軟件設計開發(fā)研究范文第1篇

關鍵詞：軟件開發(fā) 散裝填料 流體力學 負荷性能圖 設計及核算

填料塔是化工生產(chǎn)中常用的一種分離設備，廣泛地應用于精餾、吸收、解吸、氣體洗滌、液體萃取等單元操作過程。自20世紀初，填料塔應用于工業(yè)分離過程以來，在增產(chǎn)、節(jié)能、提高產(chǎn)品質(zhì)量、改善環(huán)境和減少投資等方面的優(yōu)勢明顯，應用范圍越來越廣，而填料塔的設計要求也越來越高。

1 計算模型的確定

1.1 液泛氣速計算模型

文獻針對鮑爾環(huán)，用Eckert通用關聯(lián)圖、Bain-Haugen公式、Billet等泛點氣速預測模型與實驗值進行了對比，結果表明Bain-Haugen公式與實驗數(shù)據(jù)吻合的較好，因此本文采用Bain-Haugen公式作為液泛氣速計算模型。

1.2 塔徑計算模型

塔徑的計算方法主要有泛點法、載點法和FP-Cmax圖法。若要求操作穩(wěn)定，壓降小，則可以選擇載點以下的操作氣速。但目前對于載點關聯(lián)式的研究較少，并且在很多場合下（尤其在大液量時）載點氣速難以確定，而泛點算法則是在填料塔計算中普遍使用的方法。FP-Cmax圖法是工業(yè)上普遍用來計算規(guī)整填料塔塔徑。因此本文采用泛點法作為塔徑的計算模型。

1.3 壓降計算模型

計算填料塔壓降的模型方法分為兩類，一類是專門適用于某特定類型的，這種模型算法往往由填料開發(fā)者提出，有些沒有公開發(fā)表，需向填料制造商咨詢；另一類是通用的計算模型。

目前主要的壓降算法模型有Eckert通用關聯(lián)圖、Billet模型、S-B-F壓降模型、新Eckert通用關聯(lián)圖、Kister通用關聯(lián)圖、BRF法、Robbins法。以文獻的實驗數(shù)據(jù)為基準值，對適用于散裝填料的模型進行了比較計算，結果表明新Eckert壓降通用關聯(lián)圖與實驗值比較吻合，因此本文采用新Eckert壓降通用關聯(lián)圖的擬合公式作為壓降計算模型。

1.4 持液量計算模型

持液量的計算模型主要有Mackowiak模型、Billet模型、大竹模型、Rocha模型等。文獻認為Mackowiak模型和大竹公式的誤差較大；Rocha模型較為復雜，參數(shù)眾多，文獻只提供部分參數(shù)；文獻認為Billet模型的預測值與實驗值誤差較小，尤其在恒持液量區(qū)，因此本文采用Billet模型作為持液量的計算模型。

1.5 等板高度計算模型

目前等板高度的計算模型有Hands and Whitt公式、Frank公式、Murch公式、Strigle公式、Rocha模型、Brova公式、Lockett模型、Carillo模型等。有文獻推薦Frank公式作為等板高度計算模型，因此本文采用Frank公式。另外，可根據(jù)填料廠家提供的等板高度推薦值手動輸入。

2 負荷性能圖限制線確定

2.1 負荷性能圖氣相上限線

填料塔內(nèi)氣體流率增加，持液量趨于增加，壓降也相應增加，在泛點處液體在填料表面處積累并逐漸增多，氣體負荷略微增加，壓降將趨于無窮大，此時填料床層出現(xiàn)液泛現(xiàn)象。許多實際情況下，操作可以維持在泛點，但這種操作狀況極不穩(wěn)定，操作性能較差。因此本文將泛點時的氣體量作為負荷性能圖的氣相上限線。

2.2 負荷性能圖氣相下限線

氣相流速與填料層持液量和壓降有明顯關系，氣速降低，填料層持液量和壓降也降低，當氣速下降到一定程度時，塔內(nèi)氣液相湍動程度明顯降低，氣相分布不均，則氣液傳質(zhì)效率明顯降低。

Kister以壓降作為判斷氣相負荷下限的標準，由最小壓降計算出氣相負荷的下限，推薦操作時散裝填料層的壓降應不低于0.1英寸水柱/英尺填料層高度，而在實際操作中操作壓降低于上述推薦值時仍可處于正常操作狀態(tài)。因此以Kister的推薦值作為計算氣相負荷下限的標準并不準確。孫津生認為當氣相負荷因子在0到0.6時，存在一個傳質(zhì)拐點，在此拐點以下，傳質(zhì)效率大幅下降，而在實際工程設計中如果負荷因子取在0.5～0.6之間時，一般認為風險較大，所以本文將氣相動能因子為0.6時的氣相負荷作為負荷性能圖的氣相下限線。

2.3 負荷性能圖液相上限線

由于填料具有較大空隙率，與板式塔相比，填料塔一般不會發(fā)生液相超負荷現(xiàn)象，所以對于填料的液相負荷上限研究較少。文獻研究表明對于高效填料塔最大液相噴淋密度應低于200 m3/（m2?h），但對于填料吸收塔最大液相噴淋密度超過200 m3/（m2?h）時，部分情況下，也處于正常操作狀況。關于填料的最大液相噴淋密度還有待于進一步研究。本文暫采用最大噴淋密度200 m3/（m2?h）作為負荷性能圖的液相上限線。

2.4 負荷性能圖液相下限線

要保證填料塔正常操作，必須有一定的液體噴淋量。當液相的操作負荷低于某一值時，填料單體提供的表面積得不到有效的潤濕，液體在填料表面不能建立穩(wěn)定的液膜， 從而降低了氣液傳質(zhì)效率。因此，本文以最小噴淋密度作為負荷性能圖的液相下限線。

2.5 負荷性能圖液泛線

填料塔中液相在填料表面形成液膜流動，氣相向上流動對液膜流動產(chǎn)生牽制作用，隨氣相速度增加，液膜下降速度逐漸減小，氣相速度增加到一定程度時液膜增厚，氣相速度進一步增加，液膜進一步增厚，如此循環(huán)，持液量增加。最終液相變?yōu)檫B續(xù)相，氣相成為分散相，此現(xiàn)象即為液泛。同理，當氣相速度一定時，液相噴淋量增加到一定后，也會造成液泛現(xiàn)象發(fā)生。因此液泛可以反映填料塔內(nèi)氣液兩相相互影響的極限值。本文以Eckert關聯(lián)圖中泛點線的回歸解析式作為負荷性能圖的液泛線。

3 軟件設計功能考核

用水吸收空氣中的SO2氣體，混合氣體處理量為100kmol，其中SO2的含量為7%，空氣含量93%，要求凈化氣中SO2的含量達到15%（mol），操作壓力為常壓，氣體入口溫度為25℃，洗手液中不含SO2，水入口溫度為25℃，要求設計吸收塔，對其進行工藝計算并輸出填料塔的負荷性能圖。

其中液相流率L=72530kg/s，氣相流率G=3148kg/s，理論板數(shù)10塊，其他物性參數(shù)：=998.2kg/m3，氣相密度=1.383kg/m3，液相粘度=1mPa?s，氣相粘度=0.018 mPa?s，液相表面張力0.07154N/m。選用DN38塑料鮑爾環(huán)填料。設計及核算結果如表1所示。

4 結語

軟件的計算結果和核算結果與文獻值相差較小，誤差在工程允許誤差范圍內(nèi)，所以本軟件計算結果準確可靠，可應用于實踐。另外軟件繪制出了填料塔的負荷性能圖，表示出了填料塔的可行穩(wěn)定操作區(qū)域，為填料塔設計、改造提供了直觀的依據(jù)。

參考文獻：

[1] 李軍，陳亮，孫蘭義等.填料萃取塔設計軟件CUP-Tower的開發(fā)[J]，石油化工設備，2009，38（3）：20～23

[2] 田正義.規(guī)整填料塔軟件開發(fā)[D].青島：青島科技大學，2009

軟件設計開發(fā)研究范文第2篇

關鍵詞：AutoCAD二次開發(fā)；室內(nèi)設計軟件；VisualLisp

基金項目：福建省教育廳科技項目（JB12209）

1 引言

在室內(nèi)設計的創(chuàng)作上，AutoCAD為其提供了廣闊的空間，給設計師提供了多種多樣的設計途徑和制作空間。相對于徒手繪制而言，AutoCAD為設計者在室內(nèi)平面圖的制作上提供了更為方便、快捷、精確的操作。雖然 AutoCAD本身的功能集已經(jīng)足以協(xié)助設計者完成各種設計工作，但AutoCAD并不具備室內(nèi)設計這種特定專業(yè)領域的專用設計工具，這樣就需要用戶對其進行二次開發(fā)，以提高室內(nèi)設計的效率。

本文將針對室內(nèi)設計中專用繪圖工具、專用圖形庫和專用對話框進行二次開發(fā)研究。

2 AutoCAD二次開發(fā)方法

2.1 AutoCAD軟件開發(fā)途徑

開發(fā)AutoCAD軟件的方法有兩種：一種是利用眾多的技術人員開發(fā)自主版權的AutoCAD軟件，如華中理工大學開發(fā)的項目AutoCAD；另一種是在AutoCAD基礎上進行二次開發(fā)，如天和公司的AutoCAD等。有自主版權的AutoCAD軟件，都要花費大量人力物力同心協(xié)力完成的。而采用二次開發(fā)方法開發(fā)軟件相對是一種便捷的途徑。

2.2 AutoCAD二次開發(fā)工具選擇

2.2.1 VBA

VBA是嵌套在AutoCAD中的一個基于對象的編程環(huán)境，它提供了豐富的開發(fā)能力，提供了面向?qū)ο蟮某绦蛟O計方法，能直接在AutoCAD內(nèi)部執(zhí)行。VBA工程能夠單獨存儲或放在圖形文件中，且能快速高效的創(chuàng)建對話框，有助于使工作自動化，提高工作效率。但VBA不能隨心所欲地使用AutoCAD命令，且源程序始終以相當容易接近的方式，暴露在最終用戶面前，常會因為用戶的誤操作而使正常的應用程序出錯甚至崩潰。

2.2.2 Object ARX

ARX是一個以C++語言為基礎，面向?qū)ο箝_發(fā)環(huán)境和應用程序接口。ARX運行速度更快，運行更穩(wěn)定、更簡單，可以直接實現(xiàn)多圖檔操作，并能有效地利用內(nèi)存。ObjectARX包含一組動態(tài)鏈接庫，能直接利用AutoCAD核心數(shù)據(jù)結構和代碼，并能對AutoCAD作直接的函數(shù)調(diào)用。但其對開發(fā)者的編程能力要求較高，同時開發(fā)過程也相當復雜，且程序運行風險較大。

2.2.3 AutoLisp和VisualLisp

AutoLisp是一種人工智能語言。嵌入AutoCAD內(nèi)部的目的是為了使用戶充分地利用AutoCAD進行二次開發(fā)。在AutoCAD的二次開發(fā)工具中，它是唯一的一種解釋性語言，它既可直接增加和修改AutoCAD命令，隨意擴大圖形編輯功能，建立圖形庫和數(shù)據(jù)庫，又能直接調(diào)用幾乎全部的AutoCAD命令。AutoLisp具有語言規(guī)則十分簡單，易學易用，應用廣泛；直接針對AutoCAD，易于交互；解釋執(zhí)行，立竿見影等優(yōu)點。但其功能單一，綜合處理能力差；程序運行速度慢；源程序保密性差。

VisualLisp是設計用來加速AutoLisp程序開發(fā)的軟件工具，使用戶在創(chuàng)建和修改源代碼、程序測試和調(diào)試時更容易。

綜上所述，我們可以看出VBA和ARX主要用于編寫復雜龐大以及其接近于AutoCAD底層數(shù)據(jù)的軟件，而AutoLisp和VisualLisp能充分靈活地使用AutoCAD的現(xiàn)有功能，是一般工程技術人員開發(fā)AutoCAD的理想工具。AutoCAD二次開發(fā)工具的選用，將直接影響到二次開發(fā)的周期、編程難度、開發(fā)效率及軟件的后期維護。在選擇時我們即要考慮程序的運行速度、程序控制AutoCAD的能力、穩(wěn)定性、可移植性及技術難度也要考慮開發(fā)者自身的條件，對語言的熟悉程度等。綜合考慮，本文使用AutoLisp和VisualLisp在AutoCAD2023平臺進行二次開發(fā)。

3 總體結構及功能實現(xiàn)

總體結構和功能主包括菜單定制、繪圖工具、圖庫管理和對話框四個部分，以下分別介紹。

3.1菜單定制設計

用戶可以根據(jù)需要通過任何文字編輯工具打開ACAD.mnu根據(jù)自己的操作習慣定制。這樣，用戶可以從菜單文件中刪除很少使用的命令，也可以定義新的命令，實現(xiàn)菜單個性化設置，方便操作。下面就下拉式菜單的定制做介紹，結果如圖1所示。

***POP7

**DRAW

ID_MnDraw [繪圖（&D）]

ID_Line [直線（&L）]^C^C_line

ID_Ray [射線（&R）]^C^C_ray

ID_Xline [構造線（&T）]^C^C_xline

ID_Mline [多線（&M）]^C^C_mline

ID_Paraline [外擺線（&P）]^C^C_Swing

ID_Rose [三葉玫瑰線（&O）]^C^C_Rose

[--]

ID_Pline [多段線（&P）]^C^C_pline

ID_3dpoly [三維多段線（&3）]^C^C_3dpoly

ID_Polygon [正多邊形（&Y）]^C^C_polygon

ID_Rectang [矩形（&G）]^C^C_rectang

圖1 下拉菜單定制結果示意圖

3.2 繪圖工具設計制作

針對室內(nèi)設計對特殊曲線的需求，這里以定制三葉玫瑰線為例說明。

在AutoCAD2023中，模擬曲線一般有以下三種方法：

1）把曲線劃分成極微小的曲線段，每微小的曲線段用微小直線段代替，以大量的直線段模擬曲線；

2）先計算出曲線上的控制點，然后使用多段線、樣條曲線穿過這些點，繪制曲線；

3）設法創(chuàng)造出曲面、實體，然后從曲面、實體中提取曲線。

直線模擬法比較容易理解，所以我們利用這種方法設計三葉玫瑰線。但此種方法可能會產(chǎn)生大量的圖形對象，占用大量的計算機資源和繪圖時間。

三葉玫瑰線的方程是：r=asin（3Φ）需使用坐標變換方程：x=rcosΦ，y=rsinΦ

程序如下：

（defun c：Rose（/ a b c m x0 x1 x2 y1 y2 n1 n2） ；定義函數(shù)名名稱為Rose

（setq a 0.9） ；給參數(shù)賦值

（setq b 0.5） （setq r 3.0）

（setq x0 0.0） ；給特稱點賦值

（setq m 0） ；設置自變量的起點

（while （

（setq h 0.01） ；設置自變量的步長

（setq x1（* a （sin（* 3 m））（cos m））） ；計算起點的橫坐標

（setq y1（* a （sin（* 3 m））（sin m））） ；計算起點的縱坐標

（setq m（+ m h）） ；設置自變量的變化規(guī)律

（setq x2（* a （sin（* 3 m））（cos m））） ；計算終點的橫坐標

（setq y2（* a （sin（* 3 m））（sin m））） ；計算終點的縱坐標

（setq n1（list x1 y1）） ；構造直線段起點點對

（setq n2（list x2 y2）） ；構造直線段終點點對

（command "line" n1 n2 ""） ；繪制直線

） ；結束循環(huán)體

（setq nz0（list 0 0） ；指定縱坐標的起點

nz1（list 0 0.8） ；指定縱坐標的終點

nz3（list 0 0） ；指定坐標橫軸起點

nz4（list 0.8 0） ；指定坐標橫軸端點

） ；結束定義坐標的三個點 （command "layer" "m" 1 "c" 1 "" ""） ；設置縱軸的顏色

（command "qleader" nz1 nz0 ＼E） ；繪制縱軸

（command "layer" "m" 2 "c" 6 "" ""） ；設置橫軸的顏色

（command "qleader" nz4 nz3 ＼E） ；繪制橫軸

（command "layer" "m" 0 "on" "" ""） ；返回0圖層待命

） ；結束整個函數(shù)定義

結果如圖2所示。

圖2三葉玫瑰線示意圖

3.3 圖庫管理設計

在室內(nèi)設計系統(tǒng)中，要用到很多常用的物品，如家具、燈具等。雖然可以直接用AutoCAD提供的功能繪出這些圖形，但并不方便。因此，我們需建立圖庫管理系統(tǒng)，保存圖塊，供設計者在進行室內(nèi)設計時調(diào)用。

用AutoLisp建立的圖庫管理系統(tǒng)，是將每個圖塊用一個Dwg存放，使用時調(diào)用“INSERT”命令插入。

功能實現(xiàn)如圖3所示：

圖 3 圖庫管理示意圖

繪圖時調(diào)用“INSERT”命令插入操作即可完成。

3.4 對話框的應用

對話框的使用給用戶提供更多的信息和選擇，能夠適應眾多不同的個性化需求，強化使用者輸入數(shù)據(jù)時的操作舒適性。對話框具有以下特點：

1）允許用戶在對話框界面進行輸入輸出操作；

2）界面可包含豐富的信息量，可圖文并茂、同時顯示多項信息；

3）對話框界面形象友好；

利用對話框語言DCL設計對話框的顯示方式和內(nèi)容，使用AutoLisp編制支持對話框的應用程序便可完成數(shù)據(jù)的輸入、傳遞和輸出。

4 實例分析

使用該二次開發(fā)平臺可以快速繪出室內(nèi)裝飾平面圖（如圖4所示）。經(jīng)過對比，可以提高百分五十的工作效率。

圖 4 利用該平臺快速繪出二居室裝飾平面圖

5 總結與展望

本文僅是對開發(fā)方法進行研究，總體設計和功能實現(xiàn)都僅僅是部分的實現(xiàn)，要作為商用軟件使用，需要投入一定的人力物力進行深入全面的研究和開發(fā)。

就如這里設計的圖庫管理系統(tǒng)，使用圖庫時是調(diào)用“Insert”命令插入。但如果要調(diào)用的圖塊較多時，而且圖庫又分許多類，每類中又包含許多組，如家具庫、電器庫、衛(wèi)生設備庫等，家具庫中又分床組、桌組、椅組等，這樣就會給用戶的使用帶來許多不便。如果能在這個圖庫管理系統(tǒng)里采用一種集中式符號庫的管理方法來建立圖庫，即將許多圖塊放在一個圖形文件中保存，每個物體的圖形作為該圖形文件中的一個圖塊，查找時可根據(jù)圖塊名找到所需的物體的圖形。這樣用戶就能夠更好地使用圖庫。

參考文獻

[1] 鄭立楷，盧擇臨，王成煌.AutoCAD VBA二次開發(fā)教程[M].北京：清華大學出版社，2006

軟件設計開發(fā)研究范文第3篇

關鍵詞：集成開發(fā)環(huán)境；軟件總線；構件；無線傳感器網(wǎng)絡；TinyOS

中圖分類號：TP311文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)11-20374-03

1 引言

TinyOS是由UCBerkeley分校的研究人員針對無線傳感器網(wǎng)絡資源有限，通信響應要求及時的特點而設計的一種嵌入式操作系統(tǒng)。由于TinyOS為非商業(yè)的操作系統(tǒng)，未提供開發(fā)環(huán)境。如何構造一集成開發(fā)環(huán)境，既滿足不同開發(fā)階段及不同領域開發(fā)者的需求，又兼顧未來新的開發(fā)方法的需要，一直是值得關心的問題。目前出現(xiàn)了許多基于TinyOS的開發(fā)平臺，但這些開發(fā)平臺存在的主要問題是：結構化的體系結構，運行時不可以動態(tài)配置模塊，擴展性及集成性不強。在認真研究當前的基于無線傳感器網(wǎng)絡開發(fā)平臺的優(yōu)缺點后，本文提出了基于軟件總線的傳感器網(wǎng)絡集成開發(fā)環(huán)境TosIDE，該平臺采用“軟總線+軟構件”的體系結構，滿足特定功能模塊在開發(fā)環(huán)境中靈活安裝，卸載和替換，具備良好的擴展性。

2 傳統(tǒng)IDE結構及其存在的問題

目前無線傳感器網(wǎng)絡應用系統(tǒng)的IDE結構可以分為兩種[1,2]：

（1）單塊式(Monolithic)結構：該結構開發(fā)平臺一般由一個功能模塊集組成，一個模塊可能由多個過程組成，任一過程可以調(diào)用其它過程，這樣模塊間的交互關系是網(wǎng)狀關系，關系復雜，擴展這類開發(fā)平臺比較困難，修改一個過程或模塊可能會導致多個相關的過程或模塊發(fā)生錯誤（如圖1所示）。

（2）層次(layered)式結構：該結構將開發(fā)平臺劃分為若干模塊，然后將它們按層組織起來。每個模塊提供一組其他模塊可以調(diào)用的功能，并且任何一層的代碼只能調(diào)用較低層的的功能。層次化結構有助于組織開發(fā)平臺的開發(fā)過程，減少診斷和修改錯誤的工作。一個完整的層的功能實現(xiàn)可以整個被代替，而不會影響系統(tǒng)其他部分。層次化方法的不足是每一層都有明確的功能，對某一層的功能上的較大改變會對與其直接關聯(lián)的上下層產(chǎn)生很大的影響，因此難以實現(xiàn)對開發(fā)平臺的裁剪。針對以上傳統(tǒng)開發(fā)方式的不足，本集成開發(fā)環(huán)境采用基于構件的軟總線開發(fā)方法（如圖2所示）。

3 軟件總線定義及數(shù)學描述

從軟件體系結構的角度看,軟件總線作為一種連接件(Connector) ,為構件提供了通信、協(xié)作和便利的服務,實現(xiàn)了構件集成設施和構件邏輯處理功能的分離,將構件集成設施從以前的隱式方式改為顯式方式,是用于構件集成的結構性軟件部件[5]。

從一般性的角度出發(fā)，我們首先給出軟總線的數(shù)學描述，對于軟件總線的軟件體系架構，有如下數(shù)學描述[3]：

定義1：軟件總線架構TBA = {C,I,M,S,R}，其中C是系統(tǒng)的構件集，I是軟件總線接口集，S是系統(tǒng)的狀態(tài)空間集，M是軟件總線方法集，軟件總線的方法是系統(tǒng)狀態(tài)改變的觸發(fā)源m = ( si sj ) ， R 是約束規(guī)則。

定義2：軟件構件C={(ti,ai,s)|s=aiti}，其中t是工具構件，a 是構件適配器。

定義3：軟件總線接口I={m ∈M|Selector (m,Qi)} ，其中Selector(m,Qi) 是選擇函數(shù)，函數(shù)接收方法集中的方法，返回滿足條件為Qi 的接口I中的方法。

以上為軟件總線的基本數(shù)學描述定義。在此基礎上，人們進一步將軟件總線結構建立在軟件重用的思想上，形成一種“軟總線+軟構件”的體系結構。圖3為一種“軟總線+軟構件”結構示意圖，各個構件通過與軟總線相連組成一個實現(xiàn)某種功能的復合構件。

在此種結構中，構件之間不再直接連接，而是以軟總線作為連接件，集成為一個整體，各構件之間的交互通過總線間接連接，大大降低構件的耦合度，各構件在接口不變的情況下可獨立修改，有利于各構件的并行開發(fā)[4]。

4 基于軟總線的IDE體系結構

TosIDE的結構如圖4所示：

根據(jù)子系統(tǒng)、適配器及軟件總線在消息傳遞過程中所出的位置和功能，TosIDE的體系結構分為三層：最上一層為構件應用層，軟件總線為該層提供接口，欲加入總線的子系統(tǒng)需符合接口規(guī)范（軟件總線接口定義），才能加入集成開發(fā)環(huán)境中；應用層的構件由負責實現(xiàn)項目開發(fā)的各功能子系統(tǒng)組成，為開發(fā)直接使用的應用模塊。中間一層為總線適配層，負責應用層的構件與總線系統(tǒng)的連接，實時響應總線和構件的消息發(fā)送請求，并適配彼此之間傳遞的消息格式，使消息符合接收方的格式要求；最底層為通信層，該層負責構件的注冊、注銷以及構件之間的數(shù)據(jù)通信，并且屏蔽具體數(shù)據(jù)通信的細節(jié)，對外提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)通信接口。

這種體系結構具有以下幾個主要的特點：

（1）層次性，整個系統(tǒng)的體系結構邏輯上分為三層，層次清晰，結構簡單。

（2）可擴展性強，使用統(tǒng)一的接口規(guī)范，提高了系統(tǒng)的可擴展性及可配置性。

（3）開放式的結構，系統(tǒng)在提供不同功能的構件供用戶選擇的同時，也允許用戶或第三方開發(fā)構件，并可以比較方便地增加到系統(tǒng)當中。

從無線傳感器網(wǎng)絡軟件開發(fā)的不同階段及功能，把TosIDE分成功能相對獨立且結構簡單的多個軟件模塊DD項目管理、組件管理、代碼編輯、版本控制、組件視圖連接、交叉編譯調(diào)試等，并封裝為構件，然后通過（Agent）連接到軟件總線上，形成一個功能完整，支持整個軟件開發(fā)階段的集成開發(fā)環(huán)境。的主要功能是負責將軟總線的服務請求轉(zhuǎn)發(fā)給構件，負責構件與總線間的消息格式轉(zhuǎn)換。

5 集成開發(fā)環(huán)境關鍵技術

軟件開發(fā)的目標就是將用戶的需求轉(zhuǎn)化為軟件產(chǎn)品,其中很重要的一個過程就是將用戶需求分解為一個個相互關聯(lián)的模塊(構件)[8] 。構件集成的開發(fā)環(huán)境有兩個很重要的問題需要解決: ①模塊之間的接口定義及其集成; ②模塊之間的通信。

5.1 構件集成機制

TosIDE集成開發(fā)環(huán)境支持用戶根據(jù)特定需要開發(fā)構件加入到系統(tǒng)中。由于用戶自行開發(fā)的構件類型千差萬別，存在不同的開發(fā)方法；具有不兼容性，因此必須引入完善的構件集成機制來協(xié)調(diào)這些工具高效地支持整個軟件開發(fā)過程。

對于構件的集成通常有四種方式：數(shù)據(jù)交換、公共工具訪問、公共數(shù)據(jù)管理和全集成方式[1，6]。綜合考慮以上四種集成方式各自的特點，TosIDE采用公共工具訪問方式，用戶在一致的界面下以相同的方式調(diào)用眾多不同的工具，各個構件之間的數(shù)據(jù)交換使用點到點的交換方式，通過翻譯程序（即總線）作中介進行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換（如圖5所示）。由于傳感器網(wǎng)絡軟件的開發(fā)常常劃分為多個明確的開發(fā)階段，不同階段的功能模塊間往往是串行工作方式，一個功能模塊的輸出往往是另一個功能模塊的輸入，因此，使用基于點到點交換方式的公共工具訪問集成方式比較符合集成開發(fā)環(huán)境開發(fā)過程中的串行工作方式。

5.2 構件之間的通信機制

在該集成開發(fā)環(huán)境中，構件可動態(tài)配置且不同類型的構件可集成到系統(tǒng)中，構件之間通信的高效性成為一個不容忽視的問題。在TosIDE中，各功能模塊之間通過工具總線進行雙向的消息傳遞。消息是一個用于構件與軟總線之間信息交換的數(shù)據(jù)包，通常包含消息頭和消息體。消息頭中定義了一系列的約定屬性，比如同步/異步，控制/數(shù)據(jù)，校驗信息等等；消息體即為欲交換的數(shù)據(jù)。消息可以處理同步和異步系統(tǒng)調(diào)度。

整個系統(tǒng)消息傳遞機制可描述如下：

（1）構件發(fā)出消息，總線查詢對應的，若無則通知組件重發(fā)或者處理異常；

（2）如果消息有效，則消息進入總線消息隊列中，根據(jù)消息頭信息，總線可能需要將消息拆分，并根據(jù)訂閱信息將相關消息送往各個訂閱的構件，如果沒有構件訂閱該種消息，向發(fā)出消息的構件送回異常；

（3）在收到系統(tǒng)總線的服務調(diào)用后，判斷構件有效性，有效則向構件請求服務調(diào)用，否則向發(fā)出消息的構件送回異常；

（4）構件在收到發(fā)來的服務調(diào)用請求后，響應并直接和發(fā)送消息的構件通信；

（5）系統(tǒng)中各個，根據(jù)需要輪詢系統(tǒng)消息隊列，如果得到新的消息則將消息取出，過濾掉不需要的消息，轉(zhuǎn)換為組件能夠處理的消息，并根據(jù)時序重新組織消息提供給組件；

6 結束語

本文是基于無線傳感器網(wǎng)路操作系統(tǒng)TinyOS的集成開發(fā)環(huán)境的研究與設計。針對集成開發(fā)環(huán)境將各功能模塊集成為一個整體的特性，采用“軟總線+軟構件”的體系結構，這種體系結構具備可擴展性、可維護性、可復用性。

參考文獻：

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[3] 蔡勇,桑楠,熊光澤.一種基于工具總線的CASE集成模型[J].計算機應用,2002.

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[7] David Gay,Phil Levis,David Culler.Software Design Patterns for TinyOS.LCTES'05,Chicago,Illinois,USA,June 15-17,2005.

軟件設計開發(fā)研究范文第4篇

關鍵詞：CDIO；教學項目；高職軟件

目前，高職軟件開發(fā)類專業(yè)的人才培養(yǎng)目標大多設定為滿足程序員等類似崗位的職業(yè)需求上。要求學生能夠掌握相關開發(fā)工具以及開發(fā)語言的使用，能夠參與到相關項目的開發(fā)工作當中。但隨著軟件系統(tǒng)的業(yè)務需求越來越多樣、系統(tǒng)規(guī)模越來越龐大、應用環(huán)境越來越復雜，軟件系統(tǒng)的開發(fā)無論是在技術上、結構上以及工具上對開發(fā)人員都有了更高的要求。從而導致了教學效果差，教學目標難以實現(xiàn)等問題。另一方面從學校走出來的學生又不能滿足企業(yè)需求。

為了能夠更好地滿足社會需求，大多數(shù)高職院校的軟件類專業(yè)都開展了課程建設和改革，在技術及實踐類課程中采用了項目化教學等方式方法。在培養(yǎng)學生專業(yè)技能的基礎上，更注重培養(yǎng)他們分析問題及解決問題的能力、團隊協(xié)作能力、溝通能力等職業(yè)素質(zhì)。在項目化課程中教學項目承載著知識技能以及職業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)，因此，能否合理地設計教學項目在很大程度上會影響項目化教學的效果。目前，高職院校軟件類專業(yè)相關課程的教學項目都具備一定的實用性背景，能覆蓋課程相關的主要知識技能，能較好地培養(yǎng)學生的實踐能力。但是在學生工程能力的培養(yǎng)、開發(fā)內(nèi)容以及工具使用上還與實際開發(fā)和企業(yè)的工程項目需求有較大的差異。學生在完成相關課程的學習后還難以馬上投入到實際工作中。

CDIO工程教育模式作為近年來國際工程教育改革的最新成果已被越來越多的本科及高職院校的工科類專業(yè)借鑒和采用。CDIO將學生的培養(yǎng)目標分成基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面，在培養(yǎng)學生基礎理論和專業(yè)知識的同時，更是通過貼近現(xiàn)實的工程場景來培養(yǎng)學生的綜合能力。工程能力作為CDIO中的一個重要內(nèi)容，對學生的培養(yǎng)起著關鍵作用。對剛剛踏入社會的高校畢業(yè)生而言，他能夠融入實際工程中的能力顯然比他所具備的專業(yè)技能的深度更為實際。因此，如何融入CDIO的理念以及如何培養(yǎng)學生的工程能力，是軟件開發(fā)類課程教學項目設計的關鍵問題。

一、注重增強學生的工程體驗

軟件開發(fā)是一項對語言技術和邏輯思維有一定要求的工作，也是一項需要通過長時間的實踐積累才能逐步提高的工作。但是很多高職院校的軟件技術類專業(yè)中的一種開發(fā)技術的課程最多也只能安排到兩門課，一般為120個左右的課時。這樣的時間對于學生掌握一種開發(fā)技術而言顯然是不夠的。目前，很多院校課程的教學還是側重于技術的培養(yǎng)，總是力求在有限的時間內(nèi)將更多的技術傳授給學生，將教學項目設計的過于實用，功能復雜規(guī)模龐大。但是這種做法對我們高職的學生而言，收效甚微。

因此，在課程教學項目的設計上不要過分追求項目的功能豐富層度和覆蓋的知識技能面。應將關鍵點設定為整個項目的開發(fā)流程和實現(xiàn)過程上。重點是讓學生通過該教學項目的實施，能夠了解到軟件項目的實際開發(fā)流程，以及在開發(fā)過程中每一步要做的工作，并能夠在實踐學習的過程中掌握一定的知識技能。在教學項目中盡可能設置一些溝通交流的環(huán)節(jié)，讓同學們在模擬真實環(huán)境的同時能夠培養(yǎng)溝通交流的能力。從而通過工程體驗的增強來提高學生的工程能力。

二、突出培養(yǎng)學生的核心能力

高職軟件開發(fā)類專業(yè)學生的培養(yǎng)目標不是技術精英，而是能干技術活的開發(fā)人員。要想在有限的時間里面既培養(yǎng)學生的工程能力又培養(yǎng)學生的知識技能，就需要對知識技能進行優(yōu)化，梳理出其中核心的部分，并作為教學和訓練的重點。在實際設計時可以通過如下的幾個步驟來進行：（1）對區(qū)域內(nèi)主要軟件應用進行匯總分類，了解學生畢業(yè)在區(qū)域就業(yè)后可能從事開發(fā)或運營的軟件項目類型；（2）對這些項目進行歸納分析，總結出它們中類同的、通用的功能模塊以及所對應的知識技能；（3）梳理這些功能模塊，并將它們轉(zhuǎn)化成需要進行教學的核心內(nèi)容。

在進行教學項目設計時，首先從增強學生工程體驗出發(fā)，根據(jù)實際的工作流程來將教學項目劃分為多個子項目，每一個或多個子項目能覆蓋實際工程的某一個典型環(huán)節(jié)。然后，將前面所歸納出的核心內(nèi)容以工作過程的形式分布在各個子項目中。這樣，在實際教學中就可以通過各核心知識技能的掌握來完成各子項目，然后通過各子項目的開發(fā)來實踐整個軟件系統(tǒng)的工程。當然，在設計核心內(nèi)容時，一定要把握重精不重量的原則，讓學生能夠把各個關鍵任務的每一個環(huán)節(jié)都做清楚、做到位。這樣，學生就較為扎實地掌握軟件開發(fā)中的一些實用性和關鍵性部分，就為日后的工作打下良好的基礎。

總的說來，對現(xiàn)在的高職類軟件開發(fā)類課程而言，注重學生在工程能力方面的培養(yǎng)比學生在知識技能深度廣度上的培養(yǎng)更為重要。用人單位對我們高職學生的要求并不是體現(xiàn)在其專業(yè)能力的深入層度上，而是要求高職學生能順利的融入工作環(huán)境上。因此，在課程的教學項目上一方面要注重增強學生的工程體驗，讓學生對軟件開發(fā)的各個環(huán)節(jié)能有較好的了解和認識，幫助他們能夠較快較好地融入實際工作中；另一方面要培養(yǎng)學生的核心能力，讓學生能在相對短的教學時間內(nèi)掌握實用的、核心的知識技能，從而面對更為多樣的項目類型和職場環(huán)境。

參考文獻：

［1］金偉祖.CDIO教育理念在課程項目設計中的運用.計算機教育，2023.

［2］趙娜.基于CDIO的“軟件項目開發(fā)入門”綜合技能實踐課程.計算機工程與科學，2023.

［3］賈小妮.基于CDIO理念的“工程項目管理”之應用.價值工程，2023.

軟件設計開發(fā)研究范文第5篇

關鍵詞：教育軟件；軟件設計；創(chuàng)意計算；所取成果

中圖分類號：TP311

教育軟件的開發(fā)并不是一蹴而就的，是通過眾多的過程之后才能夠完成的。比如說進行教育軟件的開發(fā)首先要進行的就是對環(huán)境進行開發(fā)，其次就是教學設計，軟件設計，后續(xù)的階段就是教育軟件的實現(xiàn)、評價以及維護環(huán)節(jié)。

將創(chuàng)意設計應用到教育軟件的設計之中，所具有的含義即利用產(chǎn)品設計學科中的思想以及規(guī)律等等來對教育軟件進行設計。教育信息化體系如圖1所示：

圖1

1 教育軟件

教育軟件可分為廣義以及狹義的兩個方面。廣義上的教育軟件就是一切的基礎就是計算機軟件技術，所有的替教育發(fā)展提供服務的軟件都可稱之為教育軟件。這種軟件包含的有教育資源軟件、教學輔助以及支撐軟件意義行政管理軟件等等的一系列軟件。狹義上的教育軟件就是軟件產(chǎn)品是具有特定的教學內(nèi)容的并且還具有自身獨特的教學目標。這類軟件還包含的有自學以及教學輔助軟件。狹義上的教育軟件中的教學輔助軟件還可分為課件開發(fā)軟件以及考試類軟件等等的軟件。

教育軟件具有非常多的意義：其一、在對教育軟件進行開發(fā)的時候，有必要深入的分析學習過程以及規(guī)律，而這項工作并不簡單，通常將人類的學習過程以及人類對事物的認知規(guī)律認為是人類大腦活動中最為復雜的過程。其二、要想對教育軟件進行有效合理開發(fā)，就要深入的理解學科知識并且還要對這些學科知識進行綜合。其三、教育軟件對人機界面有著非常高的技術要求，這樣的原因就是因為在對教育軟件進行應用的時候有大量的人機互動才能夠?qū)χ�識有著良好的理解。其四、教育軟件的開發(fā)工作所涉及的方面主要有兩個，一是教育領域，二是計算機領域。因此要想對教育軟件進行合理的開發(fā)，這就需要上述兩個領域的專家共同協(xié)作，一起進行開發(fā)。

教育軟件的開發(fā)和普通軟件的開發(fā)有很多地方都是相同的。主要有以下的幾個過程：環(huán)境分析教學設計軟件開發(fā)編碼實現(xiàn)軟件評價軟件維護。

教育軟件的開發(fā)相比較普通軟件開發(fā)多了眾多具有科學背景的技術人員，不僅僅這樣在對教育軟件進行開發(fā)的指導思想就是教育思想理論。環(huán)境分析工作主要就是分析教學目標以及使用的對象等等；教學設計工作主要要做的就是確定教學內(nèi)容以及將知識結構給設計出來；教育軟件設計要設計的是整個教育軟件，包含各個不同的方面；實現(xiàn)編碼的工作就是憑借教育軟件設計內(nèi)容進行軟件開發(fā)編碼；對教育軟件進行評價主要就是對教育軟件的質(zhì)量進行評價還有就是要回答滿足教學需求的部分的問題；最后的一步，軟件的維護，主要就是跟隨教學需求的變化，升級修改教育軟件等等工作。

2 創(chuàng)意計算

創(chuàng)意，早期定義就是能夠?qū)ⅰ靶碌摹�、“有用的”產(chǎn)品生產(chǎn)出來的一種能力。在21世紀，最缺乏的就是創(chuàng)意。創(chuàng)意可以應用的領域非常的廣泛，無論是個人還是社會都能夠成為創(chuàng)意的實施對象。

創(chuàng)意計算是一種新興領域，直觀對創(chuàng)意計算的解釋就是通過采用創(chuàng)意來進行計算。但是在教育軟件設計工作中，創(chuàng)意計算具有獨特的地位以及意義，在計算機軟件工程領域之中稱創(chuàng)意計算――軟件開發(fā)。所以在計算機軟件領域里面對創(chuàng)意計算的直觀解釋就是采用創(chuàng)意來對希望的軟件進行開發(fā)。創(chuàng)意計算中的“創(chuàng)意”指的就是：采用非計算機軟件領域的其他類似物理、化學、藝術等等的學科的領域思想以及理論來對軟件進行開發(fā)。所以，跨學科則是創(chuàng)意計算所有特點中最大的一個，正是由于創(chuàng)意計算的這個特點才能夠為軟件的開發(fā)提供一些新意。

當今社會已經(jīng)對創(chuàng)意計算有了一定的注意度，受重視度也在日益提高，創(chuàng)意計算能夠?qū)⒃趥鹘y(tǒng)教育軟件設計開發(fā)中所遇見的業(yè)內(nèi)無法解決的問題給解決掉，為教育軟件的開發(fā)所作出的貢獻是非常巨大的。創(chuàng)意計算所涉及的學科非常大多，涉及到物理、化學、教育以及藝術等等的領域。

因為創(chuàng)意計算出現(xiàn)的時間并不是很長，所以創(chuàng)意計算的研究所處的階段還是初級階段。雖說創(chuàng)意計算（Creative Computing）已經(jīng)有了自己的思想，但是在很對方面的研究還遠遠達不到理想的水平，存在的問題還是有很多的：（1）對創(chuàng)意計算所能夠解決的問題并沒有一個系統(tǒng)的歸納性總結；（2）對合適的學科思想理論以及規(guī)律方法的選擇并沒有深入的研究，取得的成果不多；（3）由于創(chuàng)意計算具有跨學科的特點，所以對軟件研究員的挑選以及組織要有一定的模式，但是現(xiàn)在的這方面的研究程度也是不夠的；（4）教育軟件的開發(fā)研究涉及的領域較多，所以需要的研究人員也是具有不一樣的學術背景的，不同學術領域的研究人員之間的研究交流以及合作也沒有良好的研究程度；（5）創(chuàng)意計算作為新興領域，這個領域的研究還缺乏專門的研究方法，研究創(chuàng)意計算的方法所具有的問題有以下幾點：1）現(xiàn)在，就現(xiàn)在擁有的學術領域中存在的眾多研究方法是否能夠利用其中的一種或者幾種來對創(chuàng)意計算領域進行研究；2）若是有合適的研究方法，還需要考慮的就是所選的研究方法是否對研究創(chuàng)意計算適合；3）用這些研究方法來研究創(chuàng)意計算是否足夠；4）在每一個領域都有著具備自己獨特特點的方法，所以就創(chuàng)意計算領域而言，是否有必要提出新型的研究方法來研究創(chuàng)意計算；5）若是有必要提出新型的研究方法來研究創(chuàng)意計算，新型研究方法的提出方法又是什么。

3 創(chuàng)意計算在教育軟件研究中的應用

創(chuàng)意計算應用與教育軟件設計的研究要提供研究方法，促進研究創(chuàng)意教育軟件設計方法。研究教育軟件，所研究的就是教育軟件設計方法的創(chuàng)意方向，研究研究傳統(tǒng)教育軟件過程中所存在的問題；憑借這些問題，研究出創(chuàng)意教育軟件設計方法的研究形式；對研究出的研究方法進行應用，提供應用實例。研究內(nèi)容圖示如下：創(chuàng)意方向研究方法應用實例。

創(chuàng)意計算所能夠解決的問題在于：沒有融入教育思想、不用考慮設計的效率、適應需求的程度不夠等等。這三個就是現(xiàn)如今的軟件工程領域不能夠解決的問題，進行軟件開發(fā)，就會有問題出現(xiàn)，所以在其他學科尋找覺得方法是非常有必要的。傳統(tǒng)的教育軟件設計方法存在如下問題：沒有融入教育思想，缺乏關于設計效率的考慮、沒有將設計數(shù)據(jù)結構包含在其中，適應需求變化的程度不夠，軟件重用現(xiàn)象解決起來比較困難，對研究設計人員以及環(huán)境的設置考慮有所欠缺等等。

4 結束語

計算機軟件工程領域發(fā)展到現(xiàn)在，存在的問題依舊是很多的，無法解決的問題也是很多的，創(chuàng)意計算的目的就是將其他領域方法、思想引入到教育軟件設計領域，解決這些無法解決的問題。創(chuàng)意計算所具有的發(fā)展空間還是非常大的。

參考文獻：

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