信模式主要Text模式和PDU二種模式，Text模式主要是以純文本方式發送信息，在國內很少被采用。PDU模式編碼的短消息不僅可以發送英文短消息，也可以發送中文短消息，被普遍采用。當ARM7通過SIM300發送中文短消息時應注意以下幾個問題：(1)ARM7是以ASCII編碼的形式發送所有AT指令的指令符號、常數、指令結束符、PDU數據包符號等；(2)在ARM7控制SIM300模塊工作時，必須通過AT指令“AT+CMGF=0”把模塊的短信息工作模式設置為PDU模式，以PDU編碼方式發送短消息；(3)ARM7發送每一條AT指令后，必須立即發送回車符的ASCII碼0DH，如果缺少回車符，模塊將不能識別指令；(4)ARM7發送中文短信息時，發送的是漢字的Unicode編碼，可以通過Unicode編碼表查出要發送漢字的Unicode碼進行發送，適用于發送漢字信息較少且固定的情況；也可以借助漢字GB-2312碼與Unicode碼轉換表，利用函數在ARM編譯系統生成的GB-2312碼轉換成漢字的Unicode碼進行發送。
GSM\GPRS在全球定位監控報警系統中軟件設計，軟件采用C語言編寫，在ADS下調試編譯，軟件流程如下圖6所示：
圖6 軟件流程框圖
5結束語
SIM300模塊在全球定位監控報警系統能夠方便、快速地完成各種有效傳感信息的傳送，經過多次實際使用驗證表明，SIM300模塊在全球定位監控報警系統中應用具有優良的穩定性、可靠性和性價比，是當前改善監控報警系統的廣泛性和智能性的有效途徑。本系統可廣泛應用在工業、農業等多種遠程監控領域中，具有較大的市場價值。
參考文獻
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1.1 研究背景
目前，縱觀全國各地高校，學位論文管理系統得以廣泛實現應用，有一些學院依舊用手工錄入的方式進行管理；經過仔細對比，很多高校使用WEB方式進行論文管理時的相關操作，在功能上及相應的業務流程比較相似；都使用較簡單的方式，如都使用論文提交、審核，及搜索模塊，基本上來說都沒有題目選擇或者導師互動等模塊。在本課題在這些基礎上，加入前期論文題目及導師的互動選擇功能，從而使得論文的各個過程都能在網上進行，從而方便了審核人員，導師和學生。在線的論文指導（站內短信）功能可以導師和學生進行方便地進行溝通和交流，另外在線修改功能也能避免線下修改造成的紙張和時間的浪費。
1.2 研究內容
做為一個涉及多個權限用戶的系統，這就需要對用戶信息數據進行處理，再加載不同的用界面。根據該論文系統需求特點，要求平臺建立在網絡的基礎上，盡可能地使論文的整個過程方便，簡單，界面更加友好。整個過程首先由有相應論文指導權限的教師上傳可供學生選擇的標題，教師所在的單位審查通過后，便開始了基于該網絡平臺的互動論文選擇過程，學生以志愿的方式選擇相應的論文標題進行申請，然后相應教師對申請學生進行選擇，系統接著對結果進行處理。處理完成后，落選雙方進行第二次雙向選擇，最終完成選題的過程。然后教師與學生論文寫作過程，進行開題報告，正文寫作等過程，最后教師對論文進行評分。就是基于上面這一個論文過程，進行仔細分析，最后開發出這個系統。
1.3論文綜合管理系統的開發環境
1.3.1 LAMP（LINUX+APACH+MYSQL+PHP）
網站主體采用執行效率極高的PHP開發，使用AJAX技術輔助，數據庫方面采用與PHP之最佳組合MYSQL，web服務器和操作系統則采用apache和linux，這就是所謂的LAMP建站方案。
2 相關技術綜述
2.1 PHP編程技術介紹
PHP是一種公開源代碼！運行在服務器端的嵌入式腳本語言，允許程序員將語言嵌入HTML文件當中，并且PHP對不同的技術提供了編程環境與接口，利用它可以方便地開發各種功能完備！交互性強的動態頁面，為網站建設提供了簡單！實用的解決方案：
2.2 MySQL數據庫技術介紹
MySQL是一個精巧的SQL數據庫管理系統，雖然它不是開放源代碼的產品，但在某些情況下你可以自由使用。由于它的強大功能、靈活性、豐富的應用編程接口（API）以及精巧的系統結構，受到了廣大自由軟件愛好者甚至是商業軟件用戶的青睞。
2.3 開發環境
LAMP即操作系統： LINUX，web服務器： APACHE，數據庫：MYSQL，服務器端腳本PHP的第一個字母組合。LAMP通過多年的發展，迅速由草根階層走出來，在世界范圍的層面，一旦談及WEB服務器標準，人們就會自然談到LAMP。也正是因為LAMP都是開源的組件，不斷完善其兼容性，它們的應該場合越來越廣泛，普遍。并成為一個相當強大的WEB平臺。
2.4 B/S體系與三層配置模式
B/S結構從邏輯上講分為四個層次：客戶機、Web服務器、應用服務器、數據服務器。客戶機主要負責人機交互，Web服務器主要負責對客戶端應用程序的集中管理，應用服務器主要負責應用邏輯的集中管理，它也可以根據其處理的具體業務不同而分為多個；數據服務器則主要負責數據的存儲和組織、數據庫的分布式管理、數據庫的備份和同步等等。
2.5開發方法：原型法開發
3 系統設計與實現
3.1系統需求分析
本系統作為一套論文綜合管理系統，在使用過程中主要呈現出了以下幾個特點：
1）系統是根據具有本學院特色的論文管理模式進行編寫的，具有通用性，同時也更具有個性化的特點，以方便學院師生論文操作和提高論文效率為核心，采用以管理與先進的計算機網絡技術相結合。
2）規范的軟件結構搭配先進的軟件開發技術。該文管理系統基于B/S結構，并根據軟件設計的思想，運用了標準化，模塊化，網絡化等技術，使得整個系統可靠性，適應性，維護性及安全性得到了很好的保障。
3）方便友好的用戶界面。系統采用的瀏覽界面更加的友好，更加的清晰，布局也更加的合理，無論是那一種角色用戶得能方便地操作，提高了他們使用系統完成任務的效率，最大化地使用戶得到好的用戶體驗。
3.2系統設計目標
本系統設計的根本就是為了使得整個論文過程網絡化，提高過程的完成效率，減少人工成本，提高論文信息的查詢、紀錄等工作的速度，使得論文的整個流程更加地完善。以便更加方便、直接、快捷地為我院師生提供服務。
3.3設計方案
3.5系統描述
該文系統的核心任務是論文的過程管理，它包含了系統管理的多個方面，內容上比較復雜、廣泛，必須使得系統核心任務十分穩定，并且與系統其它模塊的協作也要十分穩定，流暢。論文系統功能主要包括：論文，人員，以往論文，新聞，系統內短信等功能模塊；及能根據系統賦予的角色權限對相應的信息進行相應的查詢、統計、修改等操作的功能。
其中核心的論文管理行為包括：
1）本系統的院系管理員負責管理系統各種信息。管理教師和學生用戶的論文操作權限；
2）非管理員用戶只能檢索、查看系統相關資料信息。
4 總結
論文綜合管理系統的開發不僅僅是一個網站制作的過程，更重要的是在系統分析和設計階段所做的工作。在這過程中，我充分利用了網站開發上的靈活和效率高的特點，應用PHP和MYSQL數據庫以LAMP架構開發本系統。
在系統的設計過程中，本對系統的設計的過程越來越清晰，也更加熟悉PHP的程序應用，對系統整體的架構設計，模塊劃，頁面的整體布局設計也有了更深的認識，為更好地學習，工作打下更加堅實的基礎。
參考文獻：
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隨著現代信息技術的迅猛發展，網絡技術在教育中的應用日益廣泛和深入，特別是Internet與校園網的接軌，為中小學教育提供了豐富的資源，使網絡教學真正成為現實，同時也為中小學教育開辟了廣闊的前景。陳至立部長在全國中小學信息技術教育工作會議上指出：“全國實施中小學'校校通'工程，努力實現基礎教育的跨越式發展。”“‘校校通’工程的目標是用5年到10年時間，加強信息基礎設施和信息資源建設，使全國90%左右獨立建制的中小學校能夠上網，使中小學師生都能共享網上資源，提高中小學的教育教學質量?！薄靶ＰＭā惫こ痰膯雍桶l展，給中小學教學帶來革新的機會，為學科教學信息化奠定了物質基礎。如何有效地利用網上的資源，建構基于網絡的現代教學模式是一個迫切研究的問題，而開展網絡教學模式研究的重要理論基礎之一就是網絡教學的設計與評價。因此，開展網絡教學的設計與評價的探索與實踐研究有著十分重要的意義。
一、課題研究背景
(一)國內外的研究現狀
1、網絡教學的設計理論與方法的研究缺乏系統性
通過對國內外有關的學術刊物(如《電化教育研究》、《中國電化教育》、《EducationalTechnology》等)、教育網站和國際國內有關學術會議(GCCCE、ICCE、CBE等)的論文集進行分析，網絡教學的設計研究主要是關于建構主義學習環境的設計和協作學習的設計等方面，缺乏系統的研究?？梢哉f，網絡教學的設計理論的研究還處于初級階段，還有很多問題需要去研究和探索。例如，在網絡環境下如何利用網絡資源進行主動學習、利用虛擬情境進行探究學習、利用通訊工具進行協商學習、利用工具進行創造學習的設計以及教師指導性活動的設計等方面，都值得我們去研究。
2、網絡教學的評價研究才剛剛起步
隨著Internet應用的普及，網絡教學已成為一種重要的教學手段和教學場所。然而，與傳統教學相比，網絡教學的質量保證體系卻顯得不夠完善、健全。如何保證網絡教學的質量，建立一個行之有效的網絡教學評價模型，已成為網絡教學研究的一個重要課題。時至2000年，教育部批準全國31所高校建立網絡教育學院，但卻沒有制定出如何保證網絡教育質量的相關政策。美國國家教育政策研究所(TheInstituteForHigherEducationPolicy)于2000年4月也發表了一份名為"在線教育質量：遠程互聯網教育成功應用的標準"的報告，然而，這些文章(報告)也僅僅是描述性的定義網絡教學的評價指標，而對如何組織評價、如何獲取定量數據、評價數據如何促進教學等方面則很少涉及。目前，網絡教學的支撐平臺中的學習評價模塊往往只含有測試部分，而缺乏相應的分析與反饋。
(二)課題研究的意義
1、促進網絡教學的發展，提高網絡教學的質量
由于網絡教學可以實現信息資源共享，在網上組織最優秀的教材和教法，使學習者在網上可以學到最新的知識，因此是教學改革發展的方向。通過本項目的研究與實踐，使網絡教學更能為學習者提供一個建構主義的學習環境，充分體現學生的首創精神，學生有更多的機會在不同情境下去運用他們所學的知識，而且學生可以根據自身的行動的反饋來形成對客觀事物的認識和解決實際問題的方案，從而提供網絡教學的質量。2、尋找利用計算機技術和網絡技術實現學生遠程交互自主學習的教學設計的技術解決方案
3、完善和發展教學設計理論
網絡環境下的教學與傳統教學，不僅是教學環境的不同，在教學內容、教學手段、教學傳播形式上都有本質的區別。通過本項目的研究，能夠解決網絡環境下，教學如何進行教學設計，如何調控教學過程，如何有效實施教學活動以達成教學目標，是對教學設計理論的完善和發展。
二、課題研究內容
(一)研究的主要內容
1、網絡教學設計理論體系的研究
包括教學目標的設計、建構性學習環境的設計、學習情境的設計、學習資源的設計、學生自主學習活動的設計、學生協作學習活動的設計、教師指導性活動的設計、學習評價工具的設計等。
2、基于網絡環境下的教學策略與教學模式的研究
(1)網絡教學策略的研究，如網絡環境下的教學內容組織策略、網絡環境下的教學情景營造策略、網絡環境下的教學對話組織策略、網絡環境下的的課堂管理策略等
(2)網絡教學模式的研究，如項目化學習模式、探索性學習模式、研究性學習模式等
3、網絡教學評價的內容體系、方法、步驟與模型的研究
4、網絡教學設計系統軟件的開發與應用
5、網絡教學評價系統軟件的開發與應用
根據上述研究內容，總課題下設如下子課題：
1、網絡教學設計與教學評價的理論研究(謝幼如、李克東)
2、網絡教學資源的開發(鄧文新)
3、網絡教學設計與教學評價系統的開發(柯清超)
4、Web課程的教學過程設計及支持系統的研究(陳品德)
5、網絡教學設計與教學評價理論的應用研究(余紅)
(二)課題的研究目標
本項目的研究目標是：運用現代教學理論與建構主義學習理論，通過教學改革與實驗，探索網絡教學的設計與評價的理論和方法，開發相配套的網絡教學的設計和評價系統軟件，探索普通中小學利用網絡資源進行網絡教學的途徑與方法。
(三)預期成果形式
1、論文與專著
發表有關網絡教學的設計與評價的一系列學術論文，出版專著《網絡教學的設計與評價》。
2、電腦軟件
開發《網絡教學設計系統軟件》和《網絡教學評價系統軟件》，制作《網絡教學設計》專題教學(學習)網站，建立《教學設計》多媒體資源庫。
三、研究方法與技術路線
(一)研究方法與步驟
本項目的研究主要采用行動研究、實驗研究、評價研究等方法。
對于較大規模的教學設計與教學模式的試驗研究，將采用行動研究方法。
對于個別帶有創新性的，能提出重要見解的小范圍的教學研究，則通過建立科學的假設，采用實驗研究的方法。
關于教學模式的評價和有關教學效果的分析，則采用評價研究方法。
研究步驟如下：
2002年5月-2002年8月，收集資料，建立模型
2002年9月-2003年1月，開發軟件
2004年2月-2004年8月，教學試驗，評價修改
2005年9月-2005年12月，擴大試驗，歸納總結
(二)關鍵技術
1、基于網絡的協作化設計思維工具的通訊模型的構建；
2、教學設計系統中師生教學活動的可視化表示與分析；
3、網絡教學的教學評價模型的構建；
4、網絡教學過程中學習反應信息的自動采集與處理。
四、課題研究價值
(一)創新點
1、建立網絡教學設計的理論體系與方法。
2、建立基于網絡環境的各類教學評價指標體系。
3、開發出操作性強、具有實際應用價值的網絡教學的設計工具和評價系統軟件。
(二)理論意義
傳統的教學設計是應用系統方法分析和研究教學的問題和需求，確立解決他們的方法與步驟，并對教學結果作出評價的一種計劃過程與操作程序?，F代教學設計理論已經不拘泥于系統論的理論基礎，不強調對教學活動的絕對控制，逐漸放棄呆板的設計模式，開始強調教學設計的關系性、靈活性和實時性，從而更加有利于學生的創新精神和實踐能力。本課題的理論成果將完善和發展傳統的教學設計理論與方法。
(三)應用價值
1、通過課題的研究與實踐，總結并形成基于網絡環境下學科教學設計的理論與方法，優化中小學課堂教學結構。
2、通過課題的研究與實踐，探索并總結信息化時代如何改革傳統的思想和模式，使學生學會利用網絡資源進行學習的方法和經驗。
3、通過課題的研究與實踐，探索普通中小學利用網絡資源的途徑與方法，形成一批優秀的網絡教學課例。4、通過課題的研究與實踐，開發出具有應用推廣價值的網絡教學的設計工具和評價系統軟件。
五、研究基礎
(一)已有相關成果
1、曾于93年、97年兩度獲得國家級優秀教學成果獎，其中《多媒體組合教學設計的理論與實踐》項目的成果在全國的大中小學廣泛應用，《多媒體組合教學設計》(李克東、謝幼如編著，科學出版社)多次再版發行。
2、出版的《多媒體教學軟件設計》(含教材與光碟)(謝幼如等編著，電子工業出版社，1999年)、《多媒體教學軟件設計與制作》(含教材與光碟)(李克東、謝幼如、柯清超編著，中央廣播電視大學出版社，2000年)和《信息技術與學科教學整合》(李克東、謝幼如、柯清超等，萬方數據電子出版社，2001年)在全國廣泛應用。
3、97年《多媒體技術在基礎教育改革中的應用實驗研究》和《小學語文"四結合"教學改革試驗研究》獲國家教委全國師范院校面向基礎教育改革科學研究優秀成果二等獎。
4、承擔國家"九五"重點科技攻關項目《計算機輔助教學軟件研制開發與應用》(簡稱96-750)《小學語文科學小品文》、《小學語文古詩欣賞》、《小學語文擴展閱讀》、《初中語文新詩賞析》四個子課題的研制與開發，4個項目6張光盤全部通過教育部組織的專家組鑒定，被評為優秀軟件，并由北京師范大學出版社和電子工業出版社出版，在國內及東南亞地區發行。
5、2000年所完成的《學習反應信息分析系統》獲廣東省高等學校優秀多媒體教學軟件一等獎，并出版專著《學習反應信息的處理方法與應用》(謝幼如、李克東著，暨南大學出版社，1999年)。
(二)研究條件
華南師范大學教育技術學科是國家級重點學科，華南師范大學教育信息技術學院是"211工程"重點建設學科單位，我國的教育技術學博士點之一。華南師范大學教育技術研究所擁有從事計算機教育應用研究的人員近30名，其中包括教授2名、副教授5名、講師8名、博士研究生4名和碩士研究生近15名。他們在長期的研究工作中，對各種多媒體教學軟件、網絡教學應用軟件、學科教學工具、資源庫管理應用系統進行了深入的研究與探索，并已取得了實質性的進展和成果。本研究所擁有先進的計算機軟件開發實驗室兩個、國家級的多媒體教學軟件制作基地一個，在國內教育技術領域方面處于領先地位。
(三)參考文獻
1、《多媒體組合教學設計》，李克東、謝幼如編著，科學出版社，1992年第一版、1994年第二版
2、《多媒體教學軟件設計》謝幼如等編著，電子工業出版社，1999年
3、《信息技術與學科教學整合》，李克東、謝幼如主編，萬方數據電子出版社，2001年
4、《學習反應信息的處理方法與應用》，謝幼如、李克東著，暨南大學出版社，1999年
5、《GlobalEducationOntheNet》，高等教育出版社、Springer出版社，1999年
6、《教學設計原理》，R.M.加涅、L.J.布里格斯、W.W.韋杰著，華東師范大學出版社，1999年
7、《新型教學模式的探索》，謝幼如編著，北京師范大學出版社，1998年
8、全球華人計算機教育應用大會(GCCCE)第一屆至第五屆論文集，1997年(廣州)、1998年(香港)、1999年(澳門)、2000年(新加坡)、2001年(臺北)
9、《改善學習--2001中小學信息技術教育國際研討會論文選編》，吉林教育出版社，2001年
10、《認知過程的評估》，J.P.戴斯、J.A.納格利爾里、J.R.柯爾比著，華東師范大學出版社，1999年
11、《教育技術學研究方法》，李克東編著，北京師范大學出版社，2002年
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近年來，隨著我國軟件產業的快速發展，軟件工程碩士培養也取得了長足的進步。在取得進步的同時，軟件工程碩士培養也存在巨大的挑戰：現有的軟件工程碩士培養過程存在著重視理論和技術、輕視實踐、忽視運作（指推廣應用和運營）等問題。其特點是：①在辦學機制上，基本是以學校為中心，缺乏與產業和社會的溝通和互動；②在教學方法上，以教師為中心，以課堂講授為主，以理論考試成績評價學生學習；③在師資建設方面，片面強調高學歷、高學位，缺乏對教師產業背景和工程實踐經驗的要求；④在課程設置上，以學科為導向，強調知識的完備性和系統性；⑤在評價體系上，注重學生理論學習和考試成績，缺乏對實踐能力的考核。但為了解決上述問題，又走向了另外一個極端，出現了片面強調實踐環節、不重視理論基礎、忽視“運作”的問題，從而造成理論和實踐之間的比重搖擺不定、沒有一個既定的方針、按下葫蘆浮起瓢的局面。因此，探索一條新的符合產業發展要求的新型軟件工程碩士培養模式，就必須從解決上述“脫節”著手。
2借鑒CDIO工程教育模式，提出SE-CDIO方法
鑒于傳統的軟件工程碩士培養過程存在從理論到技術、從技術到生產、從生產到運行的脫節，CDIO工程教育模式強調以產品從構思研發到運行的生命全過程指導教學過程，這與軟件工程碩士培養需求非常吻合。為此，我們結合國情和軟件工程人才培養的要求，將CDIO工程教育模式與軟件工程相結合，提出了軟件工程碩士培養的SE-CDIO方法（SE是軟件工程的英文縮寫），實施軟件工程碩士培養的改革與創新。SE-CDIO方法的內涵是讓學生經歷從理論到技術、從技術到生產、從生產到運營的全過程。進一步說，它是與軟件生命周期緊密結合而提出的軟件工程人才培養模式，以軟件生命周期為載體，集構思（理論）、設計（技術）、實現（落實）和運作（推廣應用和運營）于一體，讓學生主動地、實踐地、各階段有機聯系地學習，經歷從理論到技術、從技術到生產、從生產到運營的全過程，讓理論、技術、實踐、運營各部分按比例協調發展，并能根據實際情況動態調整。具體而言，各階段的要求如下：（1）構思階段（C）：運用軟件工程原理，構思學生畢業論文所需研發的項目。該項目要求與學生的實際工作背景相關，在分析、思考、討論和調研的基礎上，進行可行性研究和需求分析，并按照國家標準《GB/T8567—2006計算機軟件文檔編制規范》（以下簡稱國標）的要求完成《軟件需求規格說明》等相關文檔的編制。（2）設計階段（D）：運用軟件工程方法，完成軟件系統的設計，包括軟件體系結構設計、構件設計、數據庫設計和接口設計，從而進一步加深學生對軟件工程原理、方法和技術的理解和再認識，并按照國標完成《軟件設計說明》等相關文檔的編制。（3）實現階段（I）：在計算機上完全實現軟件系統并完成所有測試。本階段培養學生的實干精神、工程能力和團隊精神，并按照國標完成軟件測試報告軟件產品規格說明等相關文檔的編制，完成全部源代碼的編寫。（4）運作階段（O）：實現軟件系統的運營，包括建立應用、營銷和服務渠道，讓系統投入實際應用，培養學生的市場能力和服務能力，最后完成軟件產品運作總結（國標沒有規定，由教師確定寫作大綱）及其他相關文檔。
3軟件工程碩士培養過程
SE-CDIO為指導的軟件工程碩士人才培養過程由構思、設計、實現、運作4個活動組成。需要說明的是，Petri網是1962年由德國科學家C.A.Petri在博士論文《用自動機通信》中創立的一種網狀結構，被稱為“Petri網”[7]。Petri網是一個四元組Σ=(P,T,F,M)，其中：①P∪T≠f，習慣稱P為庫所集，T為變遷集；②P∩T=f；③F(P×T)∪(T×P)，稱F為流關系；④映射M：P{0,1,2,3}稱為Petri網的一個標識。通常用M0表示Petri網的初始標識。通常，為了圖形化的直觀表示接口Petri網，用圓圈表示P中的元素，用矩形框表示T中的元素，用有向邊表示F中的元素，若（x,y）∈F，則從x到y畫一條有向邊。
3.1構思活動的細化過程
構思活動輸入“研發項目的想法”，輸出“軟件需求規格說明”，其細化過程如圖1所示。具體而言，選擇需求分析方法是指學生可以選擇采用面向對象分析方法，或結構化分析方法，對研發項目進行需求分析。若采用面向對象的需求分析方法，則業務需求描述需采用活動圖，給出具體的業務流程；功能需求分析需采用用例圖和用例說明，給出具體的功能需求描述；數據需求分析需采用概念類圖，給出具體的數據需求描述；非功能性需求分析需采用文本方式，給出具體的非功能需求描述。若采用結構化的需求分析方法，則業務需求描述需采用流程圖，給出具體的業務流程；功能需求分析需采用數據流圖和數據字典，給出具體的功能需求描述；數據需求分析需采用IPO（inputprocessoutput）圖，給出具體的數據需求描述；非功能性需求分析需采用文本方式，給出具體的非功能需求描述。
3.2設計活動的細化過程
設計活動輸入“軟件需求規格說明”，輸出“軟件設計說明”，其細化過程如圖2所示。具體而言，選擇設計方法是指學生可以選擇采用面向對象的設計方法，或結構化的設計方法，對研發項目進行設計。若采用面向對象的設計方法，則總體設計需采用包圖給出系統的體系結構設計；功能模塊設計包含兩個子活動：功能結構設計和功能設計，其中，功能結構設計也需采用包圖給出具體模塊的結構設計。功能設計包含3個任務：類圖設計、時序圖設計、核心處理流程設計（活動圖給出）。若采用結構化的設計方法，則需采用層次結構圖（即H圖）給出系統的體系結構設計；功能模塊設計包含兩個子活動功能結構設計和功能設計，其中，功能結構設計也需采用層次結構圖給出具體模塊的結構設計；功能設計包含3個任務：輸入數據設計、輸出數據設計、處理數據設計，并給出處理流程圖。需要說明的是，學生選擇的需要分析方法必須與選擇的設計方法保持一致。也就是說，不允許在構思階段選擇結構化需求分析方法，但在設計階段選擇面向對象的設計方法。
3.3實現活動的細化過程
實現活動輸入“軟件設計說明”，輸出“軟件產品”，其細化過程如圖3所示。首先，依據“軟件設計說明”，選擇合適的程序設計語言。隨后，對各功能模塊進行并行編碼實現。再經過單元測試、功能測試、系統測試和驗證測試，以最終完成軟件產品的開發。
3.4運作活動的細化過程
運作活動輸入“軟件產品”，輸出“軟件變更記錄”“用戶手冊”“客戶滿意度測試報告”。其細化的過程如圖4所示。具體而言，變更管理和版本管理是指學生就試運行階段和產品維護階段產生的問題，對系統進行設計優化及編碼改進。為方便對整個項目的監控，在改進的同時進行變更控制及版本控制，并產生“軟件變更記錄”。用戶培訓要求學生編寫“用戶手冊”輔助產品使用者了解產品。試運行階段是指學生將產品移植到用戶使用環境中進行測試。若測試結果表明存在問題，學生需進入設計優化階段對產品進行變更，為了使開發過程高效且可控，學生需進行變更控制。若測試結果良好，產品進入階段。后用戶將產品使用中出現的問題反饋給學生，學生需根據問題進行軟件維護。軟件維護包含糾錯性維護、適應性維護、完善性維護及預防性維護多個方面，每個方面都會涉及對軟件的改進和演化。在改進和演化同時產生版本的變更，為此學生需進行版本控制；根據需要定期向用戶發送“顧客滿意度調查表”，收集相關意見和建議；分析產品或體系存在的問題，識別改進時機、改進地方及宜采用的糾正和預防措施，并編寫“客戶滿意度測試報告”；當項目組對項目進展進行內部審核結束后，軟件開發過程正式結束。此時學生需要整理開發過程中產生的文檔，將其歸檔，以作日后類似產品開發的參考及借鑒，最后完成軟件產品運作總結。
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根據社會科學文獻出版社發行的《中國動漫產業發展報告（2012）》：2011年，中國游戲市場實際銷售收入446.1億元人民幣，其中網絡游戲銷售收入428.5億元、移動游戲銷售收入17億元，同比增長率為34%。面對快速增加的游戲產品，游戲玩家對游戲質量、游戲可玩性、游戲交互性、游戲美工、服務水平等均提出了更高的要求。游戲品質的提高，需要更多的人力和財力投入，也需要更多的游戲研發專業人才。未來十年，我國的動漫游戲及周邊等產業鏈人才需求在100萬以上。人才不足的問題正制約著中國游戲產業進一步發展。
由于市場對游戲軟件開發人才的大量需求，自2006年以來，一些高校陸續開辦了游戲軟件專業。但目前中國還處于游專業提供論文寫作、寫作論文的服務，歡迎光臨dylw.net戲教育的初期階段，還未形成有深度、成體系的教育模式，國內還沒有形成一個公認的、較為完善的游戲軟件專業學歷教育體系，培養的人才往往不能滿足企業需要。高等教育培養的游戲人才與企業需求脫鉤，人才質量急需提高。
1 高校游戲軟件人才培養的差異
高校游戲軟件專業人才培養主要分為本科和高職高專兩個層面，可以概括為復合型人才培養與技能型人才培養兩個方面。
1.1 復合型人才培養模式
本科人才培養強調學生基礎知識扎實，知識面廣，知識結構系統化。以國內某大學游戲軟件專業人才培養目標為例，其要求學生系統掌握游戲設計基本理論和基本方法，熟練掌握游戲開發的基本技術和工具，熟悉游戲設計流程，具有先進的游戲設計理念、游戲設計思想，熟悉各種游戲類型及其設計風格，具有扎實游戲編程功底和良好邏輯思維習慣，具有創新游戲策劃思想，具備一定的審美能力和藝術素養。
從培養目標看，本科注重對學生綜合素質的培養，對學生個人而言，拓展的空間比較大。但是在有限的學習時間內學習涉及科學、藝術、文學等領域的多門課程，并融會貫通是非常困難的，容易出現理論強、實踐弱，專業內容全面通曉但無一精通的局面。培養的人才知識全面，但實用性不足，學生不能較好地適應企業工作，在工作中還要重新進行專項學習。
國外高校在游戲專業人才培養方面，很少采用大而全的模式，即包括策劃、美術、程序、測試、管理、運營和服務等整個游戲產業鏈，而是采用了小而精的模式，依據自身優勢確定專業方向，把特色作為立足之本。
1.2 技能型人才培養模式
高職高專人才培養強調學生具有一定的專業基礎知識，具備較強的實踐動手能力，培養目標是技能性人才，教學模式具有周期短、實踐性強，注重校企合作的特點。教學內容與企業用人要求緊密結合，按照社會職業分工與崗位職業能力要求確定培養目標，學習內容與產業直接接軌，使學生能更快地適應工作崗位要求。
以某高職院校游戲軟件專業人才培養目標為例，其要求學生掌握游戲開發和維護的基礎知識，掌握游戲開發專業提供論文寫作、寫作論文的服務，歡迎光臨dylw.net所需的基本技能和工具，掌握一定的游戲開發所需的數學和三維圖形技術知識，具備游戲項目制作的基本能力。
從培養目標看，高職高專注重對學生職業技能的培養。對學生個人而言，能夠實現快速就業，迅速融入企業工作。但是由于學習針對性強，培養時間短，只能學到有限的游戲設計經驗和操作技能，即使進人游戲行業也只能適應相對層次較低的勞動，今后的發展空間有限。
目前圍內高職教育由于普遍缺乏師資與設備，很多院校對游戲設計專業還處于探索研究階段，即使開設的院校也基本是以原有的動漫、軟件專業為基礎，進行適度的改造而成，教學體系還不成熟，教學質量較低。
2 實用復合型人才培養
游戲軟件設計是集科學、藝術、文學、心理學于一體的綜合性藝術設計。一個優秀的游戲軟件設計者不但具有良好的藝術修養及計算機應用能力，還必須了解玩家的心理及玩家的期望，使得游戲場景和游戲角色能夠吸引玩家。所以游戲設計在人才培養方面要注重復合型人才培養，將傳統的藝術教育、計算機教育進行整合，進行交叉學科研究。游戲研發又是一個分工明確，應用性要求較高的行業。這就要求高校在培養人才方面，既要掌握一定專業理論知識，又具備較強游戲設計能力，還具有較高的綜合素質，探索一條培養實用復合型人才的切實可行之路。
2.1 培養目標
實用復合型人才的培養目標是具備較高綜合素質，具備一定創新能力和較強的游戲軟件應用開發能力的人才，這既要區別于本科學術理論型人才，又要區別于高職高專技能型人才。實用復合型人才培養要脫離傳統的學科本位思考，對知識體系的系統性和完整性要根據行業需求和發展進行重構，在培養方案中注重突出學生的知識、能力、素質結構，體現教學的應用性、針對性、系統性、前瞻性。
游戲專業提供論文寫作、寫作論文的服務，歡迎光臨dylw.net研發通常包含游戲策劃、游戲美術、程序設計、游戲測試、游戲運營與維護等5個環節。每個環節都包含若干崗位。程序設計環節就包含游戲引擎程序員、人工智能程序員、網絡程序員等多個崗位。因此需要對游戲企業進行實際調研，傾聽企業的用人要求，與業內專家深入交流，掌握企業軟件研發人員的崗位設置、工作任務與能力要求，明確了企業用人標準，確定專業定位與人才培養目標。
通過調研和相關的研究，實用復合型人才基本素質方面需要具備理解和掌握本專業的基礎知識和基本技能，了解游戲軟件開發的流程，具有一定的藝術基礎與計算機專業素質，具有良好的團隊協作精神，具有一定創新設計能力，能從事游戲軟件開發方面的工作。
具體應用開發能力方面，要充分體現面向崗位、劃分方向、一專多能的思想，即了解手機游戲、網頁游戲、客戶端網絡游戲的開發方法，精通其中一種類型游戲的開發工具和技能，熟悉一款游戲引擎，能夠勝任相關游戲軟件研發工程師的工作。
2.2 課程體系
設置原則：課程開發按照企業工作過程中活動與知識的關系來設計課程，按照工作過程的需要來選擇知識，以工作任務為中心整合理論與實踐，培養學生完成工作任務的能力。課程開發還必須具有一定的前瞻性，以體現課程體系的科學 性和創新性，使學生畢業后能夠快速適應新形勢。在具體的課程設置中，要重新對教學內容進行整合排序，強調模塊化、特色化，注重應用性。
課程主線與模塊構成：參照實用復合型人才培養目標，考慮企業用人需求，將課程體系分為通識教育課、專業基礎課、專業核心課、專業實踐課、素質拓展課5大模塊。
課程體系的定位以游戲軟件開發理論與技術為核心，構建一條以培養游戲設計開發能力為主線的核心課程序列，并將通識教育、素質拓展等課程有機地貫穿到專業教學和實踐過程中。從通識教育課和專業基礎課出發，為學生從事游戲開發打下扎實的學科基礎，然后進入能力培養為主線的專業核心課程；輔以全程的素質拓展課和專業實踐課，讓學生對游戲開發所需的專業理論和專業技術進行全面了解，讓學生掌握從一個游戲構想到最終設計實現的整個開發過程。
（1）通識教育課主要包括：高等數學、線性代數、概率與數理統計、英語、大學計算機基礎等。
（2）專業基礎課：c++程序設計、數據結構、操作系統、計算機網絡、數據庫原理、軟件工程、計算機組成原理、游戲設計概論等。
（3）專業核心課：游戲引擎分析與應用、手機游戲設計、Flash游戲設計、網頁游戲設計、游戲算法設計、游戲架構設計、游戲測試技術等。
（4）專業實踐課：游戲策劃課程設計、游戲算法課程設計、數據庫應用課程設計、手機操作系統課程設計、手機游戲設計實訓、Flash游戲設計實訓、網頁游戲設計實訓等。
（5）素質拓展課：藝術概論、素描與色彩、平面設計基礎、游戲美術設計、創造力培養、游戲推廣與運營等。
2.3 實踐教學
實踐教學是培養實用復合型人才的重要環節，也是強化學生動手能力、實際工作能力，提高職業能力的重要手段。注重學生在課程實驗、課程設計、實訓等專業實踐中的設計性和創造性的鍛煉，培養學生綜合應用知識能力、團隊意識與協作精神。
課程實專業提供論文寫作、寫作論文的服務，歡迎光臨dylw.net驗通過數量多、針對性強的小實驗，來鞏固所學的課程知識點；課程設計通過小型項目實踐，檢查學生對所學課程的整體掌握程度；實訓通過大型綜合性項目設計，模擬企業工作過程，要求學生以小組形式，綜合應用多門專業課知識，自主協作完成實訓項目。通過多種類型的實踐教學，使學生在獨立解決問題的過程中理解、應用進而擴展知識，通過不斷地嘗試和創新，尋求最優解決方案，從而掌握知識和積累經驗，培養創新思維和自主學習能力；在與同學的互動過程中，親身體驗實際項目開發過程，形成團隊意識，訓練協作溝通能力，培養職業素質和專業能力。
除校內實踐教學以外，校外實訓也必不可少。校外實訓是對校內學習的有益補充，通常在最后一個學年安排學生到企業進行頂崗實習。在校外實訓基地，學生以員工標準完成企業分配的工作任務，參加企業實際項目，由“企業教師”對學生進行崗位技能指導。這對學生積累實際工作經驗，完善知識結構，提升職業能力有極大的幫助。
實踐教學必須秉承“走出去，請進來”的開放式教學模式，校企合作，共同制作實踐教學方案，加強校內外實訓基地建設。
2.4 教學方法與考核評價
不同行業其工作過程各有其特殊性，教學方法也應與之相適應。游戲行業工作過程中的每個環節都伴隨著大量的創造性勞動。因此，教學過程不僅是知識的傳授過程，更應該是訓練學生思維，培養學生分析問題、解決問題能力的過程。如何在教學過程中，根據課程的性質和內容、施教對象，尋找合適的教學方法來提高教學的形象性、生動性、易懂性，是提高學生職業能力和創新能力的關鍵。
針對游戲軟件專業學生應具備較強的應用開發能力和一定的創新能力的要求，教學中應擺脫傳統照本宣科的教學方式，可以采用“案例教學、任務驅動”的方法。教師根據講授課程，設計案例，激發學生學習興趣，讓學生主動學習；設計課程任務，讓學生主動去做。
讓學生學習由被動變主動。尤其是對于游戲引擎分析與應用、手機游戲設計等應用性較強的專業核心課程，更是應該通過案例設計、分工協作、專業競賽等多種手段，讓學生從學會做到擅長做，提高學習質量，培養綜合能力。
與教學方法配套的考核評價也應講行相應的修改，明確檢驗學生學習效果的標準，不能只是課程的考試成績?？己说哪康氖菍W生知識與技術掌握的評價，也是對教學效果的一種評估。號核方法對學生的學習也起著引導作用?？己朔绞揭欣趧撔履芰?、實踐能力、解決實際問題能力培養為原則進行改革，倡導多樣化的號核方法。
在實際課程考核中，增加了對學生分析能力和操作能力的考核，注重學習過程和發展過程的評價，較為客觀地檢驗學生課程學習效果。在教學過程中，要注意從學生表現出的學習積極性、創新能力、團隊協作力、表達能力、作業和設計的完成質量等多方面綜合評定學生成績。評價者也可以多元化，教師評價、學生自評、小組評價相結合。
3 結語
關于游戲軟件專業實用復合型人才培養模式研究，我們重點關注了學生綜合素質、技能專長方面的培養，以及課程體系主線和教學內容模塊化設置，強調實踐教學，并提出教學方法和和考核評價機制的改革方法。但是要真正做到專業人才培養的科學化、系統化，還需要大量的軟硬件投入、具有開發能力和創新能力的綜合型教師隊伍以及校企合作雙方的長期通力合作。
參考文獻：
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【編者按】：開題報告是指開題者對科研課題的一種文字說明材料。這是一種新的應用寫作文體，這種文字體裁是隨著現代科學研究活動計劃性的增強和科研選題程序化管理的需要應運而生的。
隨著現代信息技術的迅猛發展，網絡技術在教育中的應用日益廣泛和深入，特別是internet與校園網的接軌，為中小學教育提供了豐富的資源，使網絡教學真正成為現實，同時也為中小學教育開辟了廣闊的前景。陳至立部長在全國中小學信息技術教育工作會議上指出：“全國實施中小學校校通工程，努力實現基礎教育的跨越式發展。”“‘校校通’工程的目標是用5年到10年時間，加強信息基礎設施和信息資源建設，使全國90%左右獨立建制的中小學校能夠上網，使中小學師生都能共享網上資源，提高中小學的教育教學質量。”“校校通”工程的啟動和發展，給中小學教學帶來革新的機會，為學科教學信息化奠定了物質基礎。如何有效地利用網上的資源，建構基于網絡的現代教學模式是一個迫切研究的問題，而開展網絡教學模式研究的重要理論基礎之一就是網絡教學的設計與評價。因此，開展網絡教學的設計與評價的探索與實踐研究有著十分重要的意義。
一、課題研究背景
(一)國內外的研究現狀
1、網絡教學的設計理論與方法的研究缺乏系統性
通過對國內外有關的學術刊物(如《電化教育研究》、《中國電化教育》、《educational technology》等)、教育網站和國際國內有關學術會議(gccce、icce、cbe等)的論文集進行分析，網絡教學的設計研究主要是關于建構主義學習環境的設計和協作學習的設計等方面，缺乏系統的研究。可以說，網絡教學的設計理論的研究還處于初級階段，還有很多問題需要去研究和探索。例如，在網絡環境下如何利用網絡資源進行主動學習、利用虛擬情境進行探究學習、利用通訊工具進行協商學習、利用工具進行創造學習的設計以及教師指導性活動的設計等方面，都值得我們去研究。
2、網絡教學的評價研究才剛剛起步
隨著internet應用的普及，網絡教學已成為一種重要的教學手段和教學場所。然而，與傳統教學相比，網絡教學的質量保證體系卻顯得不夠完善、健全。如何保證網絡教學的質量，建立一個行之有效的網絡教學評價模型，已成為網絡教學研究的一個重要課題。時至2000年，教育部批準全國31所高校建立網絡教育學院，但卻沒有制定出如何保證網絡教育質量的相關政策。美國國家教育政策研究所(the institute for higher education policy)于2000年4月也發表了一份名為在線教育質量：遠程互聯網教育成功應用的標準的報告，然而，這些文章(報告)也僅僅是描述性的定義網絡教學的評價指標，而對如何組織評價、如何獲取定量數據、評價數據如何促進教學等方面則很少涉及。目前，網絡教學的支撐平臺中的學習評價模塊往往只含有測試部分，而缺乏相應的分析與反饋。
(二)課題研究的意義
1、促進網絡教學的發展，提高網絡教學的質量
由于網絡教學可以實現信息資源共享，在網上組織最優秀的教材和教法，使學習者在網上可以學到最新的知識，因此是教學改革發展的方向。通過本項目的研究與實踐，使網絡教學更能為學習者提供一個建構主義的學習環境，充分體現學生的首創精神，學生有更多的機會在不同情境下去運用他們所學的知識，而且學生可以根據自身的行動的反饋來形成對客觀事物的認識和解決實際問題的方案，從而提供網絡教學的質量。
2、尋找利用計算機技術和網絡技術實現學生遠程交互自主學習的教學設計的技術解決方案
3、完善和發展教學設計理論
網絡環境下的教學與傳統教學，不僅是教學環境的不同，在教學內容、教學手段、教學傳播形式上都有本質的區別。通過本項目的研究，能夠解決網絡環境下，教學如何進行教學設計，如何調控教學過程，如何有效實施教學活動以達成教學目標，是對教學設計理論的完善和發展。
二、課題研究內容
(一)研究的主要內容
1、網絡教學設計理論體系的研究
包括教學目標的設計、建構性學習環境的設計、學習情境的設計、學習資源的設計、學生自主學習活動的設計、學生協作學習活動的設計、教師指導性活動的設計、學習評價工具的設計等。
2、基于網絡環境下的教學策略與教學模式的研究
(1)網絡教學策略的研究，如網絡環境下的教學內容組織策略、網絡環境下的教學情景營造策略、網絡環境下的教學對話組織策略、網絡環境下的的課堂管理策略等
(2)網絡教學模式的研究，如項目化學習模式、探索性學習模式、研究性學習模式等
3、網絡教學評價的內容體系、方法、步驟與模型的研究
4、網絡教學設計系統軟件的開發與應用
5、網絡教學評價系統軟件的開發與應用
根據上述研究內容，總課題下設如下子課題：
1、網絡教學設計與教學評價的理論研究(謝幼如、李克東)
2、網絡教學資源的開發(鄧文新)
3、網絡教學設計與教學評價系統的開發(柯清超)
4、web課程的教學過程設計及支持系統的研究(陳品德)
5、網絡教學設計與教學評價理論的應用研究(余紅)
(二)課題的研究目標
本項目的研究目標是：運用現代教學理論與建構主義學習理論，通過教學改革與實驗，探索網絡教學的設計與評價的理論和方法，開發相配套的網絡教學的設計和評價系統軟件，探索普通中小學利用網絡資源進行網絡教學的途徑與方法。
(三)預期成果形式
1、論文與專著
發表有關網絡教學的設計與評價的一系列學術論文，出版專著《網絡教學的設計與評價》。
2、電腦軟件
開發《網絡教學設計系統軟件》和《網絡教學評價系統軟件》，制作《網絡教學設計》專題教學(學習)網站，建立《教學設計》多媒體資源庫。
三、研究方法與技術路線
(一)研究方法與步驟
本項目的研究主要采用行動研究、實驗研究、評價研究等方法。
對于較大規模的教學設計與教學模式的試驗研究，將采用行動研究方法。
對于個別帶有創新性的，能提出重要見解的小范圍的教學研究，則通過建立科學的假設，采用實驗研究的方法。
關于教學模式的評價和有關教學效果的分析，則采用評價研究方法。
研究步驟如下：
2002年5月-2002年8月，收集資料，建立模型
2002年9月-2003年1月，開發軟件
2004年2月-2004年8月，教學試驗，評價修改
2005年9月-2005年12月，擴大試驗，歸納總結
(二)關鍵技術
1、基于網絡的協作化設計思維工具的通訊模型的構建;
2、教學設計系統中師生教學活動的可視化表示與分析;
3、網絡教學的教學評價模型的構建;
4、網絡教學過程中學習反應信息的自動采集與處理。
四、課題研究價值
(一)創新點
1、建立網絡教學設計的理論體系與方法。
2、建立基于網絡環境的各類教學評價指標體系。
3、開發出操作性強、具有實際應用價值的網絡教學的設計工具和評價系統軟件。
(二)理論意義
傳統的教學設計是應用系統方法分析和研究教學的問題和需求，確立解決他們的方法與步驟，并對教學結果作出評價的一種計劃過程與操作程序。現代教學設計理論已經不拘泥于系統論的理論基礎，不強調對教學活動的絕對控制，逐漸放棄呆板的設計模式，開始強調教學設計的關系性、靈活性和實時性，從而更加有利于學生的創新精神和實踐能力。本課題的理論成果將完善和發展傳統的教學設計理論與方法。
(三)應用價值
1、通過課題的研究與實踐，總結并形成基于網絡環境下學科教學設計的理論與方法，優化中小學課堂教學結構。
2、通過課題的研究與實踐，探索并總結信息化時代如何改革傳統的思想和模式，使學生學會利用網絡資源進行學習的方法和經驗。
3、通過課題的研究與實踐，探索普通中小學利用網絡資源的途徑與方法，形成一批優秀的網絡教學課例。
4、通過課題的研究與實踐，開發出具有應用推廣價值的網絡教學的設計工具和評價系統軟件。
五、研究基礎
(一)已有相關成果
1、曾于93年、97年兩度獲得國家級優秀教學成果獎，其中《多媒體組合教學設計的理論與實踐》項目的成果在全國的大中小學廣泛應用，《多媒體組合教學設計》(李克東、謝幼如編著，科學出版社)多次再版發行。
2、出版的《多媒體教學軟件設計》(含教材與光碟)(謝幼如等編著，電子工業出版社，1999年)、《多媒體教學軟件設計與制作》(含教材與光碟)(李克東、謝幼如、柯清超編著，中央廣播電視大學出版社，2000年)和《信息技術與學科教學整合》(李克東、謝幼如、柯清超等，萬方數據電子出版社，2001年)在全國廣泛應用。
3、97年《多媒體技術在基礎教育改革中的應用實驗研究》和《小學語文四結合教學改革試驗研究》獲國家教委全國師范院校面向基礎教育改革科學研究優秀成果二等獎。
4、承擔國家九五重點科技攻關項目《計算機輔助教學軟件研制開發與應用》(簡稱96-750)《小學語文科學小品文》、《小學語文古詩欣賞》、《小學語文擴展閱讀》、《初中語文新詩賞析》四個子課題的研制與開發，4個項目6張光盤全部通過教育部組織的專家組鑒定，被評為優秀軟件，并由北京師范大學出版社和電子工業出版社出版，在國內及東南亞地區發行。
5、2000年所完成的《學習反應信息分析系統》獲廣東省高等學校優秀多媒體教學軟件一等獎，并出版專著《學習反應信息的處理方法與應用》(謝幼如、李克東著，暨南大學出版社，1999年)。
(二)研究條件
華南師范大學教育技術學科是國家級重點學科，華南師范大學教育信息技術學院是211工程重點建設學科單位，我國的教育技術學博士點之一。華南師范大學教育技術研究所擁有從事計算機教育應用研究的人員近30名，其中包括教授2名、副教授5名、講師8名、博士研究生4名和碩士研究生近15名。他們在長期的研究工作中，對各種多媒體教學軟件、網絡教學應用軟件、學科教學工具、資源庫管理應用系統進行了深入的研究與探索，并已取得了實質性的進展和成果。本研究所擁有先進的計算機軟件開發實驗室兩個、國家級的多媒體教學軟件制作基地一個，在國內教育技術領域方面處于領先地位。
(三)參考文獻
1、《多媒體組合教學設計》，李克東、謝幼如編著，科學出版社，1992年第一版、1994年第二版
2、《多媒體教學軟件設計》謝幼如等編著，電子工業出版社，1999年
3、《信息技術與學科教學整合》，李克東、謝幼如主編，萬方數據電子出版社，2001年
4、《學習反應信息的處理方法與應用》，謝幼如、李克東著，暨南大學出版社，1999年
5、《global education on the net》，高等教育出版社、springer 出版社，1999年
6、《教學設計原理》，r.m.加涅、l.j.布里格斯、w.w.韋杰著，華東師范大學出版社，1999年
7、《新型教學模式的探索》，謝幼如編著，北京師范大學出版社，1998年
8、全球華人計算機教育應用大會(gccce)第一屆至第五屆論文集，1997年(廣州)、1998年(香港)、1999年(澳門)、2000年(新加坡)、2001年(臺北)
9、《改善學習--2001中小學信息技術教育國際研討會論文選編》，吉林教育出版社，2001年
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【關鍵詞】DSP；USB；聲音信號；信號采集
1.引言
在智能交通系統的眾多交通信息中，交通流特征參數信息是最根本的，它們通過車輛檢測器來獲取，這些特征參數的檢測數據是交通管理部門制定政策、采取措施和對交通設施進行規劃、設計的最為科學、客觀的依據。本論文將聲信號、大地振動信號作為測量和研究的對象，突破現有交通信息檢測的固有思路，開辟了交通信息檢測技術研究的新領域，對高速公路管理部門及時掌握高速公路交通流信息，快速地做出處理、救援、管理決策，減少事件造成的直接、間接損失，提高高速公路運營效率具有重大意義。在國內用聲學信號對交通流特征進行處理的研究尚未見到報道。國際上只有日本在把聲音信號作為對交通事故中視頻信號的啟動信號（在撞擊和緊急剎車過程中產生了大強度，頻率范圍很大的聲音信號，通過處理后可以作為為視頻系統的啟動信號）。美國用于軍事上的智能地雷系統，其中的地雷裝有聲音處理裝置，能夠分辨敵我車型，使地雷具有智能化。而應用語音信號對于交通流特征進行提取，具有很強的新穎性，較高的學術價值及應用價值。本文介紹的就是基于DSP的聲音采集系統的設計。
2.硬件系統設計
本系統的硬件原理框圖如圖1所示。主要包括數字信號采集與處理模塊，信號傳輸模塊，邏輯控制和地址轉換模塊。本系統中央處理器選TI公司的TMS320VC5402DSP芯片，它具有先進的多總線結構（1條程序總線、3條數據總線和4條地址總線）；40位算術邏輯運算單元（ALU），包括1個40位桶形移位寄存器和2個獨立的40位累加器；比較、選擇、存儲單元（CSSU），用于加法/比較選擇；指數編碼器，可以在單個周期內計算40位累加器中數值的指數；雙地址生成器，包括8個輔助寄存器和2個輔助寄存器算術運算單元（ARAR）；單指令重復和塊指令重復操作；塊存儲器傳送指令；32位長操作數指令；同時讀入2或3個操作數指令；能并行存儲和并行加載的算術指令；條件存儲指令；從中斷快速返回指令等特點，完全滿足系統的設計需要。
2.1 數字信號采集與處理模塊
上位機與目標DSP芯片的通信，通過JTAG接口來實現。JTAG接口通過瑞泰公司的仿真器與微機的并行接口連接，通過仿真器自帶的CCS仿真軟件進行系統調試，這種連接方式對DSP目標系統的實時性能沒有較大的影響，能夠保證測量系統調試時的方便性和可靠性。JTAG的接口電路比較簡單，只需要根據仿真器上JTAG接口引腳對應連接即可，具體形式如圖2所示。
本系統的數據采集模塊利用的是TI公司生產的THS10064，它采用的是CMOS結構、10位精度、6MIPS采樣率，可同時對四個單通道信號或兩組差分信號進行采樣；可工作于循環掃描方式對2、3或4個通道的信號進行采樣；低功耗，最大功耗僅為216mW；內部參考電壓和外部參考電壓可選；微分非線性度1LSB；積分非線性度1LSB；工業溫度級；采用的是TSSOP封裝形式，能夠縮小系統體積；與DSP能夠直接相連，無需電壓轉換芯片。DSP與模數轉換芯片A/D的具體連接如圖3所示，圖中的邏輯運算由可編程邏輯器件CPLD實現。A/D芯片的時鐘由TMS320VC5402的多通道緩沖串行口MCBSP的時鐘輸出引腳BCLKX0提供，而BCLKX0的時鐘頻率可通過軟件編程的方式設置，這樣，即使A/D工作在6MHz時鐘情況下，DSP仍能最高工作在100MHz的頻率上，不影響對采集數據的處理，同時，由于A/D中有一個16字的FIFO，通過A/D內部的控制寄存器，可以減少DSP與A/D通信的次數，如每采樣8或12個數值（存入FIFO），觸發DSP與A/D進行通信，所以高速工作的DSP仍能與A/D通信，同時不影響DSP正常工作。
2.2 邏輯轉換和地址粘合部分
本系統中的邏輯轉換由Xilinx公司的CPLD XC95144完成，同時，其也包括信號采集邏輯，還包括了與USB接口芯片CY7C68013與DSP的地址粘合問題。邏輯控制部分在Xilinx公司集成開發環境ISE中運行，以原理圖方式設計。這種設計的好處是最符合電路設計的預期效果，需要注意的是以這種方式設計出來的電路進度慢，只適合比較小的控制電路。由CPLD連接DSP的控制信號，讓其與儲存器，A/D，USB接口芯片實現邏輯連接，如圖4、5、6所示。
2.3 數據傳輸部分
USB控制器CY7C68013內置增強型51單片機。CY7C68013固件程序燒寫在E2PROM中，該器件選用的是型號為24LC64的EEPROM，其容量為8K字，在信號傳輸時采用philips公司的I2C協議。CY7C68013在KeiluVision2環境下就可實現對其燒寫。其與USB接口芯片連接方式如圖7所示。
EZ-USB FX2芯片包括1個8051處理器、一個串行接口引擎（SIE）、1個USB收發器、8KB片上RAM，4KB FIFO存儲器以及一個通用可編程接口（GPIF），FX2 是一個全面解決方案，它占用更少的電路板空間，并縮短開發時間。由于CY7C68013的獨特架構，使其滿足USB收發器＋SIE＋MCU結構，能夠完成從物理層、數據鏈路層到應用層的連接。CY7C68013與計算機用USB口連接，其連接方式如圖8所示。
3.系統軟件設計
本系統的軟件設計主要包括：測量系統的軟件設計、邏輯電路的軟件設計、信號采集模塊的軟件設計和USB接口程序設計等4個部分。下面簡要介紹一下測量系統的程序設計過程。
測量系統的程序編寫主要包括DSP初始化程序、A/D初始化程序、與上位機通信程序、DSP預處理程序等。所有這些程序都存放在DSP的外擴FLASH中，系統上電后，程序自動加載到DSP中執行。這些程序的編寫是在CCS2.0軟件環境下，通過北京瑞泰創新公司的仿真器進行調試。
測量系統上電后，FLASH中的系統程序自動加載到DSP中，系統開始運行，主機運行主機端程序，二者通過微機串口進行通信。DSP的初始化程序對系統必需的寄存器和標志位設置初始值，如狀態寄存器ST0和ST1、處理器模式狀態寄存器PMST、時鐘模式寄存器、中斷標志寄存器IFR、中斷屏蔽寄存器IMR等，同時對多通道緩沖串行口MCBSP進行初始化，設置串口時鐘的輸出頻率，供A/D轉換器使用；然后測量系統進入采集處理狀態，當一組數據采集完之后，DSP對其進行預處理，判斷是否為有效數據.將其存入RAM中，由CPLD控制，通過USB芯片，轉入上位機中。
4.結束語
本系統具有很強的新穎性，對高速公路管理部門及時掌握高速公路交通流信息，快速地做出處理、救援、管理決策，減少事件造成的直接、間接損失，提高高速公路運營效率具有重大意義。
參考文獻
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