導語：如何才能寫好一篇統計分析軟件，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞： SPSS統計軟件 日常教學統計分析 應用

在目前中國的教育體制中，考試仍然是判斷學生成績好壞的重要手段，教師常需要進行諸如考試成績等的統計分析，但是從信息的采集、分析、處理、顯示到記錄整個過程一般都要花費較多的時間，因此難以及時獲取反饋信息用于適時調控教學。近年來，由于計算機的廣泛應用，各種統計軟件應運而生，SPSS統計軟件能夠代替傳統的手工計算方法，可以輕松進行總分、平均分計算等多種數據統計和分析，方便快捷。下面就以高三第一次月考的成績為例，介紹該軟件在日常教學統計分析中的應用。

1.數據輸入

啟用SPSS，軟件將自動打開數據編輯窗口，單擊“Variable View”，切換到變量視圖窗口，視圖的每一行代表一個變量的各種屬性，如名稱（Name）、類型（Type）等。在前五行的中分別輸入變量名姓名、語文、數學、英語、物理、化學、生物、總分，設置各變量的屬性：將姓名變量的類型變為字符型（string），其余均為默認值。單擊“Data Variable”，將窗口切換回數據視圖，在各個變量中輸入相應的信息和數據。SPSS軟件也可以直接讀取Excel、SAS等格式的文件。選擇菜單【File】【Save】，在彈出的“Save Data As”對話框中選擇適當的保存地址。

2.數據統計及分析

2.1數據的簡單描述

執行【Analyze】【Descriptive Statistics】【Descriptives…】，出現“Descriptives”對話框，選擇語文、數學等七個變量至右邊“Variable”空框中，選擇“Save standardized value as variables”。單擊【Options】，出現“descriptives:Options”對話框，單擊【OK】，系統就會彈出SPSS的結果瀏覽窗口，得到所有學生的語文、數學、英語、物理、化學、生物、總分變量的樣本數、最高分、最低分、平均分、標準差、方差、全距等常用的統計量。

Descriptive Statistics

2.2繪制直方圖

統計指標只能給出數據的大致情況，而直方圖則更加形象直觀。執行【Graphs】【Histogram】【Display normal curve】，系統彈出繪制直方圖對話框，將“語文”選入“Variable”選擇框內，單擊【OK】按鈕。此時結果瀏覽窗口內會繪制出如下直方圖：

2.3排序

執行【Transform】【Rank Cases…】，彈出“Rank Cases”對話框，將左邊選項中需要排列的變量選入右邊“Variable（s）”空框中，如“語文”；“By”框是用來選擇分組變量的，如“班級”，將班級作為分組變量選入“By”框；“Assign Rank 1 to”單選框組是用于選擇將秩次賦給最高分還是最低分，這里選擇“Largest value”；【Ties】鈕用于定義相同值的處理方式，這里選擇默認平均值。單擊【OK】，系統就會在數據編輯窗口中建立一個新變量“r語文”（即原變量名前加r），取值為學生的語文成績在班中的排名。

2.4頻數分析

平常教師對成績的統計，除了計算平均分外，還需要觀測各分數段的學生人數，在SPSS軟件中，這項工作可以通過重新編碼和頻數分析兩個操作來實現:

執行【Transform】【Recode】【Into Different Variables…】，在對話框中，將左邊列表框中的語文變量選入右邊的“Numeric VariableOutput Variable：”框中，并在“Output Variable”框中輸入“Name”為“語文2”。單擊【Change】【Old and New Values…】鈕，出現“Recode into Different Variables：Old and New Values”的子對話框，在左邊“Old Values”方框中選擇“Range”，在下面的兩個空格內分別輸入130、150；在右邊“New Value”方框中選擇“Value”，在后面的空格內輸入1，然后單擊【Add】按鈕。重復此操作，分別將110―130分轉為2，將90―110分轉為3，將70―90分轉為4，將低于70分的轉為5，輸入完畢后，單擊【Continue】按鈕，再單擊“Recode into Different Variables”對話框中的【OK】按鈕，數據編輯窗口中就會出現“語文2”新變量，完成對語文成績的重新編碼。執行【Analyze】【Descriptive Statistics】【Frequencies…】，出現“Frequencies”對話框，將左邊框中需要分析的變量“語文2”選入“Variable（s）：”空框中。單擊【OK】，結果輸入窗口就會呈現學生語文的各分數段人數分布，以及各種百分數。

語文2

2.5平均數差異顯著性檢驗

在考試結果分析中，教師一般會用平均分高低來簡單比較各班的成績差異，SPSS軟件的平均數差異顯著性檢驗可以對此進行更科學的統計分析。例如，用獨立樣本檢驗比較兩班學生的化學和數學成績是否有差異：

執行【Analyze】【Compare means】【Independent-Samples T Test…】，選取數學和物理變量進入右邊的“Test Variable(s)” 空框中，選取班級為分組變量，進入“Grouping Variable”中，單擊【Define Groups…】按鈕，在“Group1”“Group2”后分別輸入1、3，單擊【OK】，就會輸出統計結果。

Group Statistics

Independent Samples Test

利用SPSS軟件還可以進行“相關分析與回歸分析”，可用來驗證“數學成績好的同學物理成績也一定好”這樣一個命題是否成立。

3.結語

SPSS軟件為教師實施教學測量手段提供了一個較好的平臺，如何運用SPSS軟件更好地來分析教學測試結果，還需要我們在使用過程中不斷探索。

參考文獻：

［1］余建英，何旭宏.數據統計分析與SPSS應用［M］.人民郵電出版社，2003.

［2］于水華，鄭任兒.淺談SPSS在教育信息處理中的應用.教育信息技術.

［3］盧紋岱.SPSS for Windows統計分析(第2版)［M］.北京：電子工業出版社，2002.

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§1.1 應用背景

§1.2 本文的研究內容

第二章 系統涉及到的技術

§2.1 XML和DOM簡介

§2.2 ADO簡介

§2.3 ActiveX簡介

第三章 系統及需求分析、系統規劃

§3.1 系統的整體需求

§3.2 系統的概要設計

一、 數據交換內容范圍

二、 建立財政數據庫

三、 數據初始化

四、 每日或指定時間自動或強制數據交換，并更新財政數據庫

1、 自動交換的數據傳遞過程

2、 交換過程殊事件的處理

3、 讓用戶可以定義事件執行過程

§3.3 系統的總體規劃

一 (DNMessage)：通訊模塊

二 (DNMsgViewer)：通訊監控模塊

三 (DNSqlDistill)：數據提取模塊

四 (DNSqlStorage)：數據存儲模塊

五 (DNUsers)：用戶管理模塊

六 (DNftCoding)：編碼維護模塊

七 (DNftModify)：登記及入、退庫數據修改模塊

八 (DNftMerge)：數據合并模塊

九 (DNftQuery)：查詢統計模塊

十 (DNftLog)：日志模塊

§3.4 系統的功能框圖

一、功能模塊劃分

二、系統實現模塊劃分

三、應用程序模塊間關系

第四章 系統設計和實現

§4.1 數據庫設計

1. 稅務登記表（SWDJ）

2. 企業屬性表（QYSX）

3. 編碼對應表（BMDY）

4. 企業入退庫信息表（RTK_MX）

5. 各種基礎編碼表

6. 臨時表

7. 數據庫設計中遇到的一些問題及其解決方案

§4.2 數據存儲模塊

4.2.1模塊綜述

4.2.2 臨時表設計

4.2.3 XML數據的讀取和寫入臨時表

4.2.4 數據存儲模塊的工作流程圖

1. 國地稅入庫信息存放流程圖

2. 國地稅退庫信息存放流程圖

3. 國地稅稅務登記信息存放流程圖

§4.3 數據合并模塊

4.3.1 模塊綜述

4.3.2合并的規則

4.3.2 數據出錯處理

4.3.4 臨時表

4.3.5 主要過程和函數的設計

§4.4 數據檢索模塊

4.4.1控件綜述

4.4.2界面設計

A．單個企業稅務登記查詢

B．多個企業稅務登記查詢

C．入退庫明細查詢

D．復雜查詢

4.4.3 查詢詳細設計

4.4.4 具體函數，過程及其功能

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護理研究被認為是護理學發展的基礎[1]，同時，護理論文的數量和質量可在一定程度上反映一個國家和地區的護理水平，關系到其學科的發展[2]。但由于知識結構的限制，二級醫院開展護理科研的能力遠遠低于三級醫院，資料的分析和處理能力的欠缺在較大程度上限制了二級醫院護士的科研開展[3，4]。而且在醫學科研論文中錯誤的統計分析普遍存在，統計軟件的學習和正確使用可在一定程度上提高護士的科研能力，提高的數量和質量。本文主要了解二級醫院臨床護士對醫學統計軟件了本文由收集整理解情況和學習需求，旨在為提高二級醫院護士的統計分析水平、降低論文中統計分析的錯誤率提供參考。

1對象與方法

1.1研究對象

采用整群抽樣的方法抽取吉林省某市兩家二級醫院全體護士，納入標準：獲得護士資格證和執業證的在職、在崗的本院臨床一線護士。排除標準：未取得護士資格證和執業證；非本院護士；由于請假、進修等原因暫時不在職、不在崗的護士；行政部門和醫技科室等非病房護士。本次調查共發放問卷127份，回收122份，回收率96.1%，有效問卷116份，有效率95.1%。

1.2調查工具

本研究調查工具為自行設計的調查問卷，主要內容有兩個部分：第一部分為調查對象的基本信息；第二部分為調查對象目前統計學分析軟件的掌握情況、認知情況和學習需求情況。

1.3統計學方法

通過epidata3.1軟件建立數據庫，去除不合格問卷，雙錄入后對數據進行核對，按照原始數據修改。采用spss17.0進行統計學分析，主要統計分析方法為一般統計描述和χ2檢驗，p < 0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1調查對象基本情況

本次調查對象均為女性，年齡21～46歲，平均（33.8±20.5）歲。21～30歲60例，占51.7%；31～40歲46例，占39.7%；41歲以上10例，占8.6%；學歷以中專為主76例，占65.5%，本科學歷8例，占6.9%，大專32例，占27.6%；職稱以護士為主，有64例，占55.2%，護師41例，占35.3%，主管護士及以上11例，占9.5%。

2.2論文寫作中統計軟件應用情況

在116例護士中，發表過論文的6例，占5.2%，嘗試寫過論文的31例，占26.7%；在寫過的論文中，以護理綜述類居多，占86.5%，調查研究較少，為13.5%；在有關調查研究論文中，一般采用的分析工具為excel軟件，占94.6%。

2.3護士對統計分析軟件的了解和掌握情況

本研究主要針對excel和spss護士常用的兩個統計分析工具進行調查。非常了解excel在論文統計分析中的正確應用僅8例，一般的有63例，了解較少的45例。對excel在論文中統計分析中應用的掌握程度與是否嘗試寫過論文及是否發表過論文差異有統計學意義。（χ2=10.754，p = 0.000）。聽說過spss統計分析軟件的11例，使用過的5例，能正確進行簡單的統計描述分析的4例，但能正確進行t檢驗、f檢驗、非參數檢驗等統計分析的僅2例。

2.4 護士對統計軟件在統計分析中的地位的認識

84（72.4%）例護士認為統計分析軟件在統計分析中重要，23（19.8%）例護士認為一般，9（7.8%）例護士認為不重要。不同年齡（χ2=12.426，p = 0.031）、不同學歷（χ2=6.521，p = 0.000）及不同職稱（χ2=7.365，p = 0.000）的護士對統計軟件在統計分析中的重要作用的認識差異有統計學意義。

2.5統計分析軟件的學習需求情況

2.5.1學習統計軟件類型 在調查的所有護士中，87.9%的護士認為學習統計分析軟件是有必要的。78例認為學會excel在統計分析中的應用即可，占67.2%；38例認為還需要學習spss軟件，占32.8%。

2.5.2學習途徑 59例希望通過學習班中老師面對面講解，32例希望通過網絡課程進行學習，25例則希望通過雜志或書本自學，分別占50.9%、27.6%和21.6%。

2.5.3學習方式 102例希望在學習的過程中有實際操作練習，占87.9%；通過計算機進行操作演示的71例，占61.2%；同時希望補充理論知識講解62例，占53.4%；統計分析作業指導的選擇人次數為53次，占45.7%。

2.5.4學習內容 選擇學習分析方法如χ2檢驗、t檢驗、f檢驗、秩和檢驗等的95例，占81.9%；如何用統計軟件繪制正確圖表的56例，占48.3%；學習統計方法適用條件和原理的僅12例，占10.3%；學習統計分析結果的解釋的10例，占8.6%；同時學習統計學基本概念和理論者13例，占11.2%。

3討論

3.1護士職業成熟度較低、護理科研參與率較低

從調查對象的基本情況來看，護士的高職稱較少，學歷較低，反映了護士的職業成熟度較低，這也是我國護理領域普遍存在的問題。職業成熟度在一定程度上影響了護士參與科研的意識和能力，因此，護理管理人員應充分發揮管理職能作用，采取相應的措施，鼓勵護士不斷學習，提供培訓、進修和繼續教育的機會，提高護士的職業成熟度，同時，引導護士參與科研，并給予一定的激勵，提高護士科研的參與率及科研能力[5，6]。

3.2護士對統計分析軟件的應用能力較差

由以上結果可以看出，護士常用的統計軟件為excel，但掌握excel軟件在論文統計分析中的正確應用的較少，同時，對統計分析中常用的spss軟件了解的人也較少，可能與護士的知識結構簡單、科研水平較低、很少參與科研等有關。

3.3加強護士對科研統計分析軟件的學習

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【關鍵詞】 spss;統計;難度;區分度;信度;效度

一、試卷分析的重要性

試卷分析是教學工作中的重要組成部分,也是每個教師必須完成的工作,通過對試卷進行分析,可以反饋學生學習結果和教師教學效果,幫助教師發現教學活動中的薄弱環節提高教學質量,全面的試卷質量分析工作量很大。目前尚無較好的試卷質量分析軟件,嘗試用SPSS軟件進行分析,該軟件能夠滿足試卷分析的全部指標。

二、原始數據錄入

以《教育技術學導論》考試試卷為例來說明各個指標的實現方法。

1.試卷結構。本試卷10分有兩個部分組成,客觀性試題與主觀性試題:其中客觀性試題40分占40%,主觀性試題60分占60%(具體情況見表1)。

2.數據定義。在SPSS軟件中點擊Variable View標簽,在Name標題下定義:學號、題號、總成績、平時成績。其中總成績定義為total,平時成績定義為daily,然后在相應的標簽名中進行注釋。在Type標題下定義各個項目的類型,其中學號定義為String類型、題號和平時成績定義為 Numeric類型,其余選項使用默認即可(如圖1所示)。

3.數據錄入。點擊Data View標簽,將47份試卷按照各部分得分情況和他們的總成績、平時成績輸入到相應的表格中(如圖2所示)。

三、基本描述性統計分析

主要包括:參加考試的學生總數、缺考人數、每個部分的最高分、最低分、極差、平均分、標準偏差(方差)等。在試卷質量分析數據中,運行菜單:Analyze―> DescriptiveStatistics ―>Descriptives,把除平時成績外的所有變量加入到Variables中,點擊Options選項對話框,選中Mean、Minimum、Maximum、Range、Std.deviation 、Variance。點擊Continue,再點擊OK,運行后得到結果(如表2所示)。

四、難度分析

試題難度是指測驗題目的難易程度,難度系數一般用字母P表示,且 0《P》1。對是非題和論文型的題目,我們可以統一為 P=M/W(M:全體學生某題的平均得分;W:題規定的最高得分)。對于選擇題我們先計算得出難度系數P,然后再根據公式cp=(kp-1)/(k-1)(k為選項個數)算出矯正難度系數 cp。(單項選擇題學生可能隨機猜測,公式能排除這種影響)試題難度系數與試題實際難易程度正好相反,越大表示能夠正確解答該題的學生越多試題越容易,越小則試題越難。一般認為,難度適中更能客觀地反映出學生的學習效果情況,多數試題應分布在0.3～0.7之間,選拔性測試為0.5左右為宜,通常期末考試為目標參照性考試,可適當偏高,全卷平均難度以0.7左右為宜,0.6～0.8為正常根據表2,很容易得到各個部分的難度系數(如表3所示)。

五、區分度分析

區分度是指試題對被測試對象實際水平的鑒別能力,是把考生區別開來的統計量。在進行區分度分析時,常以考試總分作為被測試對象的實際能力水平,把被測試對象在某題上的得分與總分之間的相關系數作為該題的區分度。

試題區分度多少合適也和測試目的密切相關。就期末考試測驗而言,一般要求與總分的相關系數要達到0.20以上,一般認為0.4《D》1該試題區分度優良。若0.2

對于客觀題來說,使用等級相關分析,在此使用斯皮爾曼(Spearman)等級相關分析,對于主觀題來說,樣本數為47,大于30,可以看成非等間距測度的連續變量,在此采用皮爾遜(Pearson)相關分析對試題進行分析。

具體操作如下:Analyze―> Correlate―>Bivariate。在彈出的對話框中選擇各個客觀題,題號變量和總成績進入Variables,然后在CorrelationCoefficients 中單擊 Spearman,完成后即可得到客觀題的區分度,主觀題的區分度分析方法同上,只需選擇主觀題和總成績進入,然后選擇Pearson即可,得到每個部分的區分度(見表4)。

六、信度分析

信度分析是反映試卷題目得分一致性程度的統計量,通常用信度系數表示考試的可靠性指標,其取值范圍為0～1,其值越大,信度越高。一般認為在 0.9 以上可靠性好。在SPSS中,可選用克倫巴赫系數來計算一致性信度系數。具體操作為:單擊Analysis―>Scale―>Reliability―>Analysis,在對話框中選擇所有題目變量和總成績,進入Items框中,在 Model中選擇Alpha模型,單擊Statistics…Reliability―>Analysis:Statistics選中,Scale if item deleted 得到該試卷的信度系數Alpha=0.729,從結果中也可以看出舍棄第二題后的信度系數

為 0.7468,舍棄第三題后的信度系數為0.7483。這都比整個試卷的信度系數要高。

七、效度分析

測驗的效度指的是測量的正確性和有效性,即它能夠測出所要測量的心理特質與行為特質的程度。換言之,效度指測驗能在多大程度上實現測量目的。它是科學測量工具最重要的質量指標。一個測驗若無效度,則其他任何優點都無法發揮其真正的功能。在此我們計算的是測試的效標效度,效標效度是指測驗結果與效標之間的一致性程度。平時成績主要包括學生的作業情況、上課回答問題方面和平時表現等,對于評價學生來說,具有一定的正確性和有效性。在此利用學生的平時成績作為效度分析的效標,利用積差相關法求效標效度(Pearson法)得到結果為0.849。具體操作如下:在SPSS中單擊Analyze―>Correlate―>Bivariate,選擇total和daily變量進入Variables,然后在CorrelationCoefficients中單擊 Pearson。

八、結語

考試是一種測量,試卷就是測量的工具,用科學的測量理論對組成試卷的一道道題目進行分析,取優棄劣,為教學積累資料。這樣做,雖然對于本次考試已經沒有多大意義,但是通過分析,把每一次考試的優秀題目積累起來,慢慢地就構成一套實用的題庫。

(1)基本描述統計數據上來看,學生總數為47人,無人缺考,學生的的卷面總成績平均分為82.83,分最高分為99分,最低分為59分,分數極差為40分,標準差為 10.538,標準差比較大,說明學生個體之間存在較大的差異,主要影響因素是他們的入學時學歷結構,上課聽講、作業完成、課后復習等。對一部分后進學生,在今后的教學過程中應當充分關注,努力調動他們的學習積極性,經常鼓勵他們,從而達到提高學習成績的目的 。

(2)從難度上來看,第二題(0.983)、第三題(0.996)難度系數過大,說明此題出的太容易,建議此題不宜進入題庫,在修改后參加下一輪的遴選。

(3)從區分度上來看,除了第二題、第三題區分度較低、其余都比較好,基本達到了考試要求。

(4)從信度分析來看,信度系數為(0.7296),一般教師自編試題的信度系數應要求在0.85以上,標準考試應該0.9以上。分析的結果說明了本次測試的信度不是很好。其原因在于第二題、第三題所致,從信度的運行結果上可以看,在其去除后信度都會有所提高。

(5)從效度上來看,效標效度為0.849,說明本次考試與平時成績相關性較高,即平時成績好的學生此次考試成績亦較好,平時成績差的學生此次考試成績亦較差,因此本次測試反映了學生的真實能力,符合考試要求。

(6)可以看出:利用SPSS進行試卷分析既能大幅提高辦公效率、節省時間,又能增加分析結果的可靠性。

(7)通過對考試后進行量化分析,將符合指標的題目,分門別類歸入題庫,可以很好防止出題的隨意性和有利于試題,試卷的標準化,促進考試的科學化,進而經濟、方便、有效地測試出被試者的真實水平。

參考文獻

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[2]任艷玲,朱明放.基于統計軟件SPSS的學生試卷分析方法[J].重慶工學院學報(自然科學版).2007(4):95～98

[3]楊代慶,李晟,梁典.幾種利用SPSS對試卷進行分析的方法[J].

[4]貴州教育學院學報(自然科學版).2005(4)

[5]伍新春.高等教育心理學[M].編高等教育出版社,1999

[6]劉敏鈺.運用SPSS、EXCEL 進行試卷質量分析初探[J].陜西教育學報.2004(4)

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【關鍵詞】系統網絡結構；通信協議；統軟件設計

世界進入了網絡經濟時代，網絡技術的發展也帶動了企業互聯網的建立，使得網絡經濟成為未來經濟發展的重要特點。互聯網是企業必不可少的競爭系統，為企業帶來了新的機會，有價值的信息。為此，系統網絡的建立在結構上需要可靠的設備，更需要提供操作方便的設計。

一、系統網絡結構及通信協議

本系統由軟件和硬件2部分組成。軟件部分主要是用Visual Basic 做的控制系統，利用VB中的MSComm控件來完成串口通信，同時利用Microsoft公司出產的OFFICE中的ACCESS建立了數據庫對數據做更新備份。硬件部分主要由一AT89C52的單片機和一個RS485模塊以及一個液晶顯示器，一個小鍵盤構成。通過串行總線將上位機和下位機連接起來，有微機操作著向下位機發出操作命令，下位機接收到指令之后，通過鍵盤的輸入來完成上位機發來的命令，最終將信息傳送到上位機，即實現了生產現場的遠程控制。

本系統采用的總線型主從式多機通訊網絡進行的系統數據控制。每個從機在網絡中都由一個唯一的序號，所有的從機服從主機的控制。

由于RS232接口在通信速率、傳輸距離等方面存在不足。此系統采用了具有更高速率、更好的抗干擾性、更遠的傳輸距離的RS485總線。通常PC機只提供RS232串行接口，為此我們采用RS232/RS485接口轉換器，這個接口轉換器具有較強的驅動能力，傳輸距離也非常遠，能達到1200m支持的結點也比較多，最多可支持128個。

網絡系統的關鍵是設定好通信協議。本系統由主機向從機發送命令，從機只能執行命令，向主機反饋信息。這樣可以保持通信的穩定性。在系統工作之前，要對主從機進行相關的參數設定，也就是通常所說的端口初始化。需設置數據的傳送單位、起始位和校驗位。數據位通常為8位，起始位為1位，停止位有1、1.5、2位的多重選擇。

二、系統軟件設計

主機軟件采用Visual Basic6.0編寫，通信功能是利用MSComm空間來實現，軟件接收的數據存儲在Access數據庫中。利用Adodc控件和Datagrid空間可以實現對數據庫的查詢。

MSCoom控件通過串行端口發送和接收數據，向應用程序提供串行通訊，該控件具有豐富的與串口通信密切相關的屬性和事件，提供了對串口的各種操作。

2.1MSComm控件的主要屬性及事件

commPort屬性：設置并返回通信傳口號。

portOpen屬性：設置并返回通信端口的狀態。

Settings屬性：指定或返回波特鋁、奇偶性、數據位、終止位參數。

Sthreshold屬性：在MScoom控件設置CommEvent屬性為ComEvsend并產生Oncomm事件之前，設置并返回傳輸緩沖區中允許的最小字符數。

Rthreshold屬性：其默認狀態時時0，這時將在接收字符時禁止生成OnComm事件。

OnCoom屬性：當CommEvent屬性值更改時出現，表明出現了一個通信事件或一個錯誤。

CommEvent屬性：包含了一個最近通信事件或接收錯誤值

Input屬性：從接收緩沖區中返回并刪除一串字符。

Output屬性：向發送緩沖區中寫入一個字符串。

2.2接口程序部分源代碼

添加MSCoom通信控件、TIMER時間控件、TEXTBOX文本框控件，設定控件屬性，編寫代碼就可以實現串口通信，接口部分的代碼如下：

Public inData As String'串口中斷時讀入的字符串（HEX碼加空格）

Public outData As String'要輸出的字符串

Public JustsendHex As String'剛發出的HEX碼

Public Justsendasc As String'剛發出的ASC碼

Public Justreceiv As String'剛接收的字符串

'Public JustreceivHex As String'剛接收的以Hex顯示的字符串

'Public JustreceivDec As String'剛接收的以Hex顯示的字符串

Public dpcolor As Boolean

Dim strTemp（） As Byte'接收數據用的臨時字符串

Dim rxnb As Integer'接收計數

Dim txnb As Integer '發送計數

Dim autonb As Integer '收到autonb個數自動應答

Dim firstb As Boolean

'串口中斷

Private Sub MSComm1_OnComm（）

Dim lenTemp As Single

On Error Resume Next

If mEvent=comEvReceive Then '正常

收到的數據

strTemp=MSComm1.Input

rxnb=rxnb + UBound（strTemp） + 1

If Check2.Value Then

txtReceive.Text= ""

End If

RefreshDisplay strTemp

dpcolor=Not dpcolor

ElseIf mEvent=1009 Then '校驗位出錯

txtReceive.SelColor=&HFF&

End If

End Sub

三、系統的硬件組成及工作原理

系統的硬件部分主要由以下幾部分構成：AT89C52單片機，1602液晶顯示器以及X5045、Sn75176模塊構成。這幾個部分均以AT89C52單片機電路為核心。

AT89C52是ATMEL公司生產的低電壓，高性能CMOS8位單片機，片內含有8Kbyte的可反復擦寫的只讀程序存儲器和256bytes的隨機存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產，AT89C52具有功能強、價格低、抗干擾能力強等特點，適用于許多較為復雜控制應用場合。

X5045是一種集看門狗、電壓監控和串行EEPROM三種功能于一身的可編程電路。這種組合設計減少了電路對電路板空間的需求。它所具有的電壓監控功能還可以保護系統免受低電壓的影響，當電源電壓降到允許范圍以下時，系統將復位，直到電源電壓返回到穩定值為止。X5045的存儲器與CPU可通過串行通信方式接口，共有4096個位，可以按512 x 8個字節來放置數據。

液晶顯示器顯示的內容是字符.本設計選用了一種字符型LCD的點陣模塊EDM1602，她由LCD顯示屏、控制器、列驅動器和偏壓產生電路構成。顯示模塊的數據信號和控制信號都來自CPU，選擇CPU的PORTT與LCD想連。控制器接收來自MPU的指令和數據，控制整個模塊的工作。在控制器的控制下，模塊通過8位數據總線DB）～DB&和E、R/w、RS三個輸入控制端與MPU接口。從CGROM中找到欲顯示字符的字符碼，送入DDRAM，在LCD顯示屏上與DDRAM存貯單元對應的規定位置顯示出該字符。控制器可以根據MPU的指令，實現字符的顯示、閃爍和移位等顯示效果。

篇6

【關鍵詞】嵌入式系統軟件 指令層 算法層 軟件體系結構層

1 概述

目前，隨著嵌入式系統的迅速發展和廣泛應用，嵌入式系統能耗成為了人們關注的熱點問題，在設計嵌入式系統時，能耗已成為一個重要的設計因素。

低能耗的設計是指在不影響系統運行的前提下，將系統運行時的能耗降到最低是。一個完整的嵌入式系統包括物理硬件系統和對應操作的軟件系統，在硬件能耗方面，學者們已取得較為成熟的節能方法，但在軟件能耗方面，軟件對于能耗的影響逐漸成為重要因素，因此人們開始對軟件能耗進行重點研究。計算機操作系統產生能耗的基本原因是系統運行時，電腦CPU、Cache以及I/O設備等產生的能量消耗，在嵌入式系統運行過程，只有相對應的軟件運行帶動硬件工作的時候，硬件才會產生能耗。軟件是一種看不見摸不著的產品，除去一切軟件所依賴的環境后，軟件不會運行導致軟件的無消耗，只有當軟件在操作系統中，通過軟件內部的每一條指令代碼驅動對應的硬件模塊進行任務工作，從而由硬件模塊產生系統能耗。綜上所述，計算機系統的能耗是由硬件系統所直接決定，而軟件系統則是驅動硬件系統產生能耗的主要原因。

為了研究嵌入式系統能耗。需要對硬件系統產生的能耗和軟件系統產生的能耗進行研究。我們將軟件驅動硬件產生的能耗成為軟件能耗，則系統總能耗為：

其中Ex為硬件運行的能耗，Enx為硬件靜止時產生的能耗。T為軟件r運行時間，Pr為軟件運行過程中的平均能耗。

本文主要從指令層、算法層以及體系結構層三個層次進行嵌入式軟件能耗分析技術的研究，敘述了在三個層次中影響能耗的因素，并提出分析方法，最后總結展望能耗優化的主要方法和發展方向。

2 嵌入式系統軟件能耗分析技術

2.1 指令層能耗分析技術

嵌入式系統軟件可以分為三層：指令層、算法層和軟件體系結構層。其中指令層是最底層的，因此基于指令級別的軟件能耗優化方法也是最底層的研究方法。1994年，Tiwari等人在首先對軟件功耗進行研究，定義了軟件功耗的基本概念，并在單條指令能耗的研究基礎上提出基于指令級軟件能耗分析和優化模型。基于這個軟件能耗模型得出的基礎能耗數據和基本理論依據，指出了人們在指令級甚至算法級、體系結構級的能耗分析道路，Tiwari在后面的軟件能耗研究中又首先提出軟件能耗優化技術不僅只是停留在指令級上，還應該往編譯器或者更高的軟件算法程序代碼等級別分析優化能耗。隨著Tiwari的指令級軟件能耗模型的提出，該模型受到了國內外很多學者的廣泛關注，通過對該模型的研究，并對模型進行改進和完善。

Tiwari的能耗分析基本思想是將軟件程序拆分為一個個基本的模塊，其中每個模塊中由許多指令組成，因此模塊的能耗為每條指令所消耗能量的總和。所以軟件功耗模型表示為式（2-1）：

（2-1）

其中Ei為指令i的基本能耗；Ni為指令i的執行次數；Oi，j為電路狀態轉換的能耗開銷；Ni，j為狀態轉換在程序中出現的頻率；Ec為系統運行時產生的其他能耗。

綜上所述，Tiwari研究了在指令級中軟件能耗產生的主要原因，并在指令級中提出幾種影響系統能耗的優化方法。

（1）在計算機系統中，數據存取是一個相當大的工作量，當在存儲器中對數據進行存取操作時，很容易發生數據存取錯誤、讀取數據失敗以及等待讀取等不確定因素，這些因素的決解就會增加系統能耗。所以在編碼過程中，因減少指令對存儲器的存儲操作，如果選擇優化后的編譯器，則可能會實現系統的低能耗。

（2）通過編譯器運行軟件程序，使得高級程序語言轉碼為低級語言，最終這些低級語言通過系統的運行選擇每個指令進行功能任務的完成。這時的系統能耗就是由指令的執行次數和執行時間所決定了。

（3）軟件程序中的指令執行都是按照系統排列一條條進行的，但人們如果對指令的執行順序進行再次排序，降低指令間電路交換的頻率，系統能耗就會減少。

（4）相比于以前，現在的處理器工作效率提高了很多。以前單一處理器時，系統只會單一處理信息指令，這樣一來運行時間長，如今多個處理器一起進行工作，系統可同時進行多項數據處理任務，因此對于處理器的特定優化技術，大大降低了系統的能耗。

因為軟件程序是有無數指令組成的，軟件的運行就是指令的運行，在軟件能耗分析中，指令能耗是最基本最底層的能耗來源，所以人們對于指令級能耗的研究也是最多的，其技術也相對成熟。但從目前發展形勢，如果大家還只停留在軟件指令級的能耗研究和優化技術，就必將忘卻分析軟件開發中算法級和體系結構級的能源消耗問題，所以指令層能耗分析有一定不完整性。

2.2 算法層能耗分析技術

算法層能耗分析即從軟件程序代碼和算法設計入手來降低軟件能耗。算法層能耗分析模型的主要目的是對程序代碼中的語句進行調度、對算法和數據結構進行合適的選擇與設計，從而找出設計低能耗軟件的方法。分析算法級能耗的方法多種多樣，各個方法也互不相同，因此基于算法級別的軟件能耗研究也是軟件能耗領域的一個研究熱點。

目前針對能耗的算法研究還非常有限。計算機軟件算法是對特定問題的求解，算法分析就是對算法運行所需時間和空間的估算，若所需要的資源越多，則算法復雜性越高。若想分析算法層能耗分析技術，應從算法執行次數、時間復雜度和空間復雜度這三個方面進行研究。

設計人員在設計算法的時候，通常確定了有限的操作，以便通過一條或多條指令的操作構成算法的執行。因此，算法的執行產生對應能耗，算法執行次數決定軟件能耗大小。一個好的算法，可通過減少執行次數來實現軟件能耗優化。

算法的時間復雜度和空間復雜度直接影響著軟件能耗。時間復雜度決定著算法運行時間的長短，運行時間的長短影響著算法執行次數，從而影響著軟件能耗；而空間復雜度表示著算法運行中所需的存儲空間大小，減少存儲空間大小可以實現降低軟件能耗。

從算法層優化的主要方法中可以看出，算法層次的軟件能耗優化技術主要是軟件算法的好壞和設計中數據結構的抉擇。軟件由一組組相對應的代碼構成，程序基本性質是算法結合數據結構，因此在算法層次下，軟件的能耗由算法和算法中數據結構所決定。

2.3 體系結構層能耗分析技術

好的軟件應該具備一個好的軟件體系結構，同時軟件體系結構還對軟件能耗產生影響。因為體系結構位于最高層的原因，相比于指令級和算法級，這一級別的能耗研究分析才剛剛起步。

當前由于研究相對較少，仍無法明確知道軟件體系結構的設計對于軟件能耗影響的大小，并且軟件體系結構級是軟件設計中的最頂層，直接與設計人員聯系著，所以研究軟件結構對于軟件能耗的影響必將成為今后研究的重要問題，也是未來軟件能耗研究的一個發展方向。

因為嵌入式軟件一般是在嵌入式實時操作系統下運行，資源受限，所以必須高效的設計嵌入式軟件，去除冗余，優化構件。因此，設計嵌入式軟件時，構件數目、程序復雜性、構件平均耦合度以及構件之間通信接口數據等方面都應有較高的設計要求，上述幾個軟件體系結構級的特征值也就能更好的分析研究出軟件能耗。

軟件由不同的構件組成，而構件作為對象的延伸，可以是一組代碼模塊，也可以是一個獨立程序。軟件程序中模塊數目由構件數目所決定。如果構件數目越多，則軟件中對應的模塊數目也越多，其代碼行數也越多。因此構件數目間接影響著軟件能耗。而構件數目的度量相比其它特征值的要簡單，構件數目可根據軟件體系結構設計圖得知。

程序復雜性主要指程序模塊的復雜性，由計算復雜性和軟件質量好壞組成。減少程序的平均復雜性，可提高軟件的簡單性，實現軟件的能耗優化。

耦合度主要是衡量模塊與模塊之間的緊密程度。模塊之間耦合度越高，軟件越復雜。可見構件間耦合度也間接影響嵌入式軟件能耗。

構件之間通信接口數據主要指構件執行任務過程中，構件之間進行數據傳輸時會產生通信能耗，因此構件之間通信接口影響著嵌入式軟件能耗。

目前在軟件體系結構層的能耗研究才屬于起步階段，分析軟件體系結構中的每個構件之間的接口耦合度、程序平均復雜度等能耗參數，讓每個構件之間怎么組合才會更加節約能量消耗，因此基于軟件體系結構級的優化設計仍是當前軟件能耗的研究熱點問題。

3 總結和展望

本文的內容主要是對嵌入式系統軟件的能耗分析技術進行研究說明。在軟件系統中，能耗研究主要從指令層、算法層、軟件結構層對能耗進行分析和優化。本文闡述了軟件能耗優化方法，分析了各種優化方法，優化方法主要從指令級中指令執行頻率和執行執行順序等；算法級中就是算法復雜度的優化設計和準確的數據結構應用上對軟件進行能耗優化；軟件體系結構層就是從構件設計上對能耗進行優化。

在今后的研究中，軟件能耗研究重點應轉向軟件算法和體系結構中，如何在保證軟件高效率的同時實現低能耗，是人們研究的重要問題。為了能夠最終實現嵌入式系統低能耗，需要從硬件系統和軟件系統方面進行更多研究，最后才能實現真正高效率低能耗的綠色技術。

參考文獻

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關鍵詞：深基坑；監測數據；統計分析；變形特征

中圖分類號：TU473 文獻標識碼：A

1引言

基坑開挖的過程是應力釋放的過程，應力釋放導致支護結構二側的產生土壓力差，引起支護結構變形、坑底隆起和坑周地表沉降。地表沉降將威脅基坑周邊道路、地下管線及建筑物等周圍環境的安全。其中支護結構變形對地表沉降的影響最大，是研究的重點。本文通過對20個典型軟土深基坑開挖監測數據統計分析，獲得了基坑地表最大沉降平均值為開挖深度、支護結構最大水平位移平均值為開挖深度、地表最大沉降與支護結構最大水平位移平均值之間的關系式，為軟土地區深基坑支護結構變形引起周圍地表沉降計算提供基礎數據。

2深基坑變形特性分析

2.1 基坑變形特征曲線

在城市建筑物密集區鉆孔灌注樁（地下連續墻）+內支撐的結構形式應用較為廣泛，研究該支護結構體系下的側向變形與地表沉降具有現實意義。

圖1與圖2為該支護結構體系下的地表沉降與支護結構側向位移現場監測數據，由圖1可以看出，地表沉降表現為偏心分布特征，其最大值發生在距支護結構邊緣一定的距離處。地表沉降與支護結構側向變形密切相關，地表沉降曲線包絡面積與支護結構變形曲線包絡面積之比約為，約為0.85[1]

圖1地表沉降實測值

圖2支護結構側向位移實測值

2.2 基坑變形與地表沉降統計分析

表1基坑監測數據統計中前14個為南京、蘇州地區軟土深基坑的監測數據，后6個為上海地區深基坑監測數據[2]，支護結構形式為鉆孔灌注樁（地下連續墻）+內支撐的結構形式。

表1 基坑監測數據統計表

/%

/%

11.4 19.27 21.63 0.169 0.190 0.891

12.5 21.64 23.31 0.173 0.186 0.928

12.7 24.13 25.42 0.190 0.200 0.949

9.9 15.87 16.93 0.160 0.171 0.937

10.6 18.78 19.94 0.177 0.188 0.942

14.5 29.98 33.65 0.207 0.232 0.891

13.1 23.35 24.37 0.178 0.186 0.958

11.5 19.96 21.45 0.174 0.187 0.931

12.9 22.39 24.52 0.174 0.190 0.913

9.5 15.94 21.54 0.168 0.227 0.740

10.2 18.57 22.76 0.182 0.223 0.816

13.5 20.96 27.21 0.155 0.202 0.770

15.0 25.58 33.89 0.159 0.193 0.821

15.2 27.92 35.62 0.184 0.209 0.878

14.4 28.7 38.3 0.199 0.266 0.749

12.0 20 19.6 0.167 0.163 1.020

14.0 46.5 50 0.332 0.357 0.930

14.6 28.41 37.9 0.195 0.260 0.749

13.5 18.01 19.9 0.133 0.147 0.905

16.5 53.5 65.2 0.324 0.395 0.821

由表1可得基坑變形的相互關系。

（1）坑周地表最大沉降與開挖深度關系為

（1）

式中，為地表最大沉降， ；為經驗系數；為開挖深度，。

圖3與關系

由表1可知，對于正常開挖的基坑，，統計平均值。

（2）支護結構最大水平位移與開挖深度關系為

（2）

式中，為支護結構最大水平位移， ；為經驗系數；為開挖深度，。

圖4與關系

由表1可知，，統計平均值。

（3）坑周地表最大沉降與支護結構最大水平位移關系為

（3）

表1統計平均值。

圖5與關系

3結論

通過對20個軟土中典型深基坑監測數據統計分析，基坑地表最大沉降為開挖深度的0.133%至0.332%范圍內，平均值為開挖深度的0.198%；支護結構最大水平位移為開挖深度的0.147%至0.395%范圍內，平均值為開挖深度的0.232%，地表最大沉降與支護結構最大水平位移之比為0.846。為軟土地區深基坑支護結構變形引起周圍地表沉降計算提供可靠的基礎數據。

參考文獻

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[2] 盧俊義，楊敏. 上海地區深基坑工程連續墻和墻后地表土體的變形特點[J]. 巖土工程學報，2008, 30(增刊):167-375.

篇8

1、操作系統，操作系統是控制和管理計算機各種資源、自動調度用戶作業程序、處理各種中斷的軟件。操作系統的作用是控制和管理系統資源的使用，是用戶與計算機的接口；

2、語言處理程序，語言處理程序的任務就是將源程序翻譯成目標程序，不同語言的源程序對應有不同的語言處理程序；

3、標準庫程序，為方便用戶編制程序，通常將一些常用的程序段按照標準的格式預先編制好，組成一個標準程序庫，存人計算機系統中，需要時，由用戶選擇合適的程序段嵌入自己的程序中；

4、服務性程序，也稱為工具軟件，擴大了機器的功能，一般包括診斷程序、調試程序等；

5、數據庫管理系統，所謂數據庫，就是能實現有組織地、動態地存儲大量的相關數據，方便多用戶訪問的計算機軟，硬件資源組成的系統；

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關鍵詞：計算機軟件系統；維護效率；方案；特點；分析；剖析

中圖分類號：TP315

1 計算機房的使用特點

當下計算機房的應用特征及不足主要由以下幾點：

第一，用戶群體不穩定。這個不足之處比較難分析，因為不同的群體具有不同的計算機使用技能而且熟練程度也不一樣。有的使用者在應用將計算機某個軟件處理某個問題的時候，因為沒有熟悉地掌握具體的操作軟件不懂操作后的后果，好奇心又比較重，所以他們的不正當操作可能會引起計算機系統發生變化，使系統發生混亂甚至引起死機或者無法操作的現象發生，影響整體的工作進程。第二，操作步驟不合標準。我們都知道計算機機房是不允許工作人員帶入非檢查的軟件入內的。但是有些工作人員卻不按照規定行事，也不檢查就在機房計算機上使用這些來歷不明的軟件，有可能會將不明病毒帶到計算機身上，勢必會影響機房計算機的正常工作甚至造成機房計算機的整體癱瘓，導致整個計算機系統無法工作。第三，過于頻繁的機器操作。每一屆都會有很多實習生被安排到機房來實習，實習課程太過緊密，而且課時安排很緊張，要是在實習的過程中有一個人的計算機出現了問題那么整個實習小組的進程就會被拖延住，發生這種事件一般不能很快加以解決，所以最后受到影響的不僅僅是一組實習學員而是所有人。

2 分析計算機軟件系統運作中存在問題

（1）由于計算機房的人員的不固定性，進行計算機軟件系統的維護存在著諸多環節的麻煩。并且在優化過程中，各個計算機的人員的自身操作水平是不同的，這需要展開具體的計算機操作模式的應用。（2）在企業工作中，一些實習生在進行上機練習的時候，由于對軟件的了解不夠所以不知道操作之后會出現什么樣的情況，所以只是隨心所欲胡亂使用計算機，在這種情況下被使用的計算機肯定會出現操作系統被更改的問題，情況較輕的則會導致系統出現混亂，有的則回應其系統癱瘓無法正常工作。（3）有些人員在某一計算機應用區域中，經常進行違規操作，降低了日常計算機軟件的安全系數，因為有些計算機的軟件自身是帶病毒的，如果在某些區域的計算機房，進行該種軟件的安裝，必然會影響日常計算機運作系統的運行，嚴重的還會影響計算機系統的正常運行。

綜上所訴，既往的機房系統管理工作者在日常的系統維護與恢復中需要處理的工作任務復雜數量巨大所以計算機房的管理工作很讓人頭疼。同時，在修復的過程中有可能會出現拆裝系統的情況，所以第二次損壞發生的可能性就很大。如何很好地解決這個困難，筆者在這里以具體情境為依據就怎樣科學有效地進行機房管理的工作進行了分析，提出了提高維護效率幾個有效的措施。

3 數據和保護卡恢復方法

3.1 海光藍卡簡介。當下使用的硬盤信息維護和局域網信息復制以及系統軟件的裝備，是以硬盤保護卡作為基礎同時將網卡的作用融合在一起形成的，主要被學校、單位、網吧等集體性使用的機房提供有效的管理方式。比方說北京海光藍卡在機房管理工作中能夠起到獨特的作用，機房管理人員只要管理好一臺計算機就可以通過這張卡管理好其他所有的計算機，換而言之就是讓管理一個電腦教室或者是一個辦公室變成對一臺計算機的管理，此外海光卡還具有系統保護的功用，可以讓計算機原理任何病毒的感染。硬盤保護卡與網卡之所以可以有效地融合在一起是因為海光藍卡，根據計算機機房與網絡辦公室的工作所需，設置有“網絡自動連線模式”、“自動排程模式”、“同步傳播模式”、“網絡備份模式”、海光藍卡的作用和其他軟件的功能沒有依賴關系，工作人員只需維護好一臺電腦，然后通過網絡喚醒模式就能處理其它的電腦，也就是所謂的自動連線，并處理好其他辦公室的工作。

3.2 海光藍卡對硬盤數據的保護方法。（1）能夠有效地對系統盤進行保護。通過海光藍卡我們可以將以前管理員的相關操作的記錄進行有效的恢復。一單一個系統分區有了藍卡的密保設置，那么任何一個要是沒有密碼就無法對這一分區的信息進行更改。在這種情況下系統感染病毒或者是系統癱瘓的事故就很難再發生了。（2）實現多重啟動。海光藍卡通可以將一個硬盤進行科學有效的劃分，同時還可得到不同體系的支撐和維護。每一個體系都有自己的密保設置，這一功能的具備可以有效防止在同一臺電腦被多人使用之后造成的信息數據的泄露。

4 關于計算機軟件系統維護方案的剖析

4.1 展開多個系統恢復軟件的應用，提升計算機軟件維護效率。比如對Ghost軟件的應用，這種軟件具備比較強大的作用，它的使用者范圍也比較廣，它是以硬盤的復制作用作為基礎的軟件模式，通過對磁盤內部空間的利用，來確保不同硬盤之間的對拷模的應用。也可以進行某一個磁盤內部的數據信息的壓縮打包，進行映像文件的形成，通過對硬盤的備份模式的應用，實現該硬盤的分區，確保其各個系統及其分區的恢復，Ghost在數據自動復原方面具有得天獨厚的功效。同時它又能進行自動化格式又能對容量進行自行調整。當Ghost對一個磁盤進行備份的時候，可以在這個過程中對目標進行有效的格式化，同時對儲藏區域進行劃分。通過對單機系統恢復手段的使用，可以達到Ghost分區的復制，然后展開日常單機操作體系的使用。在操作的時候，該軟件能夠對體系進行很好的劃分，完成C盤的儲藏，然后才能完成GHO映像文件的有效生成，并且將之進行非系統分區的保存，這樣如果出現系統崩潰的情況，就可以進行恢復程序，進行特定的分區的恢復，非常有利于現實崩潰的計算機系統的應用，當然了，在應用過程中，我們也要展開多機系統維護模式的應用。

4.2 在應用過程的系統維護。要進行良好系統運作機器的應用，實現其系統分區的具體備份。在計算機應用過程中，要進行文件共享服務器的應用，確保機房內的良好運行的機器的應用，進行共享目錄的建立，可以將已經備份的GHO映像文件進行保存，這需要應用到一定的協議，從實現目錄的共同使用。在這種情況下當己方內部出現癱瘓事故的時候，可以通過網絡訪問手段進行整治。每一個用戶計算機都可以采取這種方式。當計算機可以重新開始恢復使用的時候。要重新調整主機的域名，這樣才可以一切恢復正常。在大宗量機房管理工作中，Ghost軟件的可以幫助工作人員實現有效科學的管理。以Ghost的作為基礎的多機系統恢復能夠成功地取代原有的系統恢復方式，使得回復工作更加簡便，降低耗時成本。這一軟件的備份恢復對在系統維護方面發揮的作用沒有第二個軟件可以替代。

4.3 在建設過程中的系統維護。可以進行一定模式的系統數據恢復模式的應用，在此應用前提之下，進行保護卡的應用，這種模式更加有利于硬盤數據的保護，從而實現局域網內的信息數據的有效恢復，確保硬盤信息的維護。該形式將硬盤保護卡與網卡的所有能力聯系在了一起，可以針對不同計算機的應用場合，進行系統維護效率的提升。

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篇10

關鍵詞:GPRS;嵌入式系統;軟件編程;計算機應用;遠程監控

中圖分類號:TP311文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2010)17-4690-02

Software Programming for GPRS Remote Monitoring System

YANG Wei, AI Tong-qing

(Guangzhou KangDa institute of technology, Guangzhou 511363, China)

Abstract: This paper firstly analyzes the development background, points outthe usage of the system.Then it gives the overall design of the system. A further expounded software and hardware platform is demonstrated, and its software programming is analyzed in details.

Key words: GPRS; embedded system; software programming; the computer application; remote monitoring

遠程監控是指本地計算機系統通過網絡系統(如Internet、GPRS)對遠端的控制系統進行監視與控制。遠程監控系統已廣泛的應用于醫療、電力、造紙、通訊、銀行等各個行業中。不同行業的監控現場具有不同的特點,有的監控范圍大、監控對象類型多,有的環境惡劣、數據采集難,有的場所存在發生火災、洪災等突發事件的可能。若安排值班人員現場監控則是不現實的,采用遠程監控系統在遠方實現現場的監視和控制具有顯而易見的優勢。監控包含監視及控制,通過計算機對一個物理系統進行控制和管理。遠程監控則是監視計算機系統的運行情況并進行合理的控制。

1 基于GPRS的遠程監控系統

目前,移動通信技術和Internet網絡兩大產業采納了電子通信、信息處理和計算機等領域的最新技術,得到了飛快的發展。移動通信系統接入Internet的方式有兩類,一類基于蜂窩接入技術,如CDPD,GPRS,EDGE等;另一類則基于局域網技術,如IEEE802.11,WLAN,Bluetooth,HomeRF等。GPRS就是在這種條件下產生的,它滿足了移動多媒體通信的初步要求,解決了移動IP所要解決的關鍵問題。其中將GPRS無線傳輸技術用于遠程監控系統的數據傳輸成為當前熱門的研究課題之一。采用GPRS通信網絡,使遠程監控系統的監控空間延伸到了公用通信網絡,在保證系統可靠性和實時性的同時,降低了系統的開發成本和運營費用。本文的GPRS系統主要是對家庭應用展開的。

2 系統總體架構與功能設計

2.1 系統架構

系統方案如下:系統的三個組成部分――遠程監控終端、通信傳輸鏈路和用戶手機。本課題以家庭場景作為遠程監控對象,遠程監控終端可安裝在家庭需要監控區域(如大廳),完成對監控區域的實時監測、圖像采集和向用戶手機發送圖片信息。GPRS通信鏈路完成信息的交互。用戶手機需要支持GPRS業務。

遠程監控終端設備在監測點對周圍環境進行監測,并實現相應的控制功能。監控系統利用攝像頭每隔一定時間(如1秒)對周圍的場景進行拍攝,若兩次拍攝到的圖片不同,馬上通過彩信的方式將圖像數據信息發送到用戶指定的手機。若場景變化頻繁,則將拍攝的圖片存入本地SD存儲卡中,再按一定的時間間隔(如10分鐘)將采集的圖像數據信息發送到用戶指定的手機。用戶依據接收到的圖片信息判斷有小偷進入或是其他異常,進而及時處理。

遠程監控終端作為本系統的核心部分,包括硬件電路及軟件程序兩大組成部分。具體實現上,主要通過核心處理器完成視頻圖像的采集,判別、圖像格式的轉換及發送至GPRS模塊,此外還包括攝像頭及GPRS模塊的驅動。

2.2 系統功能

根據實際需要在遠程監控終端安裝攝像頭,攝像頭實時采集現場的圖像數據。ARM嵌入式處理器將采集到的視頻圖像數據進行判斷、處理,并組織成自定義的通信協議格式,進一步打包成數據包,通過遠程監控終端的通信模塊,經GPRS網絡將此數據包發送到用戶手機。用戶手機通過GPRS網絡與遠程監控終端連接,實時接收遠程監控終端發送來的圖像信息。用戶通過手機接收到的圖像信息監控家中的情況,一旦發生異常如盜賊入侵或火災等,就能及時采取措施。

3 系統軟硬件平臺組成

ARM內核是一種32位RISC微處理器,被公認處于嵌入式應用領域的領先地位。作為一種RISC體系結構的微處理器,ARM處理器具有RISC體系結構的典型特征,同時也具有對基本RISC體系結構增強的特點。本課題需要對視頻圖片的處理,這需要大容量的RAM和主頻較高的MCU,市面上流行的51單片機和ARM7處理器不滿足要求。綜合各方面考慮,采用了以ARM9處理器為核心的QQ2440V3開發板。

uC/OS-II是一種免費、開放源代碼、結構小巧、基于可搶占優先級調度的實時操作系統。主要面向中小型嵌入式系統,具有執行效率高、占用空間小、實時性能優良和可擴展性能強等特點。本設計的硬件平臺采用的操作系統的選擇基于以下幾個方面考慮:1)能否滿足系統要求;2)是否支持目標硬件平臺;3)向硬件接口移植難度如何;4)具有較高的實時性并支持多任務;5)操作系統本身提供的開發工具;6)操作系統是否具有可剪裁性;7)操作系統的內存要求。

4 系統軟件編程分析

串口驅動主要完成基本的底層工作,為上層應用提供一些接口函數。程序主要實現了串口的初始化和串口的讀寫程序。

1)UART初始化程序,包括串口的選擇,IO口的初始化以及寄存器的初始化。Uart相關的寄存器有串口控制寄存器(UCONn),串口收/發狀態寄存器(UTRSTATn),串口波特率分頻寄存器(UBRDIVn),串口發送緩存寄存器(UTXHn)和串口接收緩存寄存器(URXHn)。

2)串口讀寫程序,包括讀/寫一個字節和讀/寫多個字節。UART發送數據時,先將發送的數據,寫入FIFO,然后拷貝到發送移位寄存器,緊接著由硬件將數據通過輸出端(TxDn)依次移位輸出;UART接收數據時接收到的數據也同樣從數據接口RxDn移位輸入到移位寄存器,然后拷貝到FIFO中。

3)攝像頭驅動程序的設計使用了omnivision公司的OV7670的攝像頭,該攝像頭不同于一般的USB攝像頭,OV7670采用位數據并行輸出。MCU可以直接采集數據然后存入內存中。首先給攝像頭提供時鐘信號,通過SCCB總線初始化攝像頭,初始化包括攝像頭輸出數據格式和像素點個數等。然后依據時序每個時鐘讀一次數據,最后把數據組合成RGB數據送入指定的內存區域。同時必須處理的是行同步信號和幀同步信號,這直接關系所采的數據的x,y坐標,同時也影響每個點的RGB數據的前后組合順序。由于S3C2440不帶SCCB總線,項目采用通用I/O口模擬SCCB總線時序的方法來控制攝像頭。

4)GPRS模塊驅動程序的設計GPRS模塊的驅動主要實現了圖片數據的發送,GPRS模塊通過串口接收MCU傳送過來的AT指令,并執行相應的動作。在調試GPRS模塊程序時,可以先通過PC機的串口連接GPRS模塊,然后使用PC端的超級終端與GPRS模塊進行簡單的互聯通信。如果通信成功說明GPRS模塊的工作是正常的,這樣可以極大的減少系統調試時查找故障的難度。

5)圖像數據處理程序的設計攝像頭采集的圖像數據為RGB格式,為了加快數據處理的速度,選取圖像的像素為128×128.圖像。首先在背景環境無人活動的情況下用攝像頭采集三幀圖片分別為:M0、M1、M2,取三幅圖像像素的平均值得到圖片M,將M作為背景模板。啟動定時器對周圍環境定時采集圖片。采用背景差分算法計算兩次采集到的圖片之間的差異,將得到的差異數據與用戶預先設定的報警規則進行比較,則調用圖片壓縮函數將最近采集的圖片壓縮成JPEG格式,最后啟動GPRS模塊發送圖片至指定的用戶手機。

5 總結

本文采用觸發式監控模式,降低了系統的運行費用;發送的是靜態圖像即不影響監控效果又降低了系統的工作負擔;采用了模式識別技術使得本系統具有智能化的特性;在ARM處理器實現了數字圖像處理技術,降低了系統的成本。

參考文獻:

[1] 楊叔子,史鐵林,李東曉.分布式監測診斷系統的開發與設計[J].振動.測試與診斷,1997(1):3-8.