软件工程设计报告模板2015
酒店管理系统
第一章 问题定义 ............................................................................. 错误！未定义书签。 第二章 可行性研究 ........................................................................................................... 2
2.1 系统建设目标 ...................................................................................................... 2 2.2 可行性分析 .......................................................................................................... 2 第三章 系统的需求分析 ................................................................................................... 4
3.1 酒店管理系统的需求陈述 .................................................................................. 4 3.2 使用结构化方法进行系统分析........................................................................... 4 3.3 对系统进行面向对象分析 .................................................................................. 8 第四章 系统的概要设计 ................................................................................................. 11
4.1 系统体系结构图 ................................................................................................ 11 4.2 数据库设计 ........................................................................................................ 11 第五章 系统的详细设计及其实现 ................................................................................. 14
5.1主模块 ................................................................................................................. 14 5.2 用户综合管理模块 ............................................................................................ 17 第六章 系统测试 ............................................................................................................. 36
第一章 问题定义
随着人们生活水平的不断提高，使酒店客房业的竞争也愈来愈激烈，因此必须提高酒店的管理水平，酒店客房管理系统通过对信息的收集、传递、整理、加工、维护和使用，提高管理水平和效率。
本系统基于Microsoft SQL SERVER 2005数据库系统和C#程序语言开发实现的酒店客房管理系统，着重阐述了该系统开发实现过程，从系统的需求分析、模块设计、数据设计、详细设计到系统测试等环节都进行了较详尽的分析和描述。酒店客房管理系统要实现客房预定、入住登记、钟点记费、消费记账、调房登记、退房结账、查询统计等功能。其中钟点记费可以在客户来店时间起开始记费至要求离店时间进行结账收费，该功能可明显提高对住宿人员宿费的有效管理。将动态实时的住宿登记、客房调整等有机地联系在一起，对酒店客房进行全方位的管理。
系统目标与范围说明书
项目名称：酒店管理系
问题：目前系统式手工操作，费时费力，效率低下。
项目目标：建立一个高效率、自动化操作酒店管理的计算机系统。 项目规模：开发成本应该不超过5万元。
初步设想：用学校现有的物力和人力资源开发该系统。
可行性研究：为了全面分析该系统开发的可能性，建议进行大约3周的可行性研究。可行性研究成本不超过5000元。
第二章 可行性研究
2.1 系统建设目标
酒店客房信息的管理在整个酒店客房运作过程中起着非常重要的作用。通过信息的管理，酒店客房的管理人员能够随时了解客房的预订、入住等情况，可以在宏观上分配基础设施的使用。
利用数据库管理资料可以方便地管理会员客户的资料以利于业务上的往来和客服调查，同时功能强大的新增、修改、删除及查询操作和钟点计费的功能使酒店客房管理系统成为管理人员的得力助手，基于手工操作的种种缺点，为了实现管理自动化，将酒店客房管理的流程与规则与现代的计算机技术相结合，建立起酒店客房管理系统。酒店客房管理系统还可以全程监管客户在客房的消费活动，并对收入情况进行统计，从而实现酒店客房管理流程全过程的电子化操作。
2.2 可行性分析
2
可行性分析是任何一个大型工程正式投入力量之前必须进行的一项工作。这对于保
证资源的合理利用、避免浪费是一个十分重要的，也是项目一旦开始以后能顺利进行的必要保证。当系统的开发目标确定后，就可以从以下三方面对能否实现新系统目标进行可行性分析：
1. 技术可行性
技术可行性是指：根据现有的技术条件，能否达到所提出的要求；所需要的物理资源是否具备，能否得到。
针对于本系统，本系统属于一个普通的MIS系统。在其组织关系上也未存在的很大的复杂性、繁琐性及不确定性，而且整个系统的技术构成上来看，它还是属于一个简单的数据库应用类的系统。其基本操作还是对存在数据库进行添加、删除、查找、编辑等。所以就单纯的数据库应用来看，暂不存在太大的技术问题。并且本系统的开发我利用Microsoft SQL Server2000作为本系统的数据库，它是一个支持多用户的新型数据库，适用于大中规模的数据量需求。使用Microsoft Visual Studio2010作为系统开发的开发环境，它作为一种现代的编程语言，提供完善的指令控制语句、类与对象的支持及丰富的数据类型，给开发高性能系统提供的保障为开发满足客户要求的系统，保证了代码的模块化要求，而代码模块化的提高，非常有利于以后对新系统的扩展与修改。因此，本系统的设计与开发在技术上和硬件设备上的条件都是满足的，它在技术上是可行的。 2. 经济可行性
2.1 系统初期投资
系统初期投资如表2-1所示。
2.2 系统货币时间价值
系统货币时间价值如表2-2所示。
2.3 投资回收期
系统开发成功后，第一年可以赚得0.5714万元，比投资少0.4286万元。第二年可以赚得0.5442万元。
即：0.4286/0.5442=0.7876年
1+0.7876=1.7876年 2.4 纯收入 2.5976-1.08=1.5176(万元)
当然，如果想要在五年后得到预计的纯收入，那么首先就应拿出初期投资的10万。而且考虑到开发本系统将为以后带来的利益，拿出10万来进行酒店客房管理系统的开发，是绝对必要。
综上所述，该系统的开发在经济方面是可行的。 3. 运行可行性
在现今社会越来越多的酒店都意识到信息化是提升管理效率不可缺少的重要步骤配备现代化的管理思想更是必不可少的,所以在酒店领导者给予系统充分的开发资金的基础上，更要将现代化的管理思想融入其中，使其最终成为具有现代化管理方法的管理系统。
经过以上分析，运行方面是可行的。 4. 法律可行性
整个系统由于是自行开发，自行使用，在开发过程中没有涉及合同、责任等与法律抵触的方面。因此，本系统在法律上是可行的。
按上述四方面进行可行性分析、研究后，我们认为该项目是可行的。
第三章 系统的需求分析
3.1 酒店管理系统的需求陈述
根据可行性研究的结果和客户的要求，决定采用C/S结构，将酒店客房管理系统划分为两个子系统，即客户端子系统、服务器端子系统。其中，客户端子系统的功能是给用户提供系统操作界面，以便输入客户信息、房间信息、客户消费情况、房间入住、预订、续住及调换等。服务器端子系统的功能是通过计算机网络将客户端与服务器的数据库相连，将从客户端得到的信息处理，实现新增、修改、删除、查询、统计等操作。
酒店管理系统需要具有以下的业务： 1) 客户向酒店发出入住意向；
2)操作员针对客户的需求进行办理预订或及时入住信息，生成预订信息表和入住信
息表；
3)客户可通过管理员进行办理会员卡，可以享受优惠价格，生成客户基本信息表； 4) 管理员可新建房间信息及房间价格标准，及系统日志信息的查询；
5)操作员对客户在店其间消费项目，生成消费信息表，以便客户退房时结账清楚；
6)客户结账退房，操作员对客户所住的时间、房间的价格、折扣、加床价格和消
费项目进行结算；
7) 管理员向操作员发出统计结算时间段收益的通知； 8) 操作员接到通知后，进行统计结算，生成统计报表。
4
3.2 使用结构化方法进行系统分析
3.2.1系统功能建模
对用户需求进行分析，画出系统的数据流图，如图3.1——图3.4所示。
图3.1 学生宿舍管理系统的顶层
DFD
图3.2 学生宿舍管理系统的0层DFD
3.2 使用结构化方法进行系统分析
3.2.1系统功能建模
对用户需求进行分析，画出系统的数据流图，如图3.1——图3.4所示。
图3.1 学生宿舍管理系统的顶层
DFD
图3.2 学生宿舍管理系统的0层DFD
图3.3 学生宿舍管理系统的1层DFD——“宿舍管理”加工的分解图
图3.4 学生宿舍管理系统的1层DFD——“宿舍评比”加工的分解图
3.2.2 学生宿舍管理系统的E-R图
根据系统数据流程图，我们可以列出以下系统所需的数据项：
学生：学号、姓名、床位号、系别、学院、班级、性别、民族、籍贯、学历、政治面貌、政治面貌、联系电话、缴费情况
床位：床位表、铺位、寝室号、住没住人
寝室：寝室号、朝向、可住人数、已住人数、居住性别
设备：设备号、设备名、寝室号、购买日期、制造商、最大使用年限、设备状态 分数：成绩记录编号、寝室号、卫生罚分、违纪罚分、总分、月份
同时系统还需要进行记录的数据项：
来访记录：来访记录编号、来访人姓名、被访人姓名、被访人床位号、所属关系、6
证件名称、值 班 人、来访日期、来访时间、结束时间、备注
违纪记录：违纪记录编号、违 纪 人、所属寝室号、违纪扣分、违纪情况、违纪日期
卫生记录：卫生记录编号、寝室号、地面不净扣分、床铺不整扣分、桌面乱差扣分、空气不好扣分、检 查 日 期、检 查 人
电费使用：用电记录编号、寝室号、用电量、月份、电费
学生宿舍管理系统的E-R模型如图3.5-图3.10所示。
图3.5 床位实体图
图3.6 寝室实体图
图3.7 学生实体
图3.8 设备实体图
图3.9 考评成绩实体图
图3.10 实体之间关系Ｅ-Ｒ图
3.3 对系统进行面向对象分析
3.3.1 系统用例模型
1. 参与者列表
[列出系统用例的参与者，并作简要说明。例：客户：出钱购买我们服务的人。] 8
2. 用例列表
[列出系统需完成的用例的编号和名字，并简要说明其任务。例：UC-1 登录：用于验证用户权限。]
3. 用例图
[画出系统的用例图，注意图不能单独出现，需要图名图号，并有正文对它的引用。例如：本系统的用例图如图3.11所示。]
图3.11 系统用例图
4. 用例规格说明
本系统有以下用例：
(1)„用例
[详细说明每个用例。]
3.3.2 系统对象模型
[概要说明本小节内容]
1. 确定类与对象
[分析并列出系统功能实现所涉及的类或对象。例：学生、教师、课程等。]
2. 确定关联
[分析并列出哪些类之间存在关联，及什么样的关联。]
3. 确定属性
[分析并列出系统中类与对象的属性。]
4. 确定服务
[分析并列出系统中类与对象的服务/行为操作。]
5. 系统类图
[此处是为系统建立的类图。]
图3.12 系统类图
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第四章 系统的概要设计
4.1 系统体系结构图
本系统的软件体系结构图，参见图4.1所示：
图4.1 系统功能模块图
4.2 数据库设计
根据酒店客房部的实际情况，本系统的数据库命名为：BarManager，此数据库存储了房间、客户等操作生成的数据信息。
BarManager数据库为满足各模块设计共分11张信息表。
当系统用户登录时，输入用户名称、用户密码及权限与登录表中的信息相判断。系统管理员登录表如表4-1所示。
客户办理会员的信息存储在客户信息表中，以备以后查询。客户信息表如表4-2所示。
房间所在位置、为何类型及相关的信息都存储在对应表中，对房间做任何的操作时，以后查询起来方便，易管理。房间信息表、房间类型表及楼层信息表分别如表4-3、 表4-4、表4-5所示。
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对客户在店内的任何消费情况进行管理，并将消费信息存储在消费记账表中。消费记账表如表4-6所示。
客户可以提前预订房间，对预订的信息存储在预订信息表中，在客户入住时提取预订信息，提高办理入住手续；或客人可以直接办理入住，入住信息存储在入住信息表中，进行管理。
预订信息表、入住信息表如表4-7、表4-8所示。
表4-7 YuDing（预订单表）
第五章 系统的详细设计及其实现
因为系统比较大，所以挑选其中若干主要模块介绍了它们的详细设计与实现。
5.1主模块
1．设计思想：
本系统的主界面采用莱单式结构。主界面有六大主莱单：客户管理、房间管理、收银结账、系统设置、关于我们和退出系统。每个主莱单下包含了完成相应操作的子莱单。
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以房间管理莱单为例，此莱单包含如下子莱单：
1．房间信息子莱单：完成房间信息的新增，修改等管理操作。
2．房间预订子莱单：完成客户需求的预订房间的信息。
3．房间入住子莱单：及时地响应客户入住需求的办理。
4．房间续住子莱单：在客户离店时间已到时，客户可以办理续住。
5．房间调换子莱单：在客户入住时，发现房间的位置或其他原要求调换房间时，通过此子莱单方便快速地实现客户的需求。
6．入住历史子莱单：记录了以往来客的入住情况，方便与客户的来往。
2．界面设计如图5.1所示。
图5.1 系统主界面
3．窗体的主要的对象属性的设置：
表5.1 窗体的主要的对象属性
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4．相关程序：
1）连接到用户综合管理模块，在“用户管理综合管理”菜单项按钮N2 Click事件处理程序中完成，代码如下：
procedure TForm2.N2Click(Sender: TObject);
begin
form3:=tform3.create(self);
form3.show;
end;
2）其他的菜单链接同1，按钮、快捷键的链接同菜单链接相同，只是在按钮或快捷键的Onclick事件处理中完成。
3）在状态栏显示系统时间，在Timer1的Timer事件处理程序中完成，代码如下 procedure TForm2.Timer1Timer(Sender: TObject);
begin
StatusBar1.Panels[5].text:=DateTimeToStr(Now);
end;
5.2 用户综合管理模块
为了说明系统详细设计及其实现，以用户管理模块和入住管理模块为例进行说明。
1．界面设计如图5.2所示。
图5.2 用户管理—新增用户窗体布局
图5.3用户管理—删除用户窗体布局
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图5.4用户管理—修改用户信息窗体布局
2．程序流程图：
1）新增用户
图5.5 新增用户模块的流程图
2）用户删除
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图5.6 用户删除模块的流程图
3)用户信息修改
图5.7 用户信息修改模块的流程图
3．相关程序
（1） 在新增用户过程中，在“提交”按钮BitBtn1的OnClick事件处理程序中完成，代码如下：
procedure TForm3.BitBtn1Click(Sender: TObject);
var s:integer; //说明s是integer型的变量
begin
query1.SQL.Clear; //将控件query1内的SQL语句清空
query1.SQL.Add('select * from 用户表'); //将控件query1内的SQL语句增加操作“查询„用户表‟内的所有内容”
query1.Open; //激活query1控件
query1.First; //query1控件指向第一条记录 s:=0; //给变量S附值为
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while (not query1.Eof) and (s=0) do //若query1指针没超过最底一条记录并且s=0进行循环
。。。。。。。。
（三）入住登记模块
1．设计思想：
入住登记是对学生进行入住登记，即为学生分配入住的寝室房间。首先，学生入住寝室床位需求查询中选择自己要求居住的寝室、床位条件，点击“查询”按钮对寝室表、床位表进行了查询，在数据网格中显示满足要求条件的且床位没有住人的信息，学生在数据网格点击选择自己合意的记录之后，此条记录的床位号、寝室号的信息即可在入住登记的入住信息的床位号、寝室号后的文本框中直接显示，填写学生信息及选择缴费情况，点击“登记”按钮，将入住登记中的学生名称、学号、床位号、缴费情况后的文本框内容填入学生表的最后一条记录后，同时要把床位表中列床位号值等于此入住床位号的记录列住没住人的值改为“已住人”，还要将寝室表中列寝室号值等于此入住床位号属于的寝室的寝室号的那条记录的列已住人数的值进行加一。“取消”按钮负责关闭入住管理模块。
2．界面设计:
图5.8 入住管理界面
3．窗体的主要的对象属性的设置：
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4．程序流程图
学生入住的程序流程图，如下图所示：
5．相关程序：
1)对入住寝室床位需求的查询，在“查询”按钮BitBtn1的OnClick事件处理程序中完成，SQL语句如下：
ssql:='select 寝室表.寝室号,床位号,居住性别,朝向,铺位,可住人数,已住人数,住没住人
26
from 寝室表,床位表 where 寝室表.寝室号=床位表.寝室号 and '+'居住性别='+''''+ssex+''''+' and '+'朝向='+''''+chaoxiang+''''+' and '+'铺位='+''''+chuangpu+'''';
2)对学生入住的操作，在“登记”按钮BitBtn1的OnClick事件处理程序中完成，代码如下：
。。。。。。
（四）宿舍调整模块
1．设计思想：
宿舍调整负责将对要求更换寝室床位的学生进行床位的调整。首先，在学生信息框内填入要求调整宿舍的学生姓名、学号，点击“查看居住信息”按钮，在原始宿舍信息框内的数据网格中显示该学生现入住的寝室床位信息，点击网络删格中记录，则在下的寝室号和床位号后的文本框内显示出该学生现入住信息。“点击查询可更换的寝室”则在弹出的查询要更换到的寝室床位号窗体的数据网格中点击选择要更换的寝室床位的那条记录，窗体关闭，并将选择的信息显示在调整宿舍为框内的寝室号和床位号后的文本框中，也可在要更换到的寝室床位号窗体中进行居住性别、床铺位置、寝室朝向的综合查询以更方便的选择更换信息。点击“调整”按钮进行更换宿舍的操作，首先查询学生表，将学号等于要求换宿舍的学生的学号的那条记录的列床位号值变更为调整后的床位号，随后更改床位表的床位号等于旧床位号的那条记录的住没住人的值为没住人，同时要将床位表的床位号等于旧床位号的那条记录的住没住人的值为没住人。最后，好要将在寝室表的寝室号等于旧寝室号的那条记录的已住人数数值减一，等于新寝室号的那条记录的已住人数数值加一，完成宿舍调整，显示“您已成功调整宿舍”。
2．界面设计
1)宿舍调整界面设计
图8-29 宿舍调整界面
2）要调整到的寝室床位信息查询界面的设计
图8-31 调整床位信息
3．窗体的主要的对象属性的设置：
宿舍调整窗体主要的对象属性的设置：
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2)查询可更换宿舍窗体主要的对象属性的设置
4．程序流程图：
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5．相关程序：
1)对学生宿舍的调整，在“调整”按钮BitBtn1的OnClick事件处理程序中完成，代码如下：procedure TForm13.BitBtn1Click(Sender: TObject);
var s,n,m,num1,num2:integer;
aaaa,ddd,aaa,str,sstr,ssstr,str1,str2,str3,str4:string;
begin
query2.SQL.Clear;
query2.SQL.Add('select * from 学生表');
query2.Open;
query2.First;
s:=0;
query4.SQL.clear;
query4.SQL.add('select * from 床位表');
query4.Open;
（五）学生退宿模块
1．设计思想：
学生退宿功能实现对某个学生的退宿管理。在学生姓名、学号后的文本框中填写要求退宿的学生的信息，点击按钮“退宿” ，对床位表中“住没住人”值的修改，对寝室表“已住人数”的数值变更，对学生表中退宿的学生信息的删除。
2．界面设计：
图8-33 学生退宿界面
3．程序流程图：
32
图8-34学生退宿流程图
4．相关程序：
procedure TForm9.BitBtn2Click(Sender: TObject);
var s:integer;
ddd,str:string;
begin
query2.SQL.Clear;
query2.SQL.Add('select * from 学生表');
query2.Open;
query2.First;
s:=0;
query1.Open;
query3.Open;
query4.Open;
（六）登录模块
1．设计原理
用户使用本系统前，先要进行身份的验证，填写用户名、密码、选择此用户的登陆权限。在文本框内填写信息，在下拉列表中选择相应内容，点击“确定”按钮可进行登录操作，如果用户表中存在用户名、密码、权限三项同时满足条件的数据，显示“'您已成功登录，欢迎使用本系统”对话框，并创建和显示主窗体;如果在用户表中查找不到一条三项同时符合的记录，则显示“您不是本系统的合法用户，请重新输入信息”对话框。用户根据它拥有的权限可以在主界面进行相应的操作，即系统管理员权限在主模块中可以进行所有的菜单的操作，包括系统管理学生管理、住宿管理、查询管理、门卫登记、寝室管理、统计以及菜单对应功能的快捷按钮，宿舍管理员权限在主菜单中可以进行除系统管理的其它所有功能及快捷按钮，学生权限在主模块中只能进行查询功能。填写过程中填写出错想重新填写，点击“取消”按钮，将用户名、密码、权限三项的内容清空，可重新填写在登录。放弃登录，点击“关闭”，登录界面关闭。
2．界面设计
图8-35 登录窗体布局
(1)点击组件板的standard项中的GroupBox , 并拖至登录窗体中，重复两次，分别建立GroupBox1和GroupBox2，并按上图布局位置摆放。并设置它们的caption属性值均为空。
(2)点击组件板standard 中的Label , 并拖至登录窗体中，重复四次，分别建立Lable1 、Lable2、Lable3和 Lable4，并按上图布局摆放。
(3)点击组件板中的ComboBox , 并拖至登录窗体中,建立ComboBox1并按上图布局摆放。
(4)点击组件板的Additional项中的BitBtn ，并拖至登录窗体中，重复三次，分别建立BitBtn1、BitBtn2、BitBtn3，并按上图布局摆放。
3．窗体主要的对象属性
窗体Form1的主要属性设置，如表8-15所示：
表8-15窗体主要属性设置
4．程序流程图
用户登录部分的程序流程图，如图8-36所示：
34
5．相关程序：
(1)用户的认证过程中，在“确定”按钮BitBtn1的OnClick事件处理程序中完成，代码如下：
procedure TForm1.BitBtn1Click(Sender: TObject);
var s:integer; //说明s是integer型的变量
begin
query1.SQL.Clear; //将控件query1内的SQL语句清空
query1.SQL.Add('select * from 用户表'); //将控件query1内的SQL语句增加操作“查询„用户表‟内的所有内容”
query1.Open;
query1.First;
36 //激活query1控件 //query1控件指向第一条记录 第六章 系统测试
工业设计实验报告模板
设计学院工业设计实验室实验报告
学年
班 级 姓 名
第_学期
学 号
课程名称 实验项目 实验 要求
《产品设计程序与方法》 用户研究
上课时间 任课教师
用户研究的首要目的是帮助企业定义产品的目标用户群、明确、细化产品概念，并通过对 用户的任务操作特性、知觉特征、认知心理特征的研究，使用户的实际需求成为产品设计的导 向，使您的产品更符合用户的习惯、经验和期待。 步骤 方法 访谈法（用户访谈、深度访谈） 背景资料问卷 验前问卷/访谈、观察法（典型任务操 情景实验 作） 有声思维、现场研究、验后回顾 单层问卷、多层问卷；纸质问卷、网 目的 目标用户定义； 用户特征设计客体特征的 背景知识积累 用户细分；用户特征描述； 定性研究；问卷设计基础；
前期用户调查
用户研究步 骤与方法
问卷调查
页问卷； 验前问卷、验后问卷；开放型问卷、 封闭型问卷 常见分析方法：单因素方差分析、描 述性统计、聚类分析、相关分析等数
获得量化数据， 支持定性和 定量分析
数据分析
理统计分析方法； 另：主观经验测量（常见于可用性测 试的分析） ；Noldus 操作任务分析仪、 眼动绩效分析仪； 任务模型；思维模型（知觉、认知特 性） 。
用户模型建立依据； 提出设 计简易和解决方法的依据
建立用户模型
分析结果整合， 指导可用性 测试和界面方案设计
1.用户研究的重点是建立用户模型； 用户研究重 点及难点 2.用户研究的难点是深入挖掘用户的任务操作特性、知觉特征、认知心理特征。
1. 该生的准备工作充分； 教师评语 2. 采用的用户研究方法可行； 3. 建立了用户的任务和思维模型。
设计学院工业设计实验室实验报告
学年 班 级 姓 名 第_ _学期 学 号
课程名称 实验项目 实验
《产品设计程序与方法》 方式研究
上课时间 任课教师
围绕产品概念研究满足概念的方式，还要优选出合理的方式。 要求 步骤 逐一研究 方式研究 步骤与方 法 整合研究结果 分析和综合法 提出综合性的解决方案 产品概念 方法 目的
技术研究、人因研究、材料研究、 分别为每个产品概念提 结构研究、色彩研究 出解决方案
优 选 出 最 合理 最 有价 值 优选方案 比较法 的方案 方式研究 重点及难 点 1.方式研究的重点是提出合理的综合性方案； 2.方式研究的难点是技术研究、人因研究、材料研究、结构研究、色彩研究。
1. 该生的准备工作充分； 教师评语 2. 采用的方式研究方法可行； 3. 提出了合理的综合性方案。
备注
设计学院工业设计实验室实验报告
学年 第_学期
班
级
姓
名
学
号
课程名称
《产品设计程序与
方法》
上课时间
实验项目 实验
形象研究
任课教师
围绕形象要求研究满足概念的形象，还要优选出有吸引力的造型方案。 要求 步骤 逐一研究 形象研究 步骤与方 法 整合研究结果 分析和综合法 提出有吸引力的造型方案 形象要求 方法 感性词汇、情绪板、形象坐 标、造型元素 目的 根据参照性产品提炼出 符合 要求的造型元素
优选出最合理最有吸引力的的 优选方案 比较法 造型方案 形象研究 重点及难 点 1.形象研究的重点是提出有吸引力的造型方案； 2.方式研究的难点是感性词汇、情绪板、形象坐标、造型元素。
1. 该生的准备工作充分； 教师评语 2. 采用的形象研究方法可行； 3. 提出了有吸引力的造型方案。
备注
设计学院工业设计实验室实验报告
学年 第_ _学期
班
级
姓
名
学
号
课程名称 实验项目 实验
《产品设计程序与方法》 展示方案
上课时间 任课教师
通过三维建模、渲染和制作展板充分展示设计方案。 要求 步骤 方法 目的
三维建模 展示方案 步骤与方 法 渲染方案
利用 Rhino，Pro/E 等软件
建立数字化三维模型
利用 Keyshot，Vray 等软件
渲染出逼真的效果图
制 作 出 能 够充 分 说明 设 制作展板 利用 Potoshop 等软件 计方案的展板 展示方案 重点及难 点 1.展示方案的重点是三维建模和制作展板； 2.方式研究的难点是三维建模和制作展板。
1. 该生的准备工作充分； 教师评语 2. 采用的展示方法可行； 3. 制作出了能够充分说明设计方案的展板。 备注 设计方案的三维效果图和展板如下页
设计方案的三维效果图和展板
设计工作总结报告模板
高标准基本农田建设项目
设
计
总
结
报
告
项目承担单位： 国土资源局
规划、施工设计单位：
编制日期：二0一七年十月
高标准基本农田建设项目
编制单位：
负责人：
复核人：
编制人：
设计总结报告 编制日期：二0一七年十月 目 录
一、项目区概况 ...................................................................................................................................... 1
1、地理位置与范围 . ........................................................................................................................... 1 2 、自然条件 ...................................................................................................................................... 1
2.1气候 ..................................................................... 1
2.2水文地质 ................................................................. 1
2.3地形地貌 ................................................................. 2
2.4土壤 ..................................................................... 2
2.5自然灾害 ................................................................. 2
二、设计任务及设计依据 ...................................................................................................................... 4
1、设计任务 . ....................................................................................................................................... 4
2、设计依据 . ....................................................................................................................................... 4
2.1有关法律法规政策 . ...................................................................................................................... 4
2.2行业技术标准 . .............................................................................................................................. 7
2.3相关基础资料 . .............................................................................................................................. 8
三、工程类型及数量 .............................................................................................................................. 9
1、土地平整 . ....................................................................................................................................... 9
2、灌溉与排水工程 . ........................................................................................................................... 9
3、田间道路工程 . ............................................................................................................................. 10 4 、农田防护与生态环境保持工程 ................................................................................................ 10
四、项目区投资结构状况 .................................................................................................................... 11
五、设计服务 ........................................................................................................................................ 12
1、施工前准备工作服务 . ................................................................................................................. 12
2、现场服务 . ..................................................................................................................................... 13
3、保密服务 . ..................................................................................................................................... 13
六、其他说明 ........................................................................................................................................ 13
七、工作总结 ........................................................................................................................................ 14
一、项目区概况
1、地理位置与范围
项目区位于 ，东经 ° ′ ″～ ° ′ ″，北纬 ° ′ ″～ ° ′ ″，涉及 镇和 镇，其中 镇涉及 村、 村、 村、 村、 村； 镇涉及 村。
2 、自然条件
2.1气候
项目区属亚热带季风气候，四季分明，气候温和，日照充足，雨量丰沛，无霜期长，严寒酷暑时间短。项目区日照充足，年平均气温在15.4℃左右，年均无霜期236天，冬季的最低气温一般为零下6～8℃，寒冷少雨，但严寒期不长，日平均气温低于零度的天数只有15天，连续低于零度的天数平均只有4～5天左右。
年均降雨天数150天，降雨量年均1531.4mm ，但时空分布不匀，季节变化明显，区域性差别大，降雨量集中于春、夏两季，各占全年降雨量的36%，4～6月为多雨期，12～次年2月为少雨期。受地形抬升扰动的影响，在西南部低山丘陵地区形成多雨区，年降水量达1800mm ，东南部一般为1526mm ，中部为1430－1470mm ，北部为1320－1370mm 。境内受亚热带季风气候影响，春季多东风，夏季多东南风，秋冬多偏北风。
2.2水文地质
项目区内地表径流时空分布与降水量基本一致。可供水资源由地表水、地下水和客水三部分组成，农田浇灌均以地表水为主。
项目区分布有水库2座（ 水库和 水库）、河流（大桥河）及自然沟渠，排水经各山沟流至沟渠后汇入大桥河，总的来说，整个项目内外围皆有相应的水源，但都缺少必要的引水、蓄水设施，导致项目灌溉相对缺水，亟待通过本次项目进行完善。项目区内现有排水设施是多数长期流水冲刷成的土沟，不规则，大多为自然排放，容易导致水土流失，部分已冲出基岩的除外。
2.3地形地貌
项目区属丘陵畈地，地面坡度在0－15度之间，地形走势无明显规律性。
2.4土壤
项目区土壤耕层深厚，一般在40cm 以上，质地轻壤至中壤，土质疏松，粒状结构，土色灰棕～黄棕，发育层次不明显，无新生体，仅有少数与岗地交接的地方，有乌枚子沉积。无石灰反应，土壤酸碱度呈中性，土酥绵软，宜耕期长，好犁好耙，土壤肥沃，代换量低，抗旱性强，有夜潮现象，是当前生产水平较高的土壤，抗逆性强，适种性广，利用率高，是目前的当家地，以种植水稻、莲藕、为主。
2.5自然灾害
对农业生产造成损害的天气主要有：春播育秧期的低温阴雨，
夏季暴雨渍涝，初秋干旱，秋季棉花收摘期阴雨和晚稻扬花期寒露风。根据相关资料分析，低温阴雨一般出现在三月中旬到四月下旬春播时期；渍涝灾害最早出现在5月，最迟出现在8月，一般发生在7月中下旬；春旱5年一遇，夏旱2年一遇，伏旱5年一遇，伏秋连旱4年一遇，秋旱7年一遇，秋冬连旱和冬旱10年一遇；4月连阴雨多于5月，主要集中在4月中下旬；大风多出现在春季。
项目区因天气造成的自然灾害最多是洪水和渍涝，其次是旱灾、虫灾、风灾、冻灾。造成渍涝的原因是连续阴雨，雨量变率大且不稳定，地势低等。
3、 社会经济条件
2011年 经济发展加快，总量提速增长。据初步核算，全区实现生产总值81.36亿元，按2010年可比价格计算，比上年增长16.1%。从三次产业看，第一产业完成增加值14.90亿元，增长1.8%；第二产业完成增加值35.77亿元，增长18.9%；第三产业完成增加值30.69亿元，增长19.1%。从构成来看，一、二、三产业占生产总值比重由2010年19.38:42.96:37.66变化为18.31:43.97:37.72，二、三产业仍然是推动全区经济发展的主要力量。城镇居民人均可支配收入达到15880元，农民人均纯收入达到6670元。
项目区涉及 镇和 镇，其中 镇涉及村、村、村、村、村； 镇涉及一个村， 村。项目区总共涉及到2个镇和，六个行政村。项目区人民安居乐业，生活正在走向富裕。各行政村基本情况如表2-1，
项目区内各村的社会经济情况统计表。
表2-1 项目区内各村的社会经济情况统计表
二、设计任务及设计依据
1、设计任务
根据项目区地形条件和田块划分方式，确定各田块的土地平整的方案与设计高程，设计坡降及平整工程量。根据规划作物的灌溉需求及水资源分析结果，确定项目区灌溉水源，设计项目区配套完善的灌排系统，做到旱能灌，涝能排，合理布设排灌系统，并结合各项目片地形、土壤特点确定各种水工建筑物技术等级、规格和数量，满足各项目片灌排渠系的输配水需求。合理布设田间道路系统，确定不同级别道路的标准、规格和工程量。农田防护工程设计及水土保持工程设计。
2、设计依据
2.1有关法律法规政策
（1）《中华人民共和国土地管理法》；
（2）《中华人民共和国土地管理法实施条例》；
（3）《基本农田保护条例》；
（4）《中华人民共和国水土保持法》；
（5）《中华人民共和国环境保护法》；
（6）国务院《关于推进社会主义新农村建设的若干意见》；
（7）《关于进一步加强土地开发整理管理工作的通知》（国土资发〔1998〕166号）；
（8）《关于切实做好耕地占补平衡工作的通知》（国土资发〔1999〕39号）；
（9）《关于土地开发整理工作有关问题的通知》（国土资发〔1999〕358号）；
（10）《关于印发土地开发整理项目资金管理暂行办法的通知》（国土资发〔2000〕282号）；
（11）《关于组织申报省投资土地开发整理项目有关问题的通知》（国土资厅发〔2001〕64号）；
（12）《国家投资土地开发整理项目管理暂行办法》（国土资发〔2000〕316号）；
（13）《关于适应新形势切实搞好土地开发整理有关工作的通知》（国土资发〔2006〕217号）；
（14）《关于进一步规范国家投资土地开发整理项目申报工作有关问题的通知》（国土资厅发〔2002〕68号）；
（15）《国家投资土地开发整理项目竣工验收暂行办法》（国土资发〔2003〕21号）；
（16）国土资源部《关于发布实施<全国土地整治规划（2011－2015年）>的通知》（国土资发〔2012〕55号）；
（17）《国家投资土地开发整理项目实施管理暂行办法》（国土资发〔2003〕122号）；
（18）《关于做好土地开发整理工权属管理工作的意见》（国土资发〔2003〕287号）；
（19）《土地开发整理若干意见》（国土资发〔2003〕363号）；
（20）《关于进一步规范国家投资土地开发整理项目报件的函》（国土资耕函〔2005〕010号）；
（21）《关于加强和改进土地开发整理工作的通知》（国土资发〔2005〕29号）；
（22）财政部 国土资源部《关于印发土地开发整理项目预算定额标准的通知》（财综[2011]128号）；
（23）省政府办公厅《关于印发<湖北省粮食主产区标准化基本农田建设规划>的通知》（鄂政办发〔2004〕89号）；
（24）《关于加强土地开发整理和耕地占补平衡管理工作的通
知》（国土资发[2000]36号）；
（25）《中共中央国务院关于切实加强农业基础建设进一步促进农业发展农民增收的若干意见》（2008中央1号文件）；
（26）湖北省国土资源厅《关于印发<湖北省土地开发整理整村推进工程管理暂行办法>的通知》（鄂土资发〔2009〕71号）；
（27）湖北省国土资源厅《关于印发<土地整治相关管理办法>的通知》（鄂土资发〔2011〕33号）。
2.2行业技术标准
1、《土地开发整理标准》（TD/T1011-1013-2000）；
2、《防洪标准》（GB 50201-94）；
3、《水利水电工程登记划分及洪水标准》（SL 252-2000）；
4、《农田灌溉水质标准》（TD/T1011-1013-2000）；
5、《工程测量规范》（GB 50026-93）；
6、《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）；
7、《建筑地基基础设计规范》（GBJ 7-89）；
8）《土地开发整理标准》（TD/T1011～1013-2000）；
9、《公路工程技术规范标准》（JTJ 001-97）；
10、《灌溉与排水工程设计规范》（GB/50288-99）；
11、《水土保持综合治理技术规范》（GB/T16453.1～16453.6-1996）；
12、《水利建设项目经济评价规范》（SL72-94）；
13、《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004）；
14、《节水灌溉技术标准》（SL207-98）；
15、《渠道防渗工程技术规范》（SL18-2004）；
16、《道路工程制图标准》（GB50162-92）；
17、《农田水利技术术语》（SL56-93）；
18、《湖北省基本农田土地整理项目规划标准》；
19、《湖北省基本农田土地整理项目工程设计标准》;
20、《高标准基本农田建设标准》（TD/T 1033-2012）;
21、《高标准农田建设标准》（NY/T 2148-2012）。
2.3相关基础资料
（1）《 土地利用总体规划(2006~2020年) 》；
（2）《 基本农田保护规划（1997-2010）》；
（3）《土地开发整理规划编制规程》（TD/T1011－2000）；
（4）《土地开发整理项目规划设计规范》（TD/T1012－2000）；
（5）《土地开发整理项目验收规程》（TD/T1013－2000）；
（6）《土地开发整理标准》（TD/T1011~1013－2000）；
（7）《水土保持综合治理技术规范》（GB/T16453.1～16453.6－1996）；
（8）《灌溉与排水工程设计规范》（GB/50288－99）；
（9）《水利水电工程制图标准》（SL73－95）；
（10）《农田排水工程技术规范》（SL/T4-1999）。
（11）项目区1：10000分幅地形图、土地利用现状图；
（12）项目区1：2000实测地形图；
（13）《 土地整治专项规划（2011~2020）》。
三、工程类型及数量
本项目包括土地平整、灌溉与排水、田间道路和农田防护林四项主要工程类型。
1、土地平整
本项目原规划设计
在实际施工过程中，由于环境、地质状况、村民的意见等众多因素的影响，部分工程发生了变更，其中取消；新增。
2、灌溉与排水工程
本项目原规划设计项目区共。
在施工过程中项目区所涉及到的灌溉与排水工程变更主要包括：各项灌溉与排水工程的型号与具体位置发生调整。规划设计变更时以更便利于当地农民的生产、生活为宗旨，坚持工程量不减少，工程质量不下降，工期不延长的情况下进行的，具体调整情况如下：
（1）新增；
（2）取消。
（3）调整
3、田间道路工程
本项目原规划设计。
在项目建设过程中，由于地质条件，村民意愿等因素，部分工程在修建过程中发生了位置的偏移，长度的增减，在坚持保护环境，便利村民的原则下，遵循工程量不减少，工程质量不下降，工期不延长，具体调整情况如下：
（1）新增
（2）取消。
（3）调整
4 、农田防护与生态环境保持工程
本项目原规划设计
在项目的施工过程中，根据村组意见进行由工程调整，主要变
更内容为：
（1）取消
（2）新增
（3）调整
四、项目区投资结构状况
本项目预算的组成包括工程施工费、设备购置费、其它费用(包括前期工作费、工程监理费、竣工验收费、业主管理费、拆迁补偿费) 、不可预见费等四部分。
项目经过财政投资评审后，本项目预算总投资为 万元（折合平均每亩投资 元/亩）。具体投资去向如下：
（1）原规划设计中，工程施工费 万元，占总投资的 % (其中土地平整工程施工费 万元，占工程施工费的 %；灌溉与排水工程施工费 万元，占工程施工费的 %；田间道路工程施工费 万元，占工程施工费的 %；农田防护与生态环境保持工程 万元，占工程施工费的 %)。
变更的过程中，根据当地群众的要求，在当地政府的确认下，土地平整工程变更为 万元，比原规划增加了 万元；变更中减少资金 万元，新增资金 万元，该单项工程变更调整比例为 %。灌溉与排水工程由原设计工程施工费变更为 万元，比原规划减少了 万元；变更中减少资金 万元，新增资金 万元，该单项工程变更调整比例为 %。
田间道路工程变更为 万元，比原规划增加 万元；变更中减少资金 万元，新增资金 万元，该单项工程变更调整比例为 %。农田防护与生态环境保持工程变更为 万元，比原规划增加 万元；变更中减少资金 万元，新增资金 万元，该单项工程变更调整比例为 %。
（2）原规划设计中，设备费 万元，占总投资的 %；变更的过程中，在当地群众的要求和当地政府的确认下，取消规划设计中的泵站，相应地取消项目的设备费，该项费用变成了项目工程施工费的支出，变更后的设备费为 万元。
（3）原规划设计中，其他费用 万元，占总投资的 %（其中前期工作费 万元，占其他费用的 %；其中工程监理费 万元，占占其他费用的 %；竣工验收费 万元，占占其他费用的 %；业主管理费 万元，占其他费用的 %）；变更过程中，该项费用未发生变化。
（4）原规划设计中，不可预见费 万元，占总投资的2.91%。在工程施工过程中，因各种不可预见的因素，该项费用变成了项目工程施工费的支出，变更后，不可预见费为 万元。
五、设计服务
1、施工前准备工作服务
设计单位应该按照省厅规定的相关技术要求和时间要求完成规划施工设计和预算编制工作，并在省厅审查通过后，根据现场踏勘及征求意见情况和国土局有关要求对原有规划施工设计图进行调整并完成施工阶段的标段划分，并将设计成果编制成册。
招标过程中配合招标单位进行现场答疑，在施工前参与甲方组织的有监理、施工单位共同进行的施工图纸会审，对施工设计中不完善的地方进行变更设计。
2、现场服务
(1)设计单位将指定一名具有相应资质的技术人员作为工程现场的总代表，负责协议范围内的总的技术指导，并与承担单位总代表一起解决与协议有关的技术和其他问题；但是双方总代表均无权修改协议。
(2)设计单位将对技术文件、图纸给出详细说明、并答复和解决协议范围内由承担单位提出的技术问题。
(3)设计单位的技术人员在现场工作中发选施工单位工作失误时，将以书面形式通知承担单位并进行相应的修改。
3、保密服务
设计单位将严格保护对方的知识产权，未经对方同意，不会将对方的资料及文件擅自修改、复制或向第三方转让或用于其他的项目。
六、其他说明
（1）主要按财政部 国土资源部《关于印发土地开发整理项目预算定额标准的通知》（财综[2011]128号）编制；
（2）本预算材料价格表中的主材料价格采用《 造价信息》
（2012.6总第82期）的预算价格，辅材价格一般采用 及 周边地区正在施工的土地整理项目的材料价格。
七、工作总结
本项目区乃是结合“两型社会”的要求，改造低产田，建立高标准农田田园格局。形成“田成方、树成行、路相通、渠相连、灌得进、排得出、村庄布局整齐划一”的社会主义新农村。通过本项目的整理可以加速发展农村经济，进一步调整和优化农村产业结构，推进现代农业建设，强化社会主义新农村建设的产业支撑。
本项目规划设计是在《中共中央国务院关于切实加强农业基础建设进一步促进农业发展农民增收的若干意见》（2008中央1号文件）及国土资源部《关于发布实施<全国土地整治规划（2011－2015年）>的通知》（国土资发〔2012〕55号）文件精神指导下进行的，是以贯彻落实科学发展观，以经济、社会和生态效益相协调为目标，实现耕地总量动态平衡，使土地资源得到充分、合理、高效可持续利用，将形成一整套结构合理、良性循环的农业生态系统。因而深受广大干部和群众的拥护和支持。
但由于规划设计时间较紧加上测量工作不到位，在实施过程中，不可避免出现一定程度的工程设计变更，当然设计变更是在规划内容和工作量不减少，投资规模不突破，设计方案更优化，工程实施更方便，干部群众满意的前提下进行的。
通过本次设计，我们深深地体会到，现场踏勘越细致，设计时
间有保障，出现的变更就越少。建议今后类似项目测量、规划、设计应保证充分的时间，以提供完整切合实际又符合规范要求的施工图纸，使设计工作更加完善。
单位名称 0一七年十月 二
设计报告模板
课 程 设 计 报 告
学生姓名:
学 院: 班 级: 题 目:
学 号： 单片机系统设计 --八路抢答器(你所设计的题目)
职称:
2015年9月16日
摘 要
本系统为由飞思卡尔K60单片机控制模块、姿态采集模块、风力摆模块、液
晶显示模块、人机交互系统以及风力摆机械结构组成的闭环控制系统。MPU6050采集风力摆姿态角，单片机处理姿态角数据后通过PID精确算法调节直流风机以控制风力摆。本系统实现了风力摆在仅受直流风机为动力控制下快速起摆、画线、恢复静止的功能，并能准确画圆，且受风力影响后能够快速恢复画圆状态，具有很好的鲁棒性。另外，本系统具有良好的人机交互界面，各参数及测试模式可由按键输入并通过液晶显示，智能性好，反应速度快。
关键词：K60； PID控制；MPU6050；风力摆
目 录
0 前言............................................................................................................................ 1
1 系统方案.................................................................................................................... 1
1.1 风力摆运动控制方案的论证与选择.............................................................. 1
1.2 系统控制模块的论证与选择.......................................................................... 2
1.3 角度测量方案的论证与选择.......................................................................... 2
1.4 电源模块的论证与选择.................................................................................. 3
1.5 控制算法的论证与选择.................................................................................. 3
2 系统理论分析与计算................................................................................................ 3
2.1 风力摆状态的测量与计算.............................................................................. 3
2.2 风力摆运动控制的分析.................................................................................. 4
2.3控制算法分析................................................................................................... 4
3 电路与程序设计........................................................................................................ 4
3.1电路的设计....................................................................................................... 5
3.1.1 控制模块................................................................................................ 5
3.1.2 光电隔离电路的设计............................................................................ 5
3.1.3 风机驱动电路设计................................................................................ 5
3.1.4 电源模块设计........................................................................................ 6
3.2程序的设计....................................................................................................... 6
4 测试方案与测试结果................................................................................................ 7
4.1 测试方案.......................................................................................................... 7
4.2 测试条件与仪器.............................................................................................. 7
4.3 测试结果及分析.............................................................................................. 7
4.4 测试分析与结论.............................................................................................. 8
结论.............................................................................................. 错误！未定义书签。
参考文献........................................................................................................................ 9
附录1 电路原理图....................................................................................................... 9
附录2 程序源代码....................................................................................................... 9
0 前言
本设计的任务是设计一个风力摆测控系统。在一个长约60cm~70cm的细管上端用万向节固定在支架上，下方悬挂一组（2~4只）直流风机，构成一风力摆；风力摆上安装一向下的激光笔，静止时，激光笔的下端距地面不超过20cm；设计一个测控系统，控制驱动各风机使风力摆按照一定规律运动，激光笔在地面画出要求的轨迹。
1 系统方案
本风力摆控制系统主要包括单片机控制模块、电源模块、姿态采集模块、风力摆模块、液晶显示模块、人机交互系统以及风力摆机械结构组成。风力摆由万向节连接铁杆再连接风机组成。位于铁杆最下方的姿态采集模块不断采集风力摆当前姿态角，并返回单片机。单片机控制液晶显示姿态角数据并处理数据后通过控制PWM波占空比控制风机转速，实现对风力摆的控制。本系统结构框图如图1所示，上述各模块的方案论证如下。
图1 系统整体结构框图
1.1 风力摆运动控制方案的论证与选择
方案一：采用2只直流风机作为动力系统。采用2只风机并排同向而立，分别位于摆杆两侧，通过控制风机转速控制风力摆使激光笔画线画圆。此方案风力摆负载轻，但风力摆摆动过程中状态微调和快速静止不易实现。
方案二：采用3只直流风机作为动力系统。三只风机为等边三角形三边，相背而立，互成120°夹角。此方案相对于方案二在控制风力摆转动过程中状态微调方面有提升，但自成三角形，相邻两风机夹角过大，依旧不利于精确控制风力摆状态。
方案三：采用4只直流风机作为动力系统。四只风机取一边靠于摆杆，朝向成顺时针排列，通过控制四只风机转速控制风力摆当前状态。此方案风力摆负载最重，但对于控制风力摆状态最为精确，且动力最足。
综合上述比较，考虑系统的快速工作以及精确控制，本系统采用方案三。
1.2 系统控制模块的论证与选择
市面上单片机的种类有很多，结合设计者所学、所用，可选择的方案有以下几种： 方案一：采用STC89C52单片机。51单片机价格便宜，技术成熟，应用广泛，但是功能单一，片内资源较少，如果系统需要多路定时以及多路PWM脉宽控制功能，造成IO口不足现象发生，就必须用多个51单片机完成设计了，另外51 单片机需要仿真器来实现软硬件调试，较为烦琐。
方案二：采用MSP430单片机。该单片机功耗低，I/O资源丰富，自带AD采集功能和快速PWM、相位修正PWM功能，运行速度较快驱动能力强。可在线仿真调试，大大简化了系统开发调试的复杂度。
方案三：采用飞思卡尔单片机。freescale系列单片机具有的MCU种类是最多的，具有多种系统时钟模块、多种通讯模块接口、可靠性高、抗干扰能力强、低功耗等特点，只需要配置端口数据寄存器、端口数据方向寄存器这两个寄存器就可以方便使用。具有全静态的“等待”和“停止”两种模式，从总体上降低功耗。
综合以上论述，根据本题的要求和设计者的学习情况，本设计选择方案三。
1.3 角度测量方案的论证与选择
风力摆运动的控制中角度的测量是整个方案设计的关键，按照设计要求，风力摆需要达到任意角度，这需要对摆臂的角度有精确的测量，才能更好的实现控制驱动各风机使风力摆按照一定规律运动。
方案一：只测量风力摆关于静止状态时的偏转角。采用二维平面内角位移传感器测量风力摆转动时关于静止状态时的偏转角，通过控制该偏转角实现对流风机的控制。该方案软件处理繁琐，且二维平面内的角位移传感器不利于测量风力摆的空间位置，不利于实现对风力摆的精确控制。
方案二：选用双轴倾角传感器模块LE-60-OEMLE-60-OEM，测量重力加速度变化，转为倾角变化，可测量双向。具有稳定性高、低功耗、结构简单等优点。
响应速度为5Hz。它可以测量平衡板与水平方向的夹角，x，y方向可以测，但z轴不可测。且操作复杂，软件处理难度大。
方案三：采用三维角度传感器。用三维角度传感器时刻测量风力摆当前姿态，通过处理采集的姿态角数据控制风机带动风力摆运动。此方案可精确测量风力摆当前姿态，实现对风力摆的精确控制。
综合比较以上两个方案，本系统选择方案三。
1.4 电源模块的论证与选择
方案一：采用干电池直接供电，优点电流大、使用方便，缺点重量太沉，应用数量较多。这样供电比较简单；但是由于电动机启动瞬间电流很大，而且PWM 驱动的电动机电流波动较大，会造成电压不稳、有毛刺等干扰，严重时可能造成单片机系统掉电，缺点十分明显
方案二：采用锂电池组分路供电，可提供需要电流，重量很轻，各个单元部分经2940电源模块分别供电，电路稳定可靠。这样做法虽然不如单电源方便灵活，但可将电动机驱动所造成的干扰完全消除，进一步提高系统稳定性。
经比较，本设计选择方案二，其中一组经LM2940转换后给单片机、传感器等模块使用。
1.5 控制算法的论证与选择
方案一：采用模糊控制算法，模糊控制有许多良好的特性，它不需要事先知道对象的数学模型，具有系统响应快、超调小、过渡过程时间短等优点，但编程复杂，数据处理量大。
方案二：采用PID算法，按比例、积分、微分的函数关系，进行运算，将其运算结果用以输出控制。优点是控制精度高，且算法简单明了。对于本系统的控制已足够精确，节约了单片机的资源和运算时间。
综合比较以上两个方案，本系统选择方案二。
2 系统理论分析与计算
2.1 风力摆状态的测量与计算
采用高精度的陀螺加速度计MPU6050不断采集风力摆姿态角数据。 MPU6050集成了3轴MEMS陀螺仪，3轴 MEMS加速度计，以及一个可扩展的数字运动处理器DMP。MPU6050和所有设备寄存器之间的通信采用400kHz的I2C接口，实现高速通信。且内置的可编程卡尔曼滤波器，采用最优化自回归数据处理算法精确测量风力摆当前姿态角。 MPU6050对陀螺仪和加速度计分别用了三个16位的 ADC，将其测量的模拟量转化为可输出的数字量，通过DMP处理器读取测量数据然后通过串口输出。
2.2 风力摆运动控制的分析
风力摆采用4只30W的直流风机为动力驱动系统。姿态采集模块实时地采集风力摆当前的姿态角度，通过单片机的I/O口传给单片机进行处理。单片机处理姿态角信息，通过调节输出PWM的占空比，控制四只风机的工作状态，从而实现对风力摆的控制。
2.3控制算法分析
本设计的控制采用PID控制算法来控制风机转动的速度。PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。
风机开始工作后，姿态采集模块不断采集当前风力摆姿态角状态，并与之前的状态比较，使得风力摆的运动状态逐渐趋向于平稳。PID算法控制器由舵机转动角度比例P、角度误差积分I和角度微分D组成。
其输入e（t）与输出U（t）的关系是：
（1）
它的传递函数为：
（2）
风力摆转动角度比例P：对风力摆角速度进行比例调整，即对舵机转动速度调整。比例越大，调节速度越快。但不能过大，过大可能造成四风机因工作状态突变而是摆杆不稳定。
角度误差积分I：使系统消除稳态误差，提高无差度。加入积分调节可使系统稳定性下降，动态响应变慢。本系统追求更快更稳完成对风力摆的控制，因此，本系统对积分调节的需要就非常弱。即保证在不需要时系统不会受到影响。
角度微分D：微分作用反映风力摆角度的变化率，即角速度。具有预见性，能预见偏差变化的趋势因此能产生超前的控制作用，在偏差还没有形成之前，已被微分调节作用消除。因此，可以改善系统的动态性能。在微分时间选择合适情况下，减少调节时间。 3 电路与程序设计
综合以上论述，本文设计的系统以飞思卡尔单片机K60为控制核心，以陀螺仪对风
力摆摆动角度进行测量，用4只直流风机为动力驱动部分，采用PID控制算法来控制风机转动的速度，最终实现风力摆的测控系统。
3.1电路的设计
3.1.1 控制模块
K60系列MCU具有IEEE1588以太网、全速和高速USB2.0 OTG、硬件解码能力和干预发现能力。芯片从带有256KBflash的100引脚的LQFP封装到1MBflash的256引脚的MAPBGA封装，具有丰富的电路、通信、定时器和控制外围电路。高容量的K60系列带有一个可选择的单精度浮点处理单元、NAND控制单元和DRAM控制器。
3.1.2 光电隔离电路的设计
光电耦合器（简称光耦）是开关电源电路中常用的器件。光电耦合器分为两种：一种为非线性光耦，另一种为线性光耦。光耦合器的增益被称为晶体管输出器件的电流传输比 (CTR)，其定义是光电晶体管集电极电流与LED正向电流的比率(ICE/IF)。光电晶体管集电极电流与VCE有关，即集电极和发射极之间的电压。本设计采用的2630光耦应用电路如图2所示。
图2 光电隔离电路原理图
3.1.3 风机驱动电路设计
本设计中风机的驱动电路如图3所示，利用三极管的开关状态控制继电器，从而实现对风机转动与停止状态的控制。
图3 风机驱动电路原理图
3.1.4 电源模块设计
电源模块采用LM2940稳压，将电池提供7.7V电压稳到5V电压，为各个单元电路提供直流稳定电压，以保证其正常工作。电路原理图如图4所示。
图4 电源模块原理图
3.2程序的设计
本系统采用三个独立按键输入各参数及测试模式，系统开机启动进入系统初始化界面，按下指定按键后进入菜单选择界面，菜单选择界面有6个功能：分别对应题目基本要求和发挥部分6点，通过按键可以选择进入相应的功能，功能执行完毕后系统回到菜单选择界面，继续等待按键输入执行相应的功能。
4 测试方案与测试结果
4.1 测试方案
1、硬件测试
测量稳压电路输出电压是否为稳定需要电压输出；观察风力摆摆动的角度。
2、软件仿真测试
通过无线串口软件看无线是否正常工作。
3、硬件软件联调
将程序下载到单片机内与硬件结合看是否正常工作。
4.2 测试条件与仪器
测试条件：检查多次，仿真电路和硬件电路必须与系统原理图完全相同，并且检查无误，硬件电路保证无虚焊。
测试仪器：量角器，示波器，数字万用表，指针式万用表，信号源。
4.3 测试结果及分析
1、风力摆画长于50cm直线
驱动风力摆工作，使激光笔稳定地在地面画出一条长度不短于50cm的直线段，来回五次，记录其由静止至开始自由摆时间及最大偏差距离。测试结果如表1所示。
表1 风力摆画长于50cm直线测试结果
2、风力摆画30~60cm间长度直线
设置风力摆画线长度，驱动风力摆工作，记录其由静止至开始自由摆时间及在画不同长度直线时的最大偏差距离。测试结果如表2所示。
表2 风力摆画30cm~60cm直线测试结果
3、风力摆画不同角度直线
设置风力摆自由摆时角度，驱动风力摆工作，记录其由静止至开始自由摆时间及在画不同角度直线时的最大偏差距离。测试结果如表3 所示。
表3 风力摆画不同角度直线测试结果
4、风力摆恢复静止测试
将风力摆拉起一定角度放开，驱动风力摆工作，测试风力摆制动达到静止状态所用时间。测试结果如表4 所示。
4.4 测试分析与结论
根据上述测试数据，可以得出以下结论：
1、驱动风力摆工作，激光笔稳定地在地面画出一条长度不短于50cm的直线段，来回五次，满足时间要求及最大偏差距离。实现基本要求第一部分。
2、设置风力摆画线长度，驱动风力摆工作，其由静止至稳定摆动的时间及在画不同长度直线时的最大偏差距离小于2.5cm。实现基本要求第二部分。
3、设置风力摆画线长度，驱动风力摆工作，其由静止至稳定摆动的时间符合要求，时间和最大偏差角度基本达标。基本实现第三部分。
4、将风力摆拉起一定角度放开，驱动风力摆工作，系统在规定事件内不能达到完全静止，未能实现基础要求第四部分。
结论
本文设计了风力摆测控系统，实现了设计要求中的全部基本要求和发挥部分的部分要求。
参考文献
[1]周兴华.手把手教你学AVR单片机C程序设计. 北京航空航天大学出版 [2]谭浩强. C语言程序设计(第二版). 北京：清华大学出版社
[3]李珍．袁秀英．单片机习题与应用教程．北京： 航空航天大学出版社 [4]黄智伟．全国大学生电子设计竞赛系统设计．北京： 航空航天大学出版社 [5]全国大学生电子设计设计竞赛组委员会.全国大学生电子设计竞赛训练教程[M].北京电子工业出版社
[6]赵负图，传感器集成电路手册，第一版，化学工业出版社
附录1 电路原理图
附录2 程序源代码
设计报告模板2014-3
*******************
实践教学
*******************
****大学
计算机与通信学院
2014年春季学期
课程设计
题 目：***** 管理系统 专业班级： 姓 名： 学 号： **** 指导教师： 李聪 成 绩：
*****管理系统
摘 要
对所完成的系统所完成的功能，采用的方法或过程，以及该系统的意义等进行简要的描述，200个字左右,宋体小四号字，行间距1.5倍
关键词：5个，关键字之间用逗号分隔，最后一个关键字之后不加任何标点符号，宋体小四号字
目 录
1题目要求 ................................................................................................................................................................ 1 2需求分析 ................................................................................................................................................................ 1
2.1 产品需求概述 ........................................................................................................................................... 1
2.1.1 功能简介 ....................................................................................................................................... 1 2.1.2 运行环境 ....................................................................................................................................... 1 2.1.3 限制条件（可选） ....................................................................................................................... 1 2.2 功能需求 ................................................................................................................................................... 1
2.2.1功能1 ............................................................................................................................................. 1 2.2.2 功能N ............................................................................................................................................ 2 2.2.3 不支持的功能 ............................................................................................................................... 2 2.3 数据描述 ................................................................................................................................................... 2 2.4 性能需求（可选） ................................................................................................................................... 2 3概要设计 ................................................................................................................................................................ 2
3.1 系统体系结构图 ....................................................................................................................................... 3
3.1.1 模块描述 ....................................................................................................................................... 3
4详细设计 ................................................................................................................................................................ 4
4.1 系统主要函数说明 ................................................................................................................................... 4
4.1.1 函数1 ............................................................................................................................................ 4 4.1.2 函数2 ............................................................................................................................................ 5 4.1.n 函数n ............................................................................................................................................ 5
5系统测试 ................................................................................................................................................................ 5 6总结 ........................................................................................................................................................................ 5 参考文献 ................................................................................................................................................................... 7 致 谢 ....................................................................................................................................................................... 8 附录 ........................................................................................................................................................................... 9
1题目要求
对题目所要完成的工作做一个简单的描述
2需求分析
2.1 产品需求概述
2.1.1 功能简介
对产品的基本功能做一个简介，包括： 1.本产品的开发意图、应用目标及作用范围。
2．概略介绍了产品所具有的主要功能。可以用列表的方法给出，也可以用图形表示主要的需求分组以及它们之间的联系，例如数据流程图的顶层图 2.1.2 运行环境
1.硬件环境：
【详细列出本软件运行时所必须的最低硬件配置、推荐硬件配置(如主机、显示器、外部设备等)以及其它特殊设备。】
2.软件环境：
【如操作系统、网络软件、数据库系统以及其它特殊软件要求。】 2.1.3 限制条件（可选）
【说明本软件在实现时所必须满足的条件和所受的限制，并给出相应的原因。
必须满足的条件包括输入数据的范围以及格式。
所受的限制包括软件环境、硬件环境等方面的内容。例如：必须使用或者避免的特定技术、工具、编程语言和数据库；企业策略、政府法规或工业标准；硬件限制，例如定时需求或存储器限制；经费限制、开发期限；项目对外部因素存在的依赖。例如其它项目开发的组件。等等】
2.2 功能需求
功能需求描述系统特性，即产品所提供的主要服务。 2.2.1功能1
【细化由功能划分所生成的各部分的内容，包括下列内容：
对此功能的详细描述,包括：本功能的输入信息、详细的系统响应，输出信
息等等。】
。。。。。。。
2.2.2 功能N
。。。。。。
2.2.3 不支持的功能
【列出本软件所不支持的各项功能以及相应的原因。此部分内容务必详细准确、无二义性，以作为将来验收和测试的标准。】
2.3 数据描述
【说明本产品的输入、输出数据及数据管理能力方面的要求（处理量、数据量）。描述的方式跟分析模型相关。例如：
输入输出数据的类型及格式。
数据库描述(可选)：根据系统的总目标和范围，定义数据库的逻辑特性及物理特性。
数据流图；从数据传递和加工的角度描述的数据流图，此数据流图不包含任何有关实现的内容，只是从最上层对有关内容加以描述。数据流图的表述形式参见软件工程中的有关规定。
数据词典：对于数据流图中出现所有被命名的图形元素在数据词典中作为一个词条加以定义，使得每一个图形元素的名字都有一个确切的解释。】
2.4 性能需求（可选）
【阐述了不同的应用领域对产品性能的需求，并解释它们的原理以帮助开发人员作出合理的设计选择。这些性能需求例如：
数据精确度：根据实际情况，确定软件最终输出数据(包括传输中)的数据精确度。
时间特性：说明开发的软件在响应时间、更新处理时间、数据转换与传输时间、运行时间等方面所需达到的时间特性。
相互合作的用户数或者所支持的操作；
容量需求，例如存储器和磁盘容量的需求或者存储在数据库中表的最大行数 等等】
3概要设计
软件概要设计是从总体上把握系统设计框架，他包括模块划分、处理流程和接口设计，概要设计说明书对上述内容作了总体描述，体现了用户需求与应用系统实现之间的关系，在设计过程中起到了提纲挈领的作用。 宾馆客房管理系统功能模块图 如图1所示：
3.1 系统体系结构图
本部分对系统需要实现的功能进行模块化，并给出模块和模块之间的关系，需要使用流程图来对系统的整体结构进行描述，例如下图
图1.系统体系结构图 3.1.1 模块描述
对体系结构图中所出现的模块进行详细的描述，例如： 模块1： 内网门户
模块2： 外网门户
4详细设计
4.1 系统主要函数说明
4.1.1 函数1 【功能】
简要描述函数的功能 【参数】
列出此函数的各输入项，说明其类型、名称、含义、取值范围等 【返回值】
列出此函数的各输出项，说明其类型、名称、含义、取值范围等 【算法描述】
用程序描述语言描述此函数的处理过程、算法逻辑。对于逻辑比较简单的函数，可以概括地说一下算法。
4.1.2 函数2 。。。。 4.1.n 函数n 。。。。
5系统测试
5.1欢迎界面
5.2录入教师信息
运行结果
....... 6总结
不少于500字，宋体小四，首行缩进2字符，行间距1.5倍
参考文献
[1] 作者姓名.文献名称[文献类别标示].出版社,出版日期
致 谢
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附录：
源程序
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