（电路与系统专业论文）电子电路实验网络管理系统设计.pdf

重庆人学硕士学位论文 中文摘要 摘要 随着我国普通高校尤其是高等职业教育的迅猛发展，各高校在校生人数迅速 增加，实验室和实验设备数量已远不能满足教学要求，严重影响实验教学的正常 开展。网络型开放式实验室则不失为解决这一问题的有效途径，是现今实验室建 设的发展趋势。 网络型开放式实验室的建设涉及不少行业领域：电子、网络、计算机、数据 采集、软件设计等，我们重点是要结合学院的实际情况，有效的利用学校的实验 资源，通过改变实验和管理方式来实现对学生的实践能力和创新意识的培养。 本论文对实验室网络管理系统设计中的软、硬件相关技术特点进行了详细的 介绍，设计了实验室网络管理系统的构建框架，即用户端、服务器和工作台。并 在这种结构下根据实验项目要求、实验室功能和学院自身情况设计开发了电子电 路实验网络管理系统。该系统主要包括三大部分：一是实验中心管理系统，完成 网上实验预约，身份识别，实验信息的管理，并且对实验设备和实验过程进行实 时监控和管理。二是学生实验管理系统，该系统是整个实验室系统的核心，主要 完成实验设备检测和管理、实验数据采集和处理、实验成绩自动评分、实验报告 自动生成以及实验项目二次开发。三是多媒体教学系统，该系统为纯软件应用系 统，实现传统网络教室的全部功能，完成实验教学任务。本文详细分析了实验数 据采集和处理的原理和实现方式，设计了数据采集电路，开发了相关软件程序。 开发了实验预约管理、身份识别、实验报告自动生成、实验成绩自动评定等核心 模块。 实验室网络管理系统是合理有效利用实验资源，实现实验室管理、实验教学 信息化、规范化、自动化的多功能管理平台。本论文设计了网络管理系统的其中 几项功能，即实验预约、身份识别、实验数据采集、实验报告的自动生成和自动 考评等，尚未达到整体实用要求，还需进一步开发完善。 关键词：网络型开放式实验室，实验网络管理系统，实验数据采集，电子电路 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fh i g h e rv o c a t i o n a le d u c a t i o ni nc h i n a ，m en u m b e ro f s t u d e n t sl s m c r e a s i n gr 印i d ly nr e s u l t si nas e r i o u sp r o b l e mt l l a tm en u m b e ro f l a b o r a t o n e sa n de x p e n m e l l t a le q u i p m e n t si s f a rb e l l i n dt l l er e q u i r e i i l e n t so ft e a c h i n g ， w t l i c hh a s 伊e a t l yi n n u e n c e dm en o 肌a l e x p 甜m e n t a l t e a c h i n g i i lt l l i sp a p an e 觚o r k o p e nl a b s ，w h l c hi st h en e wt r e n do f1 a b o r a t 嘶e s c o n s t m c t i o na tp r e s e n t ，h a sb e e i l p r o p o s e dt os o l v em i sp r o b l e m 1h ec o n s t n l c t l o no fn e t w o r ko p e l ll a b o r a t o 拶c o v e r s m a l l yf i e l d s ：e l e c 仃0 n i c s 。 1 1 咖o r k ，c o m p u t e r ，d a t aa c q u i s i t i o n ，s o 脚a r ed e s i 盟，e t c o n ek e y p m c i p l ei st h a tt h e l a bc o n s t l l l c t i o ns h o u l db ec o m b i n e dw i t ht h ea c t u a lc o n d i t i o no fo u r c o l l e g e ，m a k e 如u u s eo tt h ec u 盯e n te x p 嘶m e n t a lr e s o u r c e sa n dc u l t i v a t et 1 1 e c r e a t i v i t ya 1 1 dp r a c t i c eo f s t u d e n t st h m u 曲c h a n 舀n gt h ee x p 嘶m e n t 锄d m a n a g e m e l l tw a v s 。i f h l sp a p e rh a dad e t a i l e di n t r o d u c t i o n t ot h ec h a r a c t 甜s t i c so fs o r w a r ea n d h a r d w a r eo ft h el a b o r a t o 巧n e t 、) l ，o r km a n a g e n l e l l ts y s t 锄a 1 1 dd e s i 朗e da 触m e w o r k o f t h l s s y s t e i i l ，w h i c hi i l c l u d e sc l i 肌t ，s e e ra i l dw o r kp l a t f o 肌a c c o r d i n gt o t h j s l r 锄e w o r k ， c o m b l n m gt h ee x p 嘶m e n t a lp r o j e c t r e q u i r e i l l e n t s ，t h e 缸1 c t i o no f l a b o r a t o n e sa 1 1 dt h ec u r r e l l t t e a c h i n gc o n d i t i o n0 fo u rc 0 1 l e g e ，a ne l e c 仃o n i cc i r c u i t n e 咐o r ko p e i ll a b o r a t o 秽m a n a g e i i l e n ts y s t e mi sd e s i 髓e da 1 1 d d e v e l o p e d i tc o n s i s t so f t h r e ep a n s t h ef i r s to n ei st h e l a b o r a t o 巧c e n t e rm a n a g 锄e n ts y s t 锄，、) l j r h i c hc a nr e a l i z e m ee x p e n m e n tr e s e n r a t i o no nt h en e t ，i di d e n t i f i c a t i o n ，t h ee x p e r i m e n ti n f o m a t i o n m a n a g 锄e n ta 1 1 dt 1 1 er e a l - t i m em o n i t o ra n d m a i l a g e m e n t o fm ee x p e r i m e n t a l e q u l p m e n t sa 1 1 dt h ee x p 铋m e n t a lp r o c e s s t h es e c o n do n ei st 1 1 es t u d e n t s e x p e d m e n t m a n a g 锄e n ts y s t e m ，w h i c hi st 量l ec o r eo f t h ew h o l e1 a b o r a t o 拶s y s t e m i t sm a i n 如n c t i o n m c l u d e st h ed e t e c t l o na n dm a n a g e i l l e n to fl a b o r a t o 哆e q u i p m e n t s ，t h ea c q u i s i t i o na i l d p m c e s s l n go fe x p e n m e n t a ld a t a ，t h ea u t o m a t i cs c o r i n g0 fe x p “m e n t a lr e s u l t s ，m e a u t o m a t l cg e n e r a t i o no fe x p e r i m e n t a lr e p o r ta i l d t h er e d e v e l o p m e n to fe x p 嘶m e n t a l p r o j e c t t h et l l i r do n ei sm em u l t i m e d i at e a c h i n gs y s t 锄，删c hi sap u r es o 胁a r e a p p j l c a t l o ns y s t e n l i tc a l lr e a l i z et l l ew - h o l e胁c t i o no ft h e仃a d i t i o n a ln e 觚o r k c l a s s r o o ma l l da c c o m p l i s hm e e x p 嘶m e n t a l t e a c h i n gt a s k 1 1 1 i sp a p e ra l s oh a dad e t a i l e d a l l a l y s i so ft h ep r i n c i p l ea n dt l l ei m p l 锄e n tm e t h o do ft h ee x p 硎m e n td a t aa c q u i s i t i o n a i l dp r o c e s s l n g i td e s i 盟e dad a t aa c q u i s i t i o n c i r c u i t ，p r o 伊锄m e dt h er e l e v a n ts o 胁a r e a l l d d e v e l o p e ds o m en u c l e u sm o d u l e ss u c ha u st h e e x p e r i m e n tr e s e r v a t i o n ， i d i i i d e n t i 6 c a t i o n ，a u t o m a t i cg e n e r a t i o no ft h ee x p 嘶m e n t a lr 印o r t ，a u t o m a t i c r a t i n go ft h e c x p 鲥m e n t a lr e s u l t se t c 。 ln el a b o r a t o wn e 咐o r km a j l a g e m e n ts y s t e i t l i sam u l t i - 如n “o n a lm a l l a g e m e n t p l a t f 0 册w h i c h 向l l ya n dr e a s o n a b l ym a l ( e su s eo ft h ee x p e r i m e n tr e s o u r c e st or e a l i z e t h ei n t o m a t l z a t l o n ，s t a n d a r d i z a t i o na n da u t o m “o n o ft h ee x p 耐m 铋tm a n a g 锄e n ta i l d e x p m e n tt e a c h i n g t h i sp a p e rh a do n l yd e s i 印e ds e v e r a l 斯1 c t i o n so ft h en e 研o r k m 姐a g e n l e n ts y s t e m ，t h a ti se x p “m e n tr e s e r v a t i o n ，i di d e n t 语c a t i o n ，e x p 嘶m e n td a t a a c q u l s l t l o n ，a u t o m a t i cg e n e r a t i n ga n dr a t i n go fe x p e n m e n t a lr 印o n s ，e t c i th a s n ，tm e t t n er e q u l r e i t l e n t so fm e p r a c t i c a lu s e ，w 1 1 i c hn e e d s 如n h e rd e v e l o p m e n t k e y w o r d s ：n e m o r ko p e nl a b o r a t o e x p “m e n tm a n a g e m e n ts y s t 锄，e x p 嘶m e n t a l d a t aa c q u i s i t i o n ，e 1 e c t m n i cc i r c u i t i i i 学位论文独创性声明 遴逮逮盛丕羞滥吝爹是焘毒师嘉丧意研妻 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论 文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究 所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：半尊 导师签名： 钐1 7 匆 签字日期：列7 - ；2 签字日期：吧只2 学位论文使用授权书 本人完全了解重庆大学有关保留、使用学位论文的规定。本人完全同意中 国博士学位论文全文数据库、中国优秀硕士学位论文全文数据库出版章程( 以 下简称“章程，) ，愿意将本人的丑士学位论文咝5 鲨遨缝翻睦重妇! 塾墨斗 提交中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社( c n k i ) 在中国博士学位论文全文数 据库、中国优秀硕士学位论文全文数据库以及重庆大学博硕学位论文全文 数据库中全文发表。中国博士学位论文全文数据库、中国优秀硕士学位论 文全文数据库可以以电子、网络及其他数字媒体形式公开出版，并同意编入c 腿i 中国知识资源总库，在中国博硕士学位论文评价数据库中使用和在互联 网上传播，同意按“章程 规定享受相关权益和承担相应义务。本人授权重庆大 学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公开论文的全部或部分内 容。 作者签名 将 导师签 备注：审核通过的涉密论文不得签署_ 授权书刀，须填写以下内容： 该论文属于涉密论文，其密级是，涉密期限至年一月一日。 说明：本声明及授权书! g 呸装订在提交的学位论文最后一页。 重庆人学硕士学位论文l 绪论 1 绪论 1 1 国内外现状 高等学校的教学任务主要是培养人才，是通过各种教学形式来实现人才的培 养，除了课堂教学的基本理论知识外，实验教学是学生获得知识、提高自身技能 水平的重要途径。而我国高校实验室在现有的建设模式下是根据课程的实验要求 通过组合满足实验要求的实验技术条件来建立的。其管理模式更是以分散型的传 统管理模式为主，其特点是专业分得过细，专业面窄，一个实验室仅为一门或二 门课程服务，并依附于课程，归教研室管理。但随着社会对人才质量要求的变化， 这种模式有很多不足和弊端：实验室规模小，功能单一，实验室有效利用率低， 技术人员分配不合理，实验室处于从属地位。不仅人员、设备、房屋的使用效益 低下，而且影响学生实验技能，综合能力和创新能力培养，还影响学科之间的渗 透和科研协作等。具体表现如下： 实验室规模过小，功能单一，难以形成教学和科研的整体优势。 在实验室建设过程中，各实验室只考虑局部利益，盲目争取经费，使原本就 非常有限的经费被分割，不能有效地发挥作用，同时，导致低水平实验设备的重 复购置，造成同类仪器设备在某个实验室不敷应用，而在另一个实验室则常年闲 置不用的局面。据一项调查显示，一般实验室设备的使用率为3 0 6 0 ，而大型 设备的使用率更低。这一局面的形成，不利于实验技术水平的提高，更不易形成 跨学科的现代化科学实验能力。 实验技术队伍参差不齐，人员分配不合理，有关人员专长得不到发挥，积 极性难以调动。 由于实验室规模小，功能单一，导致实验技术人员不能统筹安排，忙闲不均， 平时各实验室人员之间沟通甚少，共同研讨实验教学的机会就更少，造成实验技 术人员专长得不到发挥，影响了业务水平的提高。其次，实验室归教研室管理， 而教研室较注重理论教学，实验技术人员在教研室中，往往处于从属，被动的地 位，积极性，主动性难以调动，加上由于管理体制的不合理，以及环境，待遇等 诸多因素的影响，实验室留不住人才，从而无法形成合理的梯形结构，不能发挥 实验室的最大效益。 实验室之间互相交流及学科渗透缺少；实验室没能全面对外开放，不利于 学生综合能力和创新能力的陪养。 随着社会的高速发展，社会需要的人才更注重在综合能力上。这就要求高校 培养人才时，要把知识，能力，素质三者有机融合与一体，因此，实验室之间应 重庆人学硕士学位论文l 绪论 加强学科交叉与相互的渗透，从而更好的培养学生的综合能力和创新能力。而目 前高校实验室的管理模式是实验室由教研室管理，相互间独立，实验室先由实验 教师准备好，学生到实验室只是进行重复性实验，得到验证结果。这样的教学模 式，使学生养成了依赖性，缺乏独自创新精神。同时，由于实验室和人员方面的 限制，实验室不能做到全天侯开放，较难让学生在实验室罩人人动手，影响了实 验教学质量的提高。 实验室用房分配不合理，仪器设备利用率不高。 当前，随着高校普遍扩招，其校园面积都在不断扩大，但由于分割使用，实 验室用房分配得不到有效的重视，且原有的实验用房的利用率不合理，致使实验 室用房比较紧张。一些实际急需用房的单位得不到用房，而一些实验用房却成为 “个人专用”，形成了实验用房表面上紧张，实则使用率低的局面。 2 1 世纪的到来，世界经济整处于工业经济向知识经济转变的时代。电子信息 产业已经成为当今世界上最具有生命力的新兴产业之一，具有技术含量高、投入 产出比重大、附加值高、渗透性强、覆盖面大等特点，现已经逐渐发展为世界第 一产业。我国电子信息正处于高速发展的阶段，为了适应市场经济形势和加入 w t 0 后的竞争能力，社会和行业对人才的素质，尤其是实践能力和创新能力的要 求越来越高。 随着我国普通高校尤其是高等职业教育的迅猛发展，各高校在校生人数迅速 增加，但是由于办学经费短缺，教学设备的更新和补充，远远满足不了教学要求， 最明显的就是实验室数量不足，严重影响实验教学的正常丌展。高校是培养人才 的摇篮，实验室是实现素质教育的重要场所和基地。如何解决实验室和实验设备 的不足问题，是目前各高校首先面临的现实问题，而开放式实验室网络管理系统 则不失为解决这一问题的有效途径。 传统实验室与开放式实验室管理系统比较【4 】： 传统实验室一般采用人工管理方法，实验前要进行登记检查，实验结束后 要检查设备、统计数据，实验管理人员和实验教师工作量大且长期重复性的劳动， 开放式实验室管理可避免过多的重复劳动，实行网上预约、电子签到、身份识别、 远程监控、成绩自动评定等，将实验室管理规范化、计划化，并能随时根据要求 产生实验数据汇总和统计，有利于实验室长远发展规划。 传统实验室管理在学生实验过程中需要教师在场指导，在实验过程中为了 避免学生不小心损坏设备，往往实验室管理人员还得在场解决学生实际应用中遇 到的问题。而采用开放式实验室管理通过远程监控管理，实验室人员可以实时监 控目前实验室设备使用情况以及每台设备的使用者情况；可以通过统计数据得出 该学生上机时数、上机所花费用等信息。 2 重庆人学硕士学位论文l 绪论 在传统实验室管理下，学生所进行的实验通常是在老师的组织、指导下进 行的，在引入开放式实验室管理后，学生的实验学习是以学生为中心的自我学习， 学生通过完成提交发布在网上的实验预习报告获得能进行某种级别实验的权限， 通过校园网完成实验时间预约，并在规定的预约时间内去实验室独立完成相关实 验。有利于培养学生的创新思维和实践能力。 开放式实验室建设在国内以及国外一些发达国家的实验室建设方面是个大 的方向。在我国发展的现阶段，开放式实验室网络管理系统存在标准不统一，性 能不完善，实用性差，操作复杂，与市场需求脱节等缺陷。如何做到方便、实用、 科学的管理，真正实现对学生的综合素质和创新意识的培养，才是实验室网络管 理系统的发展方向。 1 2 课题学术和实用意义 网络型开放式实验室的建设涉及不少行业领域：电子、网络、计算机、数据 采集、软件设计等，我们重点是要结合学院的实际情况，有效地利用学院的实验 资源，通过改变实验和管理方式来实现对学生的实践能力和创新意识的培养。 本课题主要针对电子电路实验网络管理系统中实验室构建框架、实验中心管 理系统、身份识别系统、实验室监控系统、学生实验管理系统和多媒体教学系统 进行设计，并提出实际实施方案，希望能为i t 类职业技术教育实验室建设与管理 提供建设性意见 4 t 1 4 15 1 。 1 3 课题研究的目的与主要内容 本课题将从开放式实验室的网络管理系统、实验电路、数据采集和实验报告 设计开发工具等方面开展研究，设计网络型开放式实验室构架、电子电路网络实 验管理系统、实验数据采集方案，实现实验测量数据的处理和实验报告的自动生 成及评阅。 本课题涉及的内容有： 网络型开放式实验室建设方案 实验中心管理系统 1 ) 基本信息管理 2 ) 档案信息管理 3 ) 实验计划管理 4 ) 实验预约管理 5 ) 实验签到管理 6 ) 实验设备管理 重庆大学硕十学位论文1 绪论 身份识别系统 系统包含服务器、门禁器、刷卡机、电源控制器、摄像机及管理软件等。 实验室监控系统 1 ) 实时监控 2 ) 实时监听 3 ) 实验设备监控 4 ) 远程监控，自动控制 学生实验管理系统 系统包含的功能有：实验设备检测、实验数据采集和处理、实验仿真功能、实 验设备动态管理、实验成绩自动评分、实验报告自动生成和管理、实验项目二次 开发平台、实验项目帮助、网络出现故障异常时自动脱网运行、网络指导等功能。 多媒体教学系统 该系统集电脑教室的同步教学、控制、管理、音视频广播、网络考试等功能于 一体，并同时实现屏幕监视和远程控制等网络管理的目的。 4 重庆大学硕士学位论文2 电子电路实验网络管理系统设计相关技术概述 2 电子电路实验网络管理系统设计相关技术概述 2 1 硬件技术 要完成电子电路实验网络管理系统的设计，在硬件的设计和实现上牵涉到很 多方面的内容，如各类电信号的a d 和d a 转换，数据采集，数据传输，单片机 集中控制等。此外，要实现网络共享，相关的组网技术【2 6 】也必不可少。 2 1 1 单片机控制技术 单片机控制系统是以单片机( c p u ) 为核心部件，扩展一些外部接口和设备， 组成单片机控制机，主要用于过程控制。 单片机系统设训5 8 1 1 】主要包括以下几个方面的内容：控制系统总体方案设计， 包括系统的要求、控制方案的选择，以及工艺参数的测量范围等；选择各参数检 测元件及变送器；建立数学模型及确定控制算法；选择单片机。 控制系统总体方案设计 确定单片机控制系统总体方案，是进行系统设计最重要、最关键的一步。总 体方案的好坏，直接影响整个控制系统的性能及实施细则。总体方案的设计主要 是根据被控对象的任务及工艺要求而确定的。设计方法大致如下：根据系统的要 求，首先确定出系统是采用丌环系统还是闭环系统，或者是数据处理系统。选择 检测元件，在确定总体方案时，须首先选择好被测参数的测量元件，它是影响控 制系统精度的重要因素之一。 单片机系统硬件设计 在组成单片机系统时，扩展若干接口是设计者必不可少的任务。根据系统实 际需要，选用适合的芯片进行设计控制系统。一个独立的单片机核心系统，一般 由时钟电路、地址锁存器电路、地址译码器、存储器扩展、模拟量输入通道的扩 展、模拟量输出通道的扩展、开关量的i o 接口设计、键盘输入和显示电路等组成。 系统软件设计 单片机控制系统的软件设计一般分两类，系统软件和应用软件设计。系统软 件的主要任务是：管理整个控制系统的全过程，比如，p o w e r u p 自诊断功能， k e y i n p i t 的管理功能，p r i n t e ro u t p u t 报表功能，d i s p l a y 功能等等，是 控制系统的核心程序。由于过程控制系统是实时控制系统，所以对应用软件的执 行速度都有一定的要求，即能够在被控对象允许的时间间隔内对系统进行控制、 计算和处理，一般都采用汇编语言编写应用软件。 软件丌发步骤大体包括：划分功能模块及安排程序结构；画出各程序模块详 细流程图；选择合适的语言编写程序；将各个模块连接成一个完整的程序。 重庆人学硕士学位论文 2 电子电路实验网络管理系统设计相关技术概述 系统的调试与试验。 1 ) 硬件调试：根据设计的原理电路做好实验样机，进入硬件调试阶段。调试 工作的主要任务是排除样机故障，其中包括设计错误和工艺性故障。硬件电路调 试的一般顺序是： a 检查c p u 的时钟电路。通过测试a l e 信号，如没有a l e 信号，则判断是 晶体或c p u 故障，这称之为“心脏检查。 b 检查a b u s d b u s 的分时复用功能的地址锁存是否j 下常。 c 检查i o 地址分配器。一般是由部分译码或全译码电路构成，如是部分译 码设计，则排除地址重叠故障。 d 对扩展的r a m 、r o m 进行检查调试。一般先后写入5 5 h 、a a h ，再读出 比较，以此判断是否正常。因为这样r a m 、r o m 的各位均写入过0 、1 代码。 e 用户级i o 设备调试。如面板、显示、打印、报警等等。 2 ) 软件调试：现在有些单片s t d 工业控制机或者开发系统，可直接使用汇编 语言，借助c r t 进行汇编语言调试。 调试完成以后，即可通过e p r o m 写入器，将目标代码写入e p r o m 中，并将 其插至机器的相应插座上，系统便可投入运行。 单片机技术在电子领域是一项不可或缺也比较成熟的技术。根据本课题的特 点，我们可以选择一款功能比较强大且价格适中的单片机。单片机在本课题中起 核心控制的作用，数据的采集和处理流程都由它来进行控制。 2 1 2 d 转换技术 要对各种实验数据进行采集，首先要对各数据进行怕转换。a ，d 转换是指 将模拟输入信号转换成n 位二进制数字输出信号的过程。 伴随半导体技术、数字信号处理技术及通信技术的飞速发展，d 转换器 近年也呈现高速发展的趋势。现在，在通信产品、消费类产品、工业医疗仪器乃 至军工产品中无一不使用到d 转换器，可以说a ，d 转换器已经成为人类实现 数字化的先锋。自1 9 7 3 年第一只集成d 转换器问世至今，d 转换器发展了 3 0 多年，经历了多次的技术革新，从逐次逼近型、积分型、并行比较型、压频变 换型a d c ，到近年来新发展起来的型和流水线型a d c ，a d 、d a 转换 器在加工工艺、转换精度、采样速率上都有长足发展，现在的d 转换器的精度 可达2 8 位，采样速率超过1 0g s p s ，能满足不同应用场合的使用。随着a d 转 换器在数字多媒体电子系统中的广泛应用，人们对转换器性能的要求越来越高， 其技术难度越来越大。如今，模数转换技术已经变得复杂多样，各种技术的运用 以及集成电路工艺的发展，将会把d 转换推向速度快、精度高、成本低以及结 构简单的发展方向【。 6 重庆大学硕+ 学位论文2 电子电路实验网络管理系统设计相关技术概述 目前，最新的加转换技术已经放弃了分立元件搭建电路的原始方法，而采 用专用芯片进行转换。这样可以在转换的精度和时效性上得到更优异的性能。 2 2 软件技术 2 2 1a sp n e t 技术 a sp n e t 是为丌发人员提供生成企业级w 曲应用程序所需服务的统一w 曲开 发平台。a sp n e t 是a c t i v es e e rp a g e ( a s p ) 的下一个版本，在语法上很大程度与 a s p 兼容，同时它还提供一种新的编程模型和结构，用于生成更安全、可伸缩和 稳定的应用程序。可以通过在现有a s p 应用程序中左键添加a sp n e t 功能，随时 增强该a s p 应用程序的功能。 a sp n e t 是一个已编译的、基于n e t 的环境，可以用任何与n e t 兼容的语言 ( 包括s u a lb a s i c n e t 、c f j 和j s 嘶p t n e t ) 创作应用程序【2 3 2 4 1 。另外，任何 a sp n e t 应用程序都可以使用整个n e t 框架。开发人员可以方便地获得这些技术 的优点，其中包括托管的公共语言运行库环境、类型安全、继承等等。 a sp n e t 可以无缝地与w y s i w y g h t m l 编辑器和其他编程工具( 包括 m i c m s o r s u a l s t u d i o n e t ) 一起工作。这不仅使得w 曲开发更加方便，而且还能 提供这些工具必须提供的所有优点，包括开发人员可以用来将服务器控件拖放到 w 曲页的g u i 和完全集成的调试支持。 新的a sp n e t 引入受管代码( m a i l a g e dc o d e ) 这样一个全新概念，横贯整个 视窗开发平台。受管代码在n g w sr u n t i m e 下运行，而n g w sr u n t i m e 是一个时 间运行环境，它管理代码的执行，使程序设计更为简便。 a sp n e t 设计时考虑了让网站开发人员可以在自己的代码中自己定义 ”p l u g i n ”的模块。这与原来的包含关系不同，a sp n e t 可以加入自己定义的任何组 件，自定义性和可扩展性非常好。 2 2 2a d o n e t 技术 a d o n e t 的名称起源于a d o ( a c t i v e xd a t ac i b j e c t s ) ，这是一个广泛的类组， 用于在以往的m i c r o s o r 技术中访问数据，是在n e t 编程环境中优先使用的数据访 问接口，它提供了平台互用性和可伸缩的数据访问。a d o n e t 增强了对非连接编 程模式的支持，并支持r i c hx m l ，任何能够读取x m l 格式的应用程序都可以进 行数据处理。事实上，接收数据的组件不一定要是a d o n e t 组件，它可以是基 于一个m i c r o s o j f i s u a ls t u d i o 的解决方案，也可以是任何运行在其它平台上的任 何应用程序。 a d o n e t 是一组用于和数据源进行交互的面向对象类库。a d o n e t 允许和 不同类型的数据源以及数据库进行交互。然而由于不同的数据源采用不同的协议， 7 重庆人学硕士学位论文2 电子电路实验网络管理系统设计相关技术概述 所以对于不同的数据源必须采用相应的协议。一些老式的数据源使用o d b c 协议， 许多新的数据源使用o l e d b 协议，并且现在还不断出现更多的数据源，这些数据 源都可以通过n e t 的a d o n e t 类库来进行连接。 a d o n e t 提供与数据源进行交互的相关的公共方法，但是对于不同的数据源 采用一组不同的类库。这些类库称为d a t ap r o v i d e r s ，并且通常是以与之交互的协 议和数据源的类型来命名的。 a d o n e t 包含的对象： s q l c o 衄e c t i o n 对象 和数据库交互，你必须连接它。连接帮助指明数据库服务器、数据库名字、用 户名、密码，和连接数据库所需要的其它参数。c o r u l e c t i o n 对象会被c o m m a l l d 对 象使用，这样就能够知道是在哪个数据库上面执行命令。与数据库交互的过程意 味着你必须指明想要发生的操作。这是依靠c o m m a n d 对象执行的。你使用c o m m 锄d 对象来发送s q l 语句给数据库。c o m m a n d 对象使用c o 衄e c t i o n 对象来指出与哪个 数据库进行连接。你能够单独使用c o m m a j l d 对象来直接执行命令，或者将一个 c o n u n a n d 对象的引用传递给s q l d a t a a d 印t e r ，它保存了一组能够操作下面描述的一 组数据的命令。 s q l d a t a r e a d e r 对象 许多数据操作要求你只是读取一串数据。d a t ar e a d e r 对象允许你获得从 c o m m 肌d 对象的s e l e c t 语句得到的结果。考虑性能的因素，从d a t ar e a d e r 返回 的数据都是快速的且只是“向前”的数据流。这意味着你只能按照一定的顺序从 数据流中取出数据。这对于速度来说是有好处的，但是如果你需要操作数据，更 好的办法是使用d a t a s e t 。 d a t a s e t 对象 d a t a s e t 对象是数据在内存中的表示形式。它包括多个d a t a t 拍1 e 对象，而 d a t a t a b l e 包含列和行，就象一个普通的数据库中的表。你甚至能够定义表之间的 关系来创建主从关系( p a r e n t c l l i l dr e l a t i o n s h i p s ) 。d a t a s e t 是在特定的场景下使 用一一帮助管理内存中的数据并支持对数据的断开操作的。d a t a s e t 是被所有d a t a p r o v i d e r s 使用的对象，因此它并不像d a t ap r o v i d e r 一样需要特别的前缀。 s q l d a t 啦d a p t e r 对象 某些时候你使用的数据主要是只读的，并且你很少需要将其改变至底层的数据 源。同样一些情况要求在内存中缓存数据，以此来减少并不改变的数据被数据库 调用的次数。d a t aa d a p t e r 通过断开模型来帮助你方便的完成对以上情况的处理。 当在一单批次的对数据库的读写操作的持续的改变返回至数据库的时候，d a t a a d 印t e r 填充( f i l l ) d a t a s e t 对象。d a t aa d a p t e r 包含对连接对象以及当对数据库进 重庆人学硕士学位论文2 电子电路实验网络管理系统设计相关技术概述 行读取或者写入的时候自动的打丌或者关闭连接的引用。另外，d a t aa d a p t e r 包含 对数据的s e l e c t ，烈s e r t ，u p d a t e 和d e l e t e 操作的c o m m a i l d 对象引用。 总结：a d o n e t 是与数据源交互的n e t 技术。有许多的d a t ap r o v i d e r s ，它 将允许与不同的数据源交流一一取决于它们所使用的协议或者数据库。然而无论 使用什么样的d a t ap r o v i d e r ，你将使用相似的对象与数据源进行交互。 s q l c o i l e c t i o n 对象管理与数据源的连接。s q l c o m m a n d 对象允许你与数据源交流 并发送命令给它。为了对进行快速的只“向前”地读取数据，使用s q l d a t a r e a d e r 。 如果想使用断丌数据，使用d a t a s e t 并实现能进行读取或者写入数据源的 s q l d a t a a d a p t e r 。 2 2 3 数据库技术 数据库技术是本世纪6 0 年代开始兴起的一门信息管理自动化的新兴学科，是 计算机科学中的一个重要分支。随着计算机应用的不断发展，在计算机应用领域 中，数据处理越来越占主导地位，数据库技术的应用也越来越广泛。 数据库是数据管理的产物。数据管理是数据库的核心任务，内容包括对数据的 分类、组织、编码、储存、检索和维护。随着计算机硬件和软件的发展，数据库 技术也不断地发展。从数据管理的角度看，数据库技术到目前共经历了人工管理 阶段、文件系统阶段和数据库系统阶段。 数据库系统( d a t a b a s es y s t 啪) 是指带有数据库并利用数据库技术进行数据管 理的计算机系统，简称d b s 。d b s 的系统结构如图2 1 所示。 图2 1d b s 的系统结构 f i 9 2 1s y s t 锄s n l l c t u r eo fd b s 9 重庆大学硕十学位论文2 电子电路实验网络管理系统设计相关技术概述 数据库系统是一个实际可运行的存储、维护和应用系统提供数据的软件系统， 是存储介质、处理对象和管理系统的集合体。它通常由软件、数据库和数据管理 员组成。其软件主要包括操作系统、各种宿主语言、实用程序以及数据库管理系 统。数据库由数据库管理系统统一管理，数据的插入、修改和检索均要通过数据 库管理系统进行。数据管理员负责创建、监控和维护整个数据库，使数据能被任 何有权使用的人有效使用。数据库管理员一般是由业务水平较高、资历较深的人 员担任。 面向对象数据库系统是为了满足新的数据库应用需要而产生的新一代数据库 系统。在数据库系统的分析、设计中把面向对象的方法和数据库技术结合起来， 最大程度地与人们对客观世界的认识相一致。早期的面向对象数据库由于一些特 性限制了在一般商业领域罩的应用。首先同许多别的商业事务相比，面向设计假 定用户只执行有限的扩充事务；其次，商业用户要求易于使用的查询手段，如结 构查询语言( s q l ) 所提供的手段。 而开发商用于商业领域的数据库定义和操作语 言未获成功，使得它们对规模较大的应用完全无法适应。 面向对象数据库从面向程序设计语言的扩充着手使之成为基于面向对象程序 设计语言的面向对象数据库。例如：o n t o s 、o r l 0 n 等，它们均是c + + 的扩充， 熟悉c + + 的人均能很方便地掌握并使用这类系统。 本课题的研究应用了s q ls e r v e r2 0 0 5 数据库系统。 2 2 4b s 软件构架 b s 结构：( b r o w s 副s e r v e r ，浏览器服务器模式) ：是w e b 兴起后的一种网络 结构模式，w e b 浏览器是客户端最主要的应用软件。这种模式统一了客户端，将 系统功能实现的核心部分集中到服务器上，简化了系统的开发、维护和使用。如 图2 2 所示： 、w e b s q l 服 s e r v e r 务 2 0 0 5 器 a d 0 n e t数 i i s 奎 图2 2b s 结构图 f i 9 2 2b l o c kd i a g r a mo fb s w e b 浏 览 器 客户机上只要安装一个浏览器( b m w s e r ) ，如n e t s c 印en a v i g a t o r 或m t e m e t e x p l o r e r ，服务器安装o r a c l e 、s y b 弱e 、i n f o m l i x 或s q ls e e r 等数据库。浏览器 1 0 重庆大学硕十学位论文 2 电子电路实验网络管理系统设计相关技术概述 通过w 曲s e r v e r 同数据库进行数据交互。b s 最大的优点就是可以在任何地方进 行操作而不用安装任何专门的软件。只要有一台能上网的电脑就能使用，客户端 零维护。系统的扩展非常容易。b s 结构的使用越来越多，特别是由需求推动了 a j a x 技术的发展，它的程序也能在客户端电脑上进行部分处理，从而大大的减轻 了服务器的负担；并增加了交互性，能进行局部实时刷新【2 1 z 2 】。 b s 结构的优点 b s 结构最大的优点就是可以在任何地方进行操作而不用安装任何专门的软 件。只要有一台能上网的电脑就能使用，客户端零维护。系统的扩展非常容易， 只要能上网，再由系统管理员分配一个用户名和密码，就可以使用了。甚至可以 在线申请，通过公司内部的安全认证( 如ca 证书) 后，不需要人的参与，系统 可以自动分配给用户一个账号进入系统。 b s 架构软件的优势与劣势 1 ) 维护和升级方式简单。目前，软件系统的改进和升级越来越频繁，b s 架 构的产品明显体现出更为方便的特性。对一个稍微大一点单位来说，系统管理人 员如果需要在几百甚至上千部电脑之间来回奔跑，效率和工作量是可想而知的， 但b s 架构的软件只需要管理服务器就行了，所有的客户端只是浏览器，根本不 需要做任何的维护。无论用户的规模有多大，有多少分支机构都不会增加任何维 护升级的工作量，所有的操作只需要针对服务器进行；如果是异地，只需要把服 务器连接专网即可，实现远程维护、升级和共享。所以客户机越来越“瘦”，而服务 器越来越“胖”是将来信息化发展的主流方向。今后，软件升级和维护会越来越容易， 而使用起来会越来越简单，这对用户人力、物力、时间、费用的节省是显而易见 的，惊人的。因此，维护和升级革命的方式是“瘦”客户机，“胖”服务器。 2 ) 成本降低，选择更多。大家都知道w i n d o w s 在桌面电脑上几乎一统天下， 浏览器成为了标准配置，但在服务器操作系统上w i n d o w s 并不是处于绝对的统治 地位。现在的趋势是凡使用b s 架构的应用管理软件，只需安装在l