统计分析软件范文

导语：如何才能写好一篇统计分析软件，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

关键词： SPSS统计软件 日常教学统计分析 应用

在目前中国的教育体制中，考试仍然是判断学生成绩好坏的重要手段，教师常需要进行诸如考试成绩等的统计分析，但是从信息的采集、分析、处理、显示到记录整个过程一般都要花费较多的时间，因此难以及时获取反馈信息用于适时调控教学。近年来，由于计算机的广泛应用，各种统计软件应运而生，SPSS统计软件能够代替传统的手工计算方法，可以轻松进行总分、平均分计算等多种数据统计和分析，方便快捷。下面就以高三第一次月考的成绩为例，介绍该软件在日常教学统计分析中的应用。

1.数据输入

启用SPSS，软件将自动打开数据编辑窗口，单击“Variable View”，切换到变量视图窗口，视图的每一行代表一个变量的各种属性，如名称（Name）、类型（Type）等。在前五行的中分别输入变量名姓名、语文、数学、英语、物理、化学、生物、总分，设置各变量的属性：将姓名变量的类型变为字符型（string），其余均为默认值。单击“Data Variable”，将窗口切换回数据视图，在各个变量中输入相应的信息和数据。SPSS软件也可以直接读取Excel、SAS等格式的文件。选择菜单【File】【Save】，在弹出的“Save Data As”对话框中选择适当的保存地址。

2.数据统计及分析

2.1数据的简单描述

执行【Analyze】【Descriptive Statistics】【Descriptives…】，出现“Descriptives”对话框，选择语文、数学等七个变量至右边“Variable”空框中，选择“Save standardized value as variables”。单击【Options】，出现“descriptives:Options”对话框，单击【OK】，系统就会弹出SPSS的结果浏览窗口，得到所有学生的语文、数学、英语、物理、化学、生物、总分变量的样本数、最高分、最低分、平均分、标准差、方差、全距等常用的统计量。

Descriptive Statistics

2.2绘制直方图

统计指标只能给出数据的大致情况，而直方图则更加形象直观。执行【Graphs】【Histogram】【Display normal curve】，系统弹出绘制直方图对话框，将“语文”选入“Variable”选择框内，单击【OK】按钮。此时结果浏览窗口内会绘制出如下直方图：

2.3排序

执行【Transform】【Rank Cases…】，弹出“Rank Cases”对话框，将左边选项中需要排列的变量选入右边“Variable（s）”空框中，如“语文”；“By”框是用来选择分组变量的，如“班级”，将班级作为分组变量选入“By”框；“Assign Rank 1 to”单选框组是用于选择将秩次赋给最高分还是最低分，这里选择“Largest value”；【Ties】钮用于定义相同值的处理方式，这里选择默认平均值。单击【OK】，系统就会在数据编辑窗口中建立一个新变量“r语文”（即原变量名前加r），取值为学生的语文成绩在班中的排名。

2.4频数分析

平常教师对成绩的统计，除了计算平均分外，还需要观测各分数段的学生人数，在SPSS软件中，这项工作可以通过重新编码和频数分析两个操作来实现:

执行【Transform】【Recode】【Into Different Variables…】，在对话框中，将左边列表框中的语文变量选入右边的“Numeric VariableOutput Variable：”框中，并在“Output Variable”框中输入“Name”为“语文2”。单击【Change】【Old and New Values…】钮，出现“Recode into Different Variables：Old and New Values”的子对话框，在左边“Old Values”方框中选择“Range”，在下面的两个空格内分别输入130、150；在右边“New Value”方框中选择“Value”，在后面的空格内输入1，然后单击【Add】按钮。重复此操作，分别将110―130分转为2，将90―110分转为3，将70―90分转为4，将低于70分的转为5，输入完毕后，单击【Continue】按钮，再单击“Recode into Different Variables”对话框中的【OK】按钮，数据编辑窗口中就会出现“语文2”新变量，完成对语文成绩的重新编码。执行【Analyze】【Descriptive Statistics】【Frequencies…】，出现“Frequencies”对话框，将左边框中需要分析的变量“语文2”选入“Variable（s）：”空框中。单击【OK】，结果输入窗口就会呈现学生语文的各分数段人数分布，以及各种百分数。

语文2

2.5平均数差异显著性检验

在考试结果分析中，教师一般会用平均分高低来简单比较各班的成绩差异，SPSS软件的平均数差异显著性检验可以对此进行更科学的统计分析。例如，用独立样本检验比较两班学生的化学和数学成绩是否有差异：

执行【Analyze】【Compare means】【Independent-Samples T Test…】，选取数学和物理变量进入右边的“Test Variable(s)” 空框中，选取班级为分组变量，进入“Grouping Variable”中，单击【Define Groups…】按钮，在“Group1”“Group2”后分别输入1、3，单击【OK】，就会输出统计结果。

Group Statistics

Independent Samples Test

利用SPSS软件还可以进行“相关分析与回归分析”，可用来验证“数学成绩好的同学物理成绩也一定好”这样一个命题是否成立。

3.结语

SPSS软件为教师实施教学测量手段提供了一个较好的平台，如何运用SPSS软件更好地来分析教学测试结果，还需要我们在使用过程中不断探索。

参考文献：

［1］余建英，何旭宏.数据统计分析与SPSS应用［M］.人民邮电出版社，2003.

［2］于水华，郑任儿.浅谈SPSS在教育信息处理中的应用.教育信息技术.

［3］卢纹岱.SPSS for Windows统计分析(第2版)［M］.北京：电子工业出版社，2002.

篇2

§1.1 应用背景

§1.2 本文的研究内容

第二章 系统涉及到的技术

§2.1 XML和DOM简介

§2.2 ADO简介

§2.3 ActiveX简介

第三章 系统及需求分析、系统规划

§3.1 系统的整体需求

§3.2 系统的概要设计

一、 数据交换内容范围

二、 建立财政数据库

三、 数据初始化

四、 每日或指定时间自动或强制数据交换，并更新财政数据库

1、 自动交换的数据传递过程

2、 交换过程殊事件的处理

3、 让用户可以定义事件执行过程

§3.3 系统的总体规划

一 (DNMessage)：通讯模块

二 (DNMsgViewer)：通讯监控模块

三 (DNSqlDistill)：数据提取模块

四 (DNSqlStorage)：数据存储模块

五 (DNUsers)：用户管理模块

六 (DNftCoding)：编码维护模块

七 (DNftModify)：登记及入、退库数据修改模块

八 (DNftMerge)：数据合并模块

九 (DNftQuery)：查询统计模块

十 (DNftLog)：日志模块

§3.4 系统的功能框图

一、功能模块划分

二、系统实现模块划分

三、应用程序模块间关系

第四章 系统设计和实现

§4.1 数据库设计

1. 税务登记表（SWDJ）

2. 企业属性表（QYSX）

3. 编码对应表（BMDY）

4. 企业入退库信息表（RTK_MX）

5. 各种基础编码表

6. 临时表

7. 数据库设计中遇到的一些问题及其解决方案

§4.2 数据存储模块

4.2.1模块综述

4.2.2 临时表设计

4.2.3 XML数据的读取和写入临时表

4.2.4 数据存储模块的工作流程图

1. 国地税入库信息存放流程图

2. 国地税退库信息存放流程图

3. 国地税税务登记信息存放流程图

§4.3 数据合并模块

4.3.1 模块综述

4.3.2合并的规则

4.3.2 数据出错处理

4.3.4 临时表

4.3.5 主要过程和函数的设计

§4.4 数据检索模块

4.4.1控件综述

4.4.2界面设计

A．单个企业税务登记查询

B．多个企业税务登记查询

C．入退库明细查询

D．复杂查询

4.4.3 查询详细设计

4.4.4 具体函数，过程及其功能

点击查看全文

篇3

护理研究被认为是护理学发展的基础[1]，同时，护理论文的数量和质量可在一定程度上反映一个国家和地区的护理水平，关系到其学科的发展[2]。但由于知识结构的限制，二级医院开展护理科研的能力远远低于三级医院，资料的分析和处理能力的欠缺在较大程度上限制了二级医院护士的科研开展[3，4]。而且在医学科研论文中错误的统计分析普遍存在，统计软件的学习和正确使用可在一定程度上提高护士的科研能力，提高的数量和质量。本文主要了解二级医院临床护士对医学统计软件了本文由收集整理解情况和学习需求，旨在为提高二级医院护士的统计分析水平、降低论文中统计分析的错误率提供参考。

1对象与方法

1.1研究对象

采用整群抽样的方法抽取吉林省某市两家二级医院全体护士，纳入标准：获得护士资格证和执业证的在职、在岗的本院临床一线护士。排除标准：未取得护士资格证和执业证；非本院护士；由于请假、进修等原因暂时不在职、不在岗的护士；行政部门和医技科室等非病房护士。本次调查共发放问卷127份，回收122份，回收率96.1%，有效问卷116份，有效率95.1%。

1.2调查工具

本研究调查工具为自行设计的调查问卷，主要内容有两个部分：第一部分为调查对象的基本信息；第二部分为调查对象目前统计学分析软件的掌握情况、认知情况和学习需求情况。

1.3统计学方法

通过epidata3.1软件建立数据库，去除不合格问卷，双录入后对数据进行核对，按照原始数据修改。采用spss17.0进行统计学分析，主要统计分析方法为一般统计描述和χ2检验，p < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1调查对象基本情况

本次调查对象均为女性，年龄21～46岁，平均（33.8±20.5）岁。21～30岁60例，占51.7%；31～40岁46例，占39.7%；41岁以上10例，占8.6%；学历以中专为主76例，占65.5%，本科学历8例，占6.9%，大专32例，占27.6%；职称以护士为主，有64例，占55.2%，护师41例，占35.3%，主管护士及以上11例，占9.5%。

2.2论文写作中统计软件应用情况

在116例护士中，发表过论文的6例，占5.2%，尝试写过论文的31例，占26.7%；在写过的论文中，以护理综述类居多，占86.5%，调查研究较少，为13.5%；在有关调查研究论文中，一般采用的分析工具为excel软件，占94.6%。

2.3护士对统计分析软件的了解和掌握情况

本研究主要针对excel和spss护士常用的两个统计分析工具进行调查。非常了解excel在论文统计分析中的正确应用仅8例，一般的有63例，了解较少的45例。对excel在论文中统计分析中应用的掌握程度与是否尝试写过论文及是否发表过论文差异有统计学意义。（χ2=10.754，p = 0.000）。听说过spss统计分析软件的11例，使用过的5例，能正确进行简单的统计描述分析的4例，但能正确进行t检验、f检验、非参数检验等统计分析的仅2例。

2.4 护士对统计软件在统计分析中的地位的认识

84（72.4%）例护士认为统计分析软件在统计分析中重要，23（19.8%）例护士认为一般，9（7.8%）例护士认为不重要。不同年龄（χ2=12.426，p = 0.031）、不同学历（χ2=6.521，p = 0.000）及不同职称（χ2=7.365，p = 0.000）的护士对统计软件在统计分析中的重要作用的认识差异有统计学意义。

2.5统计分析软件的学习需求情况

2.5.1学习统计软件类型 在调查的所有护士中，87.9%的护士认为学习统计分析软件是有必要的。78例认为学会excel在统计分析中的应用即可，占67.2%；38例认为还需要学习spss软件，占32.8%。

2.5.2学习途径 59例希望通过学习班中老师面对面讲解，32例希望通过网络课程进行学习，25例则希望通过杂志或书本自学，分别占50.9%、27.6%和21.6%。

2.5.3学习方式 102例希望在学习的过程中有实际操作练习，占87.9%；通过计算机进行操作演示的71例，占61.2%；同时希望补充理论知识讲解62例，占53.4%；统计分析作业指导的选择人次数为53次，占45.7%。

2.5.4学习内容 选择学习分析方法如χ2检验、t检验、f检验、秩和检验等的95例，占81.9%；如何用统计软件绘制正确图表的56例，占48.3%；学习统计方法适用条件和原理的仅12例，占10.3%；学习统计分析结果的解释的10例，占8.6%；同时学习统计学基本概念和理论者13例，占11.2%。

3讨论

3.1护士职业成熟度较低、护理科研参与率较低

从调查对象的基本情况来看，护士的高职称较少，学历较低，反映了护士的职业成熟度较低，这也是我国护理领域普遍存在的问题。职业成熟度在一定程度上影响了护士参与科研的意识和能力，因此，护理管理人员应充分发挥管理职能作用，采取相应的措施，鼓励护士不断学习，提供培训、进修和继续教育的机会，提高护士的职业成熟度，同时，引导护士参与科研，并给予一定的激励，提高护士科研的参与率及科研能力[5，6]。

3.2护士对统计分析软件的应用能力较差

由以上结果可以看出，护士常用的统计软件为excel，但掌握excel软件在论文统计分析中的正确应用的较少，同时，对统计分析中常用的spss软件了解的人也较少，可能与护士的知识结构简单、科研水平较低、很少参与科研等有关。

3.3加强护士对科研统计分析软件的学习

篇4

【关键词】 spss;统计;难度;区分度;信度;效度

一、试卷分析的重要性

试卷分析是教学工作中的重要组成部分,也是每个教师必须完成的工作,通过对试卷进行分析,可以反馈学生学习结果和教师教学效果,帮助教师发现教学活动中的薄弱环节提高教学质量,全面的试卷质量分析工作量很大。目前尚无较好的试卷质量分析软件,尝试用SPSS软件进行分析,该软件能够满足试卷分析的全部指标。

二、原始数据录入

以《教育技术学导论》考试试卷为例来说明各个指标的实现方法。

1.试卷结构。本试卷10分有两个部分组成,客观性试题与主观性试题:其中客观性试题40分占40%,主观性试题60分占60%(具体情况见表1)。

2.数据定义。在SPSS软件中点击Variable View标签,在Name标题下定义:学号、题号、总成绩、平时成绩。其中总成绩定义为total,平时成绩定义为daily,然后在相应的标签名中进行注释。在Type标题下定义各个项目的类型,其中学号定义为String类型、题号和平时成绩定义为 Numeric类型,其余选项使用默认即可(如图1所示)。

3.数据录入。点击Data View标签,将47份试卷按照各部分得分情况和他们的总成绩、平时成绩输入到相应的表格中(如图2所示)。

三、基本描述性统计分析

主要包括:参加考试的学生总数、缺考人数、每个部分的最高分、最低分、极差、平均分、标准偏差(方差)等。在试卷质量分析数据中,运行菜单:Analyze―> DescriptiveStatistics ―>Descriptives,把除平时成绩外的所有变量加入到Variables中,点击Options选项对话框,选中Mean、Minimum、Maximum、Range、Std.deviation 、Variance。点击Continue,再点击OK,运行后得到结果(如表2所示)。

四、难度分析

试题难度是指测验题目的难易程度,难度系数一般用字母P表示,且 0《P》1。对是非题和论文型的题目,我们可以统一为 P=M/W(M:全体学生某题的平均得分;W:题规定的最高得分)。对于选择题我们先计算得出难度系数P,然后再根据公式cp=(kp-1)/(k-1)(k为选项个数)算出矫正难度系数 cp。(单项选择题学生可能随机猜测,公式能排除这种影响)试题难度系数与试题实际难易程度正好相反,越大表示能够正确解答该题的学生越多试题越容易,越小则试题越难。一般认为,难度适中更能客观地反映出学生的学习效果情况,多数试题应分布在0.3～0.7之间,选拔性测试为0.5左右为宜,通常期末考试为目标参照性考试,可适当偏高,全卷平均难度以0.7左右为宜,0.6～0.8为正常根据表2,很容易得到各个部分的难度系数(如表3所示)。

五、区分度分析

区分度是指试题对被测试对象实际水平的鉴别能力,是把考生区别开来的统计量。在进行区分度分析时,常以考试总分作为被测试对象的实际能力水平,把被测试对象在某题上的得分与总分之间的相关系数作为该题的区分度。

试题区分度多少合适也和测试目的密切相关。就期末考试测验而言,一般要求与总分的相关系数要达到0.20以上,一般认为0.4《D》1该试题区分度优良。若0.2

对于客观题来说,使用等级相关分析,在此使用斯皮尔曼(Spearman)等级相关分析,对于主观题来说,样本数为47,大于30,可以看成非等间距测度的连续变量,在此采用皮尔逊(Pearson)相关分析对试题进行分析。

具体操作如下:Analyze―> Correlate―>Bivariate。在弹出的对话框中选择各个客观题,题号变量和总成绩进入Variables,然后在CorrelationCoefficients 中单击 Spearman,完成后即可得到客观题的区分度,主观题的区分度分析方法同上,只需选择主观题和总成绩进入,然后选择Pearson即可,得到每个部分的区分度(见表4)。

六、信度分析

信度分析是反映试卷题目得分一致性程度的统计量,通常用信度系数表示考试的可靠性指标,其取值范围为0～1,其值越大,信度越高。一般认为在 0.9 以上可靠性好。在SPSS中,可选用克伦巴赫系数来计算一致性信度系数。具体操作为:单击Analysis―>Scale―>Reliability―>Analysis,在对话框中选择所有题目变量和总成绩,进入Items框中,在 Model中选择Alpha模型,单击Statistics…Reliability―>Analysis:Statistics选中,Scale if item deleted 得到该试卷的信度系数Alpha=0.729,从结果中也可以看出舍弃第二题后的信度系数

为 0.7468,舍弃第三题后的信度系数为0.7483。这都比整个试卷的信度系数要高。

七、效度分析

测验的效度指的是测量的正确性和有效性,即它能够测出所要测量的心理特质与行为特质的程度。换言之,效度指测验能在多大程度上实现测量目的。它是科学测量工具最重要的质量指标。一个测验若无效度,则其他任何优点都无法发挥其真正的功能。在此我们计算的是测试的效标效度,效标效度是指测验结果与效标之间的一致性程度。平时成绩主要包括学生的作业情况、上课回答问题方面和平时表现等,对于评价学生来说,具有一定的正确性和有效性。在此利用学生的平时成绩作为效度分析的效标,利用积差相关法求效标效度(Pearson法)得到结果为0.849。具体操作如下:在SPSS中单击Analyze―>Correlate―>Bivariate,选择total和daily变量进入Variables,然后在CorrelationCoefficients中单击 Pearson。

八、结语

考试是一种测量,试卷就是测量的工具,用科学的测量理论对组成试卷的一道道题目进行分析,取优弃劣,为教学积累资料。这样做,虽然对于本次考试已经没有多大意义,但是通过分析,把每一次考试的优秀题目积累起来,慢慢地就构成一套实用的题库。

(1)基本描述统计数据上来看,学生总数为47人,无人缺考,学生的的卷面总成绩平均分为82.83,分最高分为99分,最低分为59分,分数极差为40分,标准差为 10.538,标准差比较大,说明学生个体之间存在较大的差异,主要影响因素是他们的入学时学历结构,上课听讲、作业完成、课后复习等。对一部分后进学生,在今后的教学过程中应当充分关注,努力调动他们的学习积极性,经常鼓励他们,从而达到提高学习成绩的目的 。

(2)从难度上来看,第二题(0.983)、第三题(0.996)难度系数过大,说明此题出的太容易,建议此题不宜进入题库,在修改后参加下一轮的遴选。

(3)从区分度上来看,除了第二题、第三题区分度较低、其余都比较好,基本达到了考试要求。

(4)从信度分析来看,信度系数为(0.7296),一般教师自编试题的信度系数应要求在0.85以上,标准考试应该0.9以上。分析的结果说明了本次测试的信度不是很好。其原因在于第二题、第三题所致,从信度的运行结果上可以看,在其去除后信度都会有所提高。

(5)从效度上来看,效标效度为0.849,说明本次考试与平时成绩相关性较高,即平时成绩好的学生此次考试成绩亦较好,平时成绩差的学生此次考试成绩亦较差,因此本次测试反映了学生的真实能力,符合考试要求。

(6)可以看出:利用SPSS进行试卷分析既能大幅提高办公效率、节省时间,又能增加分析结果的可靠性。

(7)通过对考试后进行量化分析,将符合指标的题目,分门别类归入题库,可以很好防止出题的随意性和有利于试题,试卷的标准化,促进考试的科学化,进而经济、方便、有效地测试出被试者的真实水平。

参考文献

[1]梅洁.用统计软件SPSS14.0来分析试卷的质量[J].时代教育.2007(6):134～135

[2]任艳玲,朱明放.基于统计软件SPSS的学生试卷分析方法[J].重庆工学院学报(自然科学版).2007(4):95～98

[3]杨代庆,李晟,梁典.几种利用SPSS对试卷进行分析的方法[J].

[4]贵州教育学院学报(自然科学版).2005(4)

[5]伍新春.高等教育心理学[M].编高等教育出版社,1999

[6]刘敏钰.运用SPSS、EXCEL 进行试卷质量分析初探[J].陕西教育学报.2004(4)

篇5

【关键词】系统网络结构；通信协议；统软件设计

世界进入了网络经济时代，网络技术的发展也带动了企业互联网的建立，使得网络经济成为未来经济发展的重要特点。互联网是企业必不可少的竞争系统，为企业带来了新的机会，有价值的信息。为此，系统网络的建立在结构上需要可靠的设备，更需要提供操作方便的设计。

一、系统网络结构及通信协议

本系统由软件和硬件2部分组成。软件部分主要是用Visual Basic 做的控制系统，利用VB中的MSComm控件来完成串口通信，同时利用Microsoft公司出产的OFFICE中的ACCESS建立了数据库对数据做更新备份。硬件部分主要由一AT89C52的单片机和一个RS485模块以及一个液晶显示器，一个小键盘构成。通过串行总线将上位机和下位机连接起来，有微机操作着向下位机发出操作命令，下位机接收到指令之后，通过键盘的输入来完成上位机发来的命令，最终将信息传送到上位机，即实现了生产现场的远程控制。

本系统采用的总线型主从式多机通讯网络进行的系统数据控制。每个从机在网络中都由一个唯一的序号，所有的从机服从主机的控制。

由于RS232接口在通信速率、传输距离等方面存在不足。此系统采用了具有更高速率、更好的抗干扰性、更远的传输距离的RS485总线。通常PC机只提供RS232串行接口，为此我们采用RS232/RS485接口转换器，这个接口转换器具有较强的驱动能力，传输距离也非常远，能达到1200m支持的结点也比较多，最多可支持128个。

网络系统的关键是设定好通信协议。本系统由主机向从机发送命令，从机只能执行命令，向主机反馈信息。这样可以保持通信的稳定性。在系统工作之前，要对主从机进行相关的参数设定，也就是通常所说的端口初始化。需设置数据的传送单位、起始位和校验位。数据位通常为8位，起始位为1位，停止位有1、1.5、2位的多重选择。

二、系统软件设计

主机软件采用Visual Basic6.0编写，通信功能是利用MSComm空间来实现，软件接收的数据存储在Access数据库中。利用Adodc控件和Datagrid空间可以实现对数据库的查询。

MSCoom控件通过串行端口发送和接收数据，向应用程序提供串行通讯，该控件具有丰富的与串口通信密切相关的属性和事件，提供了对串口的各种操作。

2.1MSComm控件的主要属性及事件

commPort属性：设置并返回通信传口号。

portOpen属性：设置并返回通信端口的状态。

Settings属性：指定或返回波特铝、奇偶性、数据位、终止位参数。

Sthreshold属性：在MScoom控件设置CommEvent属性为ComEvsend并产生Oncomm事件之前，设置并返回传输缓冲区中允许的最小字符数。

Rthreshold属性：其默认状态时时0，这时将在接收字符时禁止生成OnComm事件。

OnCoom属性：当CommEvent属性值更改时出现，表明出现了一个通信事件或一个错误。

CommEvent属性：包含了一个最近通信事件或接收错误值

Input属性：从接收缓冲区中返回并删除一串字符。

Output属性：向发送缓冲区中写入一个字符串。

2.2接口程序部分源代码

添加MSCoom通信控件、TIMER时间控件、TEXTBOX文本框控件，设定控件属性，编写代码就可以实现串口通信，接口部分的代码如下：

Public inData As String'串口中断时读入的字符串（HEX码加空格）

Public outData As String'要输出的字符串

Public JustsendHex As String'刚发出的HEX码

Public Justsendasc As String'刚发出的ASC码

Public Justreceiv As String'刚接收的字符串

'Public JustreceivHex As String'刚接收的以Hex显示的字符串

'Public JustreceivDec As String'刚接收的以Hex显示的字符串

Public dpcolor As Boolean

Dim strTemp（） As Byte'接收数据用的临时字符串

Dim rxnb As Integer'接收计数

Dim txnb As Integer '发送计数

Dim autonb As Integer '收到autonb个数自动应答

Dim firstb As Boolean

'串口中断

Private Sub MSComm1_OnComm（）

Dim lenTemp As Single

On Error Resume Next

If mEvent=comEvReceive Then '正常

收到的数据

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 '校验位出错

txtReceive.SelColor=&HFF&

End If

End Sub

三、系统的硬件组成及工作原理

系统的硬件部分主要由以下几部分构成：AT89C52单片机，1602液晶显示器以及X5045、Sn75176模块构成。这几个部分均以AT89C52单片机电路为核心。

AT89C52是ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含有8Kbyte的可反复擦写的只读程序存储器和256bytes的随机存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，AT89C52具有功能强、价格低、抗干扰能力强等特点，适用于许多较为复杂控制应用场合。

X5045是一种集看门狗、电压监控和串行EEPROM三种功能于一身的可编程电路。这种组合设计减少了电路对电路板空间的需求。它所具有的电压监控功能还可以保护系统免受低电压的影响，当电源电压降到允许范围以下时，系统将复位，直到电源电压返回到稳定值为止。X5045的存储器与CPU可通过串行通信方式接口，共有4096个位，可以按512 x 8个字节来放置数据。

液晶显示器显示的内容是字符.本设计选用了一种字符型LCD的点阵模块EDM1602，她由LCD显示屏、控制器、列驱动器和偏压产生电路构成。显示模块的数据信号和控制信号都来自CPU，选择CPU的PORTT与LCD想连。控制器接收来自MPU的指令和数据，控制整个模块的工作。在控制器的控制下，模块通过8位数据总线DB）～DB&和E、R/w、RS三个输入控制端与MPU接口。从CGROM中找到欲显示字符的字符码，送入DDRAM，在LCD显示屏上与DDRAM存贮单元对应的规定位置显示出该字符。控制器可以根据MPU的指令，实现字符的显示、闪烁和移位等显示效果。

篇6

【关键词】嵌入式系统软件 指令层 算法层 软件体系结构层

1 概述

目前，随着嵌入式系统的迅速发展和广泛应用，嵌入式系统能耗成为了人们关注的热点问题，在设计嵌入式系统时，能耗已成为一个重要的设计因素。

低能耗的设计是指在不影响系统运行的前提下，将系统运行时的能耗降到最低是。一个完整的嵌入式系统包括物理硬件系统和对应操作的软件系统，在硬件能耗方面，学者们已取得较为成熟的节能方法，但在软件能耗方面，软件对于能耗的影响逐渐成为重要因素，因此人们开始对软件能耗进行重点研究。计算机操作系统产生能耗的基本原因是系统运行时，电脑CPU、Cache以及I/O设备等产生的能量消耗，在嵌入式系统运行过程，只有相对应的软件运行带动硬件工作的时候，硬件才会产生能耗。软件是一种看不见摸不着的产品，除去一切软件所依赖的环境后，软件不会运行导致软件的无消耗，只有当软件在操作系统中，通过软件内部的每一条指令代码驱动对应的硬件模块进行任务工作，从而由硬件模块产生系统能耗。综上所述，计算机系统的能耗是由硬件系统所直接决定，而软件系统则是驱动硬件系统产生能耗的主要原因。

为了研究嵌入式系统能耗。需要对硬件系统产生的能耗和软件系统产生的能耗进行研究。我们将软件驱动硬件产生的能耗成为软件能耗，则系统总能耗为：

其中Ex为硬件运行的能耗，Enx为硬件静止时产生的能耗。T为软件r运行时间，Pr为软件运行过程中的平均能耗。

本文主要从指令层、算法层以及体系结构层三个层次进行嵌入式软件能耗分析技术的研究，叙述了在三个层次中影响能耗的因素，并提出分析方法，最后总结展望能耗优化的主要方法和发展方向。

2 嵌入式系统软件能耗分析技术

2.1 指令层能耗分析技术

嵌入式系统软件可以分为三层：指令层、算法层和软件体系结构层。其中指令层是最底层的，因此基于指令级别的软件能耗优化方法也是最底层的研究方法。1994年，Tiwari等人在首先对软件功耗进行研究，定义了软件功耗的基本概念，并在单条指令能耗的研究基础上提出基于指令级软件能耗分析和优化模型。基于这个软件能耗模型得出的基础能耗数据和基本理论依据，指出了人们在指令级甚至算法级、体系结构级的能耗分析道路，Tiwari在后面的软件能耗研究中又首先提出软件能耗优化技术不仅只是停留在指令级上，还应该往编译器或者更高的软件算法程序代码等级别分析优化能耗。随着Tiwari的指令级软件能耗模型的提出，该模型受到了国内外很多学者的广泛关注，通过对该模型的研究，并对模型进行改进和完善。

Tiwari的能耗分析基本思想是将软件程序拆分为一个个基本的模块，其中每个模块中由许多指令组成，因此模块的能耗为每条指令所消耗能量的总和。所以软件功耗模型表示为式（2-1）：

（2-1）

其中Ei为指令i的基本能耗；Ni为指令i的执行次数；Oi，j为电路状态转换的能耗开销；Ni，j为状态转换在程序中出现的频率；Ec为系统运行时产生的其他能耗。

综上所述，Tiwari研究了在指令级中软件能耗产生的主要原因，并在指令级中提出几种影响系统能耗的优化方法。

（1）在计算机系统中，数据存取是一个相当大的工作量，当在存储器中对数据进行存取操作时，很容易发生数据存取错误、读取数据失败以及等待读取等不确定因素，这些因素的决解就会增加系统能耗。所以在编码过程中，因减少指令对存储器的存储操作，如果选择优化后的编译器，则可能会实现系统的低能耗。

（2）通过编译器运行软件程序，使得高级程序语言转码为低级语言，最终这些低级语言通过系统的运行选择每个指令进行功能任务的完成。这时的系统能耗就是由指令的执行次数和执行时间所决定了。

（3）软件程序中的指令执行都是按照系统排列一条条进行的，但人们如果对指令的执行顺序进行再次排序，降低指令间电路交换的频率，系统能耗就会减少。

（4）相比于以前，现在的处理器工作效率提高了很多。以前单一处理器时，系统只会单一处理信息指令，这样一来运行时间长，如今多个处理器一起进行工作，系统可同时进行多项数据处理任务，因此对于处理器的特定优化技术，大大降低了系统的能耗。

因为软件程序是有无数指令组成的，软件的运行就是指令的运行，在软件能耗分析中，指令能耗是最基本最底层的能耗来源，所以人们对于指令级能耗的研究也是最多的，其技术也相对成熟。但从目前发展形势，如果大家还只停留在软件指令级的能耗研究和优化技术，就必将忘却分析软件开发中算法级和体系结构级的能源消耗问题，所以指令层能耗分析有一定不完整性。

2.2 算法层能耗分析技术

算法层能耗分析即从软件程序代码和算法设计入手来降低软件能耗。算法层能耗分析模型的主要目的是对程序代码中的语句进行调度、对算法和数据结构进行合适的选择与设计，从而找出设计低能耗软件的方法。分析算法级能耗的方法多种多样，各个方法也互不相同，因此基于算法级别的软件能耗研究也是软件能耗领域的一个研究热点。

目前针对能耗的算法研究还非常有限。计算机软件算法是对特定问题的求解，算法分析就是对算法运行所需时间和空间的估算，若所需要的资源越多，则算法复杂性越高。若想分析算法层能耗分析技术，应从算法执行次数、时间复杂度和空间复杂度这三个方面进行研究。

设计人员在设计算法的时候，通常确定了有限的操作，以便通过一条或多条指令的操作构成算法的执行。因此，算法的执行产生对应能耗，算法执行次数决定软件能耗大小。一个好的算法，可通过减少执行次数来实现软件能耗优化。

算法的时间复杂度和空间复杂度直接影响着软件能耗。时间复杂度决定着算法运行时间的长短，运行时间的长短影响着算法执行次数，从而影响着软件能耗；而空间复杂度表示着算法运行中所需的存储空间大小，减少存储空间大小可以实现降低软件能耗。

从算法层优化的主要方法中可以看出，算法层次的软件能耗优化技术主要是软件算法的好坏和设计中数据结构的抉择。软件由一组组相对应的代码构成，程序基本性质是算法结合数据结构，因此在算法层次下，软件的能耗由算法和算法中数据结构所决定。

2.3 体系结构层能耗分析技术

好的软件应该具备一个好的软件体系结构，同时软件体系结构还对软件能耗产生影响。因为体系结构位于最高层的原因，相比于指令级和算法级，这一级别的能耗研究分析才刚刚起步。

当前由于研究相对较少，仍无法明确知道软件体系结构的设计对于软件能耗影响的大小，并且软件体系结构级是软件设计中的最顶层，直接与设计人员联系着，所以研究软件结构对于软件能耗的影响必将成为今后研究的重要问题，也是未来软件能耗研究的一个发展方向。

因为嵌入式软件一般是在嵌入式实时操作系统下运行，资源受限，所以必须高效的设计嵌入式软件，去除冗余，优化构件。因此，设计嵌入式软件时，构件数目、程序复杂性、构件平均耦合度以及构件之间通信接口数据等方面都应有较高的设计要求，上述几个软件体系结构级的特征值也就能更好的分析研究出软件能耗。

软件由不同的构件组成，而构件作为对象的延伸，可以是一组代码模块，也可以是一个独立程序。软件程序中模块数目由构件数目所决定。如果构件数目越多，则软件中对应的模块数目也越多，其代码行数也越多。因此构件数目间接影响着软件能耗。而构件数目的度量相比其它特征值的要简单，构件数目可根据软件体系结构设计图得知。

程序复杂性主要指程序模块的复杂性，由计算复杂性和软件质量好坏组成。减少程序的平均复杂性，可提高软件的简单性，实现软件的能耗优化。

耦合度主要是衡量模块与模块之间的紧密程度。模块之间耦合度越高，软件越复杂。可见构件间耦合度也间接影响嵌入式软件能耗。

构件之间通信接口数据主要指构件执行任务过程中，构件之间进行数据传输时会产生通信能耗，因此构件之间通信接口影响着嵌入式软件能耗。

目前在软件体系结构层的能耗研究才属于起步阶段，分析软件体系结构中的每个构件之间的接口耦合度、程序平均复杂度等能耗参数，让每个构件之间怎么组合才会更加节约能量消耗，因此基于软件体系结构级的优化设计仍是当前软件能耗的研究热点问题。

3 总结和展望

本文的内容主要是对嵌入式系统软件的能耗分析技术进行研究说明。在软件系统中，能耗研究主要从指令层、算法层、软件结构层对能耗进行分析和优化。本文阐述了软件能耗优化方法，分析了各种优化方法，优化方法主要从指令级中指令执行频率和执行执行顺序等；算法级中就是算法复杂度的优化设计和准确的数据结构应用上对软件进行能耗优化；软件体系结构层就是从构件设计上对能耗进行优化。

在今后的研究中，软件能耗研究重点应转向软件算法和体系结构中，如何在保证软件高效率的同时实现低能耗，是人们研究的重要问题。为了能够最终实现嵌入式系统低能耗，需要从硬件系统和软件系统方面进行更多研究，最后才能实现真正高效率低能耗的绿色技术。

参考文献

[1]郭兵，沈艳，邵子立.绿色计算的重定义与若干探讨[J].计算机学报，2009，32（1）：2311-2319.

[2]熊冰，郭兵，沈艳等.基于马尔科夫链的构件化嵌入式软件能耗估算模型[J].小型微型计算机系统，2012，33（3）：655-659.

[3]王艳.源码未知类软件能耗评估技术研究[D].长春：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，2012：1-4.

[4]Tiwari Vivek，Malik Sharad，Wolfe Andrew.Power analysis of embedded software：a first step towards software power minimization[J].IEEE Transactions on VLSI Systems，1994，2（4）：437-445.

[5]Tiwari Vivek，Malik Sharad，Wolfe Andrew. Compilation techniques for low energy：An overview[C]//Proceedings of the IEEE Symposiumon Low Power Electronics.San Diego，CA，USA，1994：38-39.

篇7

关键词：深基坑；监测数据；统计分析；变形特征

中图分类号：TU473 文献标识码：A

1引言

基坑开挖的过程是应力释放的过程，应力释放导致支护结构二侧的产生土压力差，引起支护结构变形、坑底隆起和坑周地表沉降。地表沉降将威胁基坑周边道路、地下管线及建筑物等周围环境的安全。其中支护结构变形对地表沉降的影响最大，是研究的重点。本文通过对20个典型软土深基坑开挖监测数据统计分析，获得了基坑地表最大沉降平均值为开挖深度、支护结构最大水平位移平均值为开挖深度、地表最大沉降与支护结构最大水平位移平均值之间的关系式，为软土地区深基坑支护结构变形引起周围地表沉降计算提供基础数据。

2深基坑变形特性分析

2.1 基坑变形特征曲线

在城市建筑物密集区钻孔灌注桩（地下连续墙）+内支撑的结构形式应用较为广泛，研究该支护结构体系下的侧向变形与地表沉降具有现实意义。

图1与图2为该支护结构体系下的地表沉降与支护结构侧向位移现场监测数据，由图1可以看出，地表沉降表现为偏心分布特征，其最大值发生在距支护结构边缘一定的距离处。地表沉降与支护结构侧向变形密切相关，地表沉降曲线包络面积与支护结构变形曲线包络面积之比约为，约为0.85[1]

图1地表沉降实测值

图2支护结构侧向位移实测值

2.2 基坑变形与地表沉降统计分析

表1基坑监测数据统计中前14个为南京、苏州地区软土深基坑的监测数据，后6个为上海地区深基坑监测数据[2]，支护结构形式为钻孔灌注桩（地下连续墙）+内支撑的结构形式。

表1 基坑监测数据统计表

/%

/%

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可得基坑变形的相互关系。

（1）坑周地表最大沉降与开挖深度关系为

（1）

式中，为地表最大沉降， ；为经验系数；为开挖深度，。

图3与关系

由表1可知，对于正常开挖的基坑，，统计平均值。

（2）支护结构最大水平位移与开挖深度关系为

（2）

式中，为支护结构最大水平位移， ；为经验系数；为开挖深度，。

图4与关系

由表1可知，，统计平均值。

（3）坑周地表最大沉降与支护结构最大水平位移关系为

（3）

表1统计平均值。

图5与关系

3结论

通过对20个软土中典型深基坑监测数据统计分析，基坑地表最大沉降为开挖深度的0.133%至0.332%范围内，平均值为开挖深度的0.198%；支护结构最大水平位移为开挖深度的0.147%至0.395%范围内，平均值为开挖深度的0.232%，地表最大沉降与支护结构最大水平位移之比为0.846。为软土地区深基坑支护结构变形引起周围地表沉降计算提供可靠的基础数据。

参考文献

[1] 彭振斌主编，深基坑开挖与支护工程设计计算与施工[M]. 武汉：中国地质大学出版社，1997.

[2] 卢俊义，杨敏. 上海地区深基坑工程连续墙和墙后地表土体的变形特点[J]. 岩土工程学报，2008, 30(增刊):167-375.

篇8

1、操作系统，操作系统是控制和管理计算机各种资源、自动调度用户作业程序、处理各种中断的软件。操作系统的作用是控制和管理系统资源的使用，是用户与计算机的接口；

2、语言处理程序，语言处理程序的任务就是将源程序翻译成目标程序，不同语言的源程序对应有不同的语言处理程序；

3、标准库程序，为方便用户编制程序，通常将一些常用的程序段按照标准的格式预先编制好，组成一个标准程序库，存人计算机系统中，需要时，由用户选择合适的程序段嵌入自己的程序中；

4、服务性程序，也称为工具软件，扩大了机器的功能，一般包括诊断程序、调试程序等；

5、数据库管理系统，所谓数据库，就是能实现有组织地、动态地存储大量的相关数据，方便多用户访问的计算机软，硬件资源组成的系统；

篇9

关键词：计算机软件系统；维护效率；方案；特点；分析；剖析

中图分类号：TP315

1 计算机房的使用特点

当下计算机房的应用特征及不足主要由以下几点：

第一，用户群体不稳定。这个不足之处比较难分析，因为不同的群体具有不同的计算机使用技能而且熟练程度也不一样。有的使用者在应用将计算机某个软件处理某个问题的时候，因为没有熟悉地掌握具体的操作软件不懂操作后的后果，好奇心又比较重，所以他们的不正当操作可能会引起计算机系统发生变化，使系统发生混乱甚至引起死机或者无法操作的现象发生，影响整体的工作进程。第二，操作步骤不合标准。我们都知道计算机机房是不允许工作人员带入非检查的软件入内的。但是有些工作人员却不按照规定行事，也不检查就在机房计算机上使用这些来历不明的软件，有可能会将不明病毒带到计算机身上，势必会影响机房计算机的正常工作甚至造成机房计算机的整体瘫痪，导致整个计算机系统无法工作。第三，过于频繁的机器操作。每一届都会有很多实习生被安排到机房来实习，实习课程太过紧密，而且课时安排很紧张，要是在实习的过程中有一个人的计算机出现了问题那么整个实习小组的进程就会被拖延住，发生这种事件一般不能很快加以解决，所以最后受到影响的不仅仅是一组实习学员而是所有人。

2 分析计算机软件系统运作中存在问题

（1）由于计算机房的人员的不固定性，进行计算机软件系统的维护存在着诸多环节的麻烦。并且在优化过程中，各个计算机的人员的自身操作水平是不同的，这需要展开具体的计算机操作模式的应用。（2）在企业工作中，一些实习生在进行上机练习的时候，由于对软件的了解不够所以不知道操作之后会出现什么样的情况，所以只是随心所欲胡乱使用计算机，在这种情况下被使用的计算机肯定会出现操作系统被更改的问题，情况较轻的则会导致系统出现混乱，有的则回应其系统瘫痪无法正常工作。（3）有些人员在某一计算机应用区域中，经常进行违规操作，降低了日常计算机软件的安全系数，因为有些计算机的软件自身是带病毒的，如果在某些区域的计算机房，进行该种软件的安装，必然会影响日常计算机运作系统的运行，严重的还会影响计算机系统的正常运行。

综上所诉，既往的机房系统管理工作者在日常的系统维护与恢复中需要处理的工作任务复杂数量巨大所以计算机房的管理工作很让人头疼。同时，在修复的过程中有可能会出现拆装系统的情况，所以第二次损坏发生的可能性就很大。如何很好地解决这个困难，笔者在这里以具体情境为依据就怎样科学有效地进行机房管理的工作进行了分析，提出了提高维护效率几个有效的措施。

3 数据和保护卡恢复方法

3.1 海光蓝卡简介。当下使用的硬盘信息维护和局域网信息复制以及系统软件的装备，是以硬盘保护卡作为基础同时将网卡的作用融合在一起形成的，主要被学校、单位、网吧等集体性使用的机房提供有效的管理方式。比方说北京海光蓝卡在机房管理工作中能够起到独特的作用，机房管理人员只要管理好一台计算机就可以通过这张卡管理好其他所有的计算机，换而言之就是让管理一个电脑教室或者是一个办公室变成对一台计算机的管理，此外海光卡还具有系统保护的功用，可以让计算机原理任何病毒的感染。硬盘保护卡与网卡之所以可以有效地融合在一起是因为海光蓝卡，根据计算机机房与网络办公室的工作所需，设置有“网络自动连线模式”、“自动排程模式”、“同步传播模式”、“网络备份模式”、海光蓝卡的作用和其他软件的功能没有依赖关系，工作人员只需维护好一台电脑，然后通过网络唤醒模式就能处理其它的电脑，也就是所谓的自动连线，并处理好其他办公室的工作。

3.2 海光蓝卡对硬盘数据的保护方法。（1）能够有效地对系统盘进行保护。通过海光蓝卡我们可以将以前管理员的相关操作的记录进行有效的恢复。一单一个系统分区有了蓝卡的密保设置，那么任何一个要是没有密码就无法对这一分区的信息进行更改。在这种情况下系统感染病毒或者是系统瘫痪的事故就很难再发生了。（2）实现多重启动。海光蓝卡通可以将一个硬盘进行科学有效的划分，同时还可得到不同体系的支撑和维护。每一个体系都有自己的密保设置，这一功能的具备可以有效防止在同一台电脑被多人使用之后造成的信息数据的泄露。

4 关于计算机软件系统维护方案的剖析

4.1 展开多个系统恢复软件的应用，提升计算机软件维护效率。比如对Ghost软件的应用，这种软件具备比较强大的作用，它的使用者范围也比较广，它是以硬盘的复制作用作为基础的软件模式，通过对磁盘内部空间的利用，来确保不同硬盘之间的对拷模的应用。也可以进行某一个磁盘内部的数据信息的压缩打包，进行映像文件的形成，通过对硬盘的备份模式的应用，实现该硬盘的分区，确保其各个系统及其分区的恢复，Ghost在数据自动复原方面具有得天独厚的功效。同时它又能进行自动化格式又能对容量进行自行调整。当Ghost对一个磁盘进行备份的时候，可以在这个过程中对目标进行有效的格式化，同时对储藏区域进行划分。通过对单机系统恢复手段的使用，可以达到Ghost分区的复制，然后展开日常单机操作体系的使用。在操作的时候，该软件能够对体系进行很好的划分，完成C盘的储藏，然后才能完成GHO映像文件的有效生成，并且将之进行非系统分区的保存，这样如果出现系统崩溃的情况，就可以进行恢复程序，进行特定的分区的恢复，非常有利于现实崩溃的计算机系统的应用，当然了，在应用过程中，我们也要展开多机系统维护模式的应用。

4.2 在应用过程的系统维护。要进行良好系统运作机器的应用，实现其系统分区的具体备份。在计算机应用过程中，要进行文件共享服务器的应用，确保机房内的良好运行的机器的应用，进行共享目录的建立，可以将已经备份的GHO映像文件进行保存，这需要应用到一定的协议，从实现目录的共同使用。在这种情况下当己方内部出现瘫痪事故的时候，可以通过网络访问手段进行整治。每一个用户计算机都可以采取这种方式。当计算机可以重新开始恢复使用的时候。要重新调整主机的域名，这样才可以一切恢复正常。在大宗量机房管理工作中，Ghost软件的可以帮助工作人员实现有效科学的管理。以Ghost的作为基础的多机系统恢复能够成功地取代原有的系统恢复方式，使得回复工作更加简便，降低耗时成本。这一软件的备份恢复对在系统维护方面发挥的作用没有第二个软件可以替代。

4.3 在建设过程中的系统维护。可以进行一定模式的系统数据恢复模式的应用，在此应用前提之下，进行保护卡的应用，这种模式更加有利于硬盘数据的保护，从而实现局域网内的信息数据的有效恢复，确保硬盘信息的维护。该形式将硬盘保护卡与网卡的所有能力联系在了一起，可以针对不同计算机的应用场合，进行系统维护效率的提升。

参考文献：

[1]王冠中，徐鹂，邱安波.高校公共网络机房系统维护效率探讨[J].计算机时代，2012（01）：10-13.

[2]袁爱民.提高计算机信息系统维护效率的策略探讨[J].计算机光盘软件与应用，2012（04）：17+14.

[3]陈斌全.利用GHOST的备份恢复功能挺高系统维护效率[J].金融电子化，2002（11）：73.

篇10

关键词:GPRS;嵌入式系统;软件编程;计算机应用;远程监控

中图分类号:TP311文献标识码:A文章编号: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

远程监控是指本地计算机系统通过网络系统(如Internet、GPRS)对远端的控制系统进行监视与控制。远程监控系统已广泛的应用于医疗、电力、造纸、通讯、银行等各个行业中。不同行业的监控现场具有不同的特点,有的监控范围大、监控对象类型多,有的环境恶劣、数据采集难,有的场所存在发生火灾、洪灾等突发事件的可能。若安排值班人员现场监控则是不现实的,采用远程监控系统在远方实现现场的监视和控制具有显而易见的优势。监控包含监视及控制,通过计算机对一个物理系统进行控制和管理。远程监控则是监视计算机系统的运行情况并进行合理的控制。

1 基于GPRS的远程监控系统

目前,移动通信技术和Internet网络两大产业采纳了电子通信、信息处理和计算机等领域的最新技术,得到了飞快的发展。移动通信系统接入Internet的方式有两类,一类基于蜂窝接入技术,如CDPD,GPRS,EDGE等;另一类则基于局域网技术,如IEEE802.11,WLAN,Bluetooth,HomeRF等。GPRS就是在这种条件下产生的,它满足了移动多媒体通信的初步要求,解决了移动IP所要解决的关键问题。其中将GPRS无线传输技术用于远程监控系统的数据传输成为当前热门的研究课题之一。采用GPRS通信网络,使远程监控系统的监控空间延伸到了公用通信网络,在保证系统可靠性和实时性的同时,降低了系统的开发成本和运营费用。本文的GPRS系统主要是对家庭应用展开的。

2 系统总体架构与功能设计

2.1 系统架构

系统方案如下:系统的三个组成部分――远程监控终端、通信传输链路和用户手机。本课题以家庭场景作为远程监控对象,远程监控终端可安装在家庭需要监控区域(如大厅),完成对监控区域的实时监测、图像采集和向用户手机发送图片信息。GPRS通信链路完成信息的交互。用户手机需要支持GPRS业务。

远程监控终端设备在监测点对周围环境进行监测,并实现相应的控制功能。监控系统利用摄像头每隔一定时间(如1秒)对周围的场景进行拍摄,若两次拍摄到的图片不同,马上通过彩信的方式将图像数据信息发送到用户指定的手机。若场景变化频繁,则将拍摄的图片存入本地SD存储卡中,再按一定的时间间隔(如10分钟)将采集的图像数据信息发送到用户指定的手机。用户依据接收到的图片信息判断有小偷进入或是其他异常,进而及时处理。

远程监控终端作为本系统的核心部分,包括硬件电路及软件程序两大组成部分。具体实现上,主要通过核心处理器完成视频图像的采集,判别、图像格式的转换及发送至GPRS模块,此外还包括摄像头及GPRS模块的驱动。

2.2 系统功能

根据实际需要在远程监控终端安装摄像头,摄像头实时采集现场的图像数据。ARM嵌入式处理器将采集到的视频图像数据进行判断、处理,并组织成自定义的通信协议格式,进一步打包成数据包,通过远程监控终端的通信模块,经GPRS网络将此数据包发送到用户手机。用户手机通过GPRS网络与远程监控终端连接,实时接收远程监控终端发送来的图像信息。用户通过手机接收到的图像信息监控家中的情况,一旦发生异常如盗贼入侵或火灾等,就能及时采取措施。

3 系统软硬件平台组成

ARM内核是一种32位RISC微处理器,被公认处于嵌入式应用领域的领先地位。作为一种RISC体系结构的微处理器,ARM处理器具有RISC体系结构的典型特征,同时也具有对基本RISC体系结构增强的特点。本课题需要对视频图片的处理,这需要大容量的RAM和主频较高的MCU,市面上流行的51单片机和ARM7处理器不满足要求。综合各方面考虑,采用了以ARM9处理器为核心的QQ2440V3开发板。

uC/OS-II是一种免费、开放源代码、结构小巧、基于可抢占优先级调度的实时操作系统。主要面向中小型嵌入式系统,具有执行效率高、占用空间小、实时性能优良和可扩展性能强等特点。本设计的硬件平台采用的操作系统的选择基于以下几个方面考虑:1)能否满足系统要求;2)是否支持目标硬件平台;3)向硬件接口移植难度如何;4)具有较高的实时性并支持多任务;5)操作系统本身提供的开发工具;6)操作系统是否具有可剪裁性;7)操作系统的内存要求。

4 系统软件编程分析

串口驱动主要完成基本的底层工作,为上层应用提供一些接口函数。程序主要实现了串口的初始化和串口的读写程序。

1)UART初始化程序,包括串口的选择,IO口的初始化以及寄存器的初始化。Uart相关的寄存器有串口控制寄存器(UCONn),串口收/发状态寄存器(UTRSTATn),串口波特率分频寄存器(UBRDIVn),串口发送缓存寄存器(UTXHn)和串口接收缓存寄存器(URXHn)。

2)串口读写程序,包括读/写一个字节和读/写多个字节。UART发送数据时,先将发送的数据,写入FIFO,然后拷贝到发送移位寄存器,紧接着由硬件将数据通过输出端(TxDn)依次移位输出;UART接收数据时接收到的数据也同样从数据接口RxDn移位输入到移位寄存器,然后拷贝到FIFO中。

3)摄像头驱动程序的设计使用了omnivision公司的OV7670的摄像头,该摄像头不同于一般的USB摄像头,OV7670采用位数据并行输出。MCU可以直接采集数据然后存入内存中。首先给摄像头提供时钟信号,通过SCCB总线初始化摄像头,初始化包括摄像头输出数据格式和像素点个数等。然后依据时序每个时钟读一次数据,最后把数据组合成RGB数据送入指定的内存区域。同时必须处理的是行同步信号和帧同步信号,这直接关系所采的数据的x,y坐标,同时也影响每个点的RGB数据的前后组合顺序。由于S3C2440不带SCCB总线,项目采用通用I/O口模拟SCCB总线时序的方法来控制摄像头。

4)GPRS模块驱动程序的设计GPRS模块的驱动主要实现了图片数据的发送,GPRS模块通过串口接收MCU传送过来的AT指令,并执行相应的动作。在调试GPRS模块程序时,可以先通过PC机的串口连接GPRS模块,然后使用PC端的超级终端与GPRS模块进行简单的互联通信。如果通信成功说明GPRS模块的工作是正常的,这样可以极大的减少系统调试时查找故障的难度。

5)图像数据处理程序的设计摄像头采集的图像数据为RGB格式,为了加快数据处理的速度,选取图像的像素为128×128.图像。首先在背景环境无人活动的情况下用摄像头采集三帧图片分别为:M0、M1、M2,取三幅图像像素的平均值得到图片M,将M作为背景模板。启动定时器对周围环境定时采集图片。采用背景差分算法计算两次采集到的图片之间的差异,将得到的差异数据与用户预先设定的报警规则进行比较,则调用图片压缩函数将最近采集的图片压缩成JPEG格式,最后启动GPRS模块发送图片至指定的用户手机。

5 总结

本文采用触发式监控模式,降低了系统的运行费用;发送的是静态图像即不影响监控效果又降低了系统的工作负担;采用了模式识别技术使得本系统具有智能化的特性;在ARM处理器实现了数字图像处理技术,降低了系统的成本。

参考文献:

[1] 杨叔子,史铁林,李东晓.分布式监测诊断系统的开发与设计[J].振动.测试与诊断,1997(1):3-8.