計算機微機監(jiān)控論文
微機監(jiān)控(SCADA)系統(tǒng)是融計算機、圖象顯示、通訊技術為一體,完成對生產(chǎn)過程的監(jiān)視、控制、管理的新技術。下面是學習啦小編為大家整理的計算機微機監(jiān)控論文，供大家參考。
計算機微機監(jiān)控論文篇一
非計算機專業(yè)微機原理與應用教學探索
【摘 要】 微機原理與應用是理工科非計算機專業(yè)學生重要的基礎課程。然而由于該課程信息量大，學習必須具備一定的基礎，對于非計算機專業(yè)的學生學習存在較大困難。針對在上述教學過程中存在的問題和困難，考慮到非計算機專業(yè)學生的特點，我們在教學實踐過程中提出必要的改進措施，進行了重要的教學探索。
【關鍵詞】 微機原理與應用;教學改革;教學探索;非計算機專業(yè)
【中圖分類號】G64.23 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2015)20-000-02
自1971年美國Intel公司推出了第一代微型處理器以來，以微處理器為核心的微型計算機便以其執(zhí)行結果精確、處理速度快捷、小型、廉價、可靠性高、靈活性大等特點迅速進入社會各個領域，且技術不斷更新、產(chǎn)品不斷換代，先后經(jīng)歷了80286、80386、80486乃至Pentium，酷睿微處理器芯片階段。如今的微型計算機產(chǎn)品無論從運算速度、多媒體功能、軟硬件支持性以及易用性方面都比早期產(chǎn)品有了很大的飛躍，便攜式計算機更是以小巧、輕便、無線聯(lián)網(wǎng)等優(yōu)勢正以高速發(fā)展的態(tài)勢深入到我們生活和工作的各個領域。因此，為了培養(yǎng)具有適應能力強，綜合素質高，創(chuàng)新水平一流的大學生，非常有必要將微機原理與應用課程作為理工科非計算機專業(yè)學生重要的基礎課程進行學習[1]。
微型計算機技術發(fā)展非?？?，該技術已廣泛滲透到社會生產(chǎn)、生活的各個領域。通過本課程的學習不僅可以使學生掌握計算機原理及應用的知識，更能啟發(fā)學生對先進科技的向往，激發(fā)創(chuàng)新意識，推動對新知識的學習，培養(yǎng)自學能力，鍛煉動手實踐的本領。本課程以Intel8086/8088為例，重點講授16位機的硬件組成、CPU結構、指令系統(tǒng)、匯編語言，存儲器組成、輸入/輸出技術及中斷系統(tǒng)[2]。對非計算機專業(yè)的本科學生來講，微型計算機原理與技術是一門學習難度較大的課程，同時相對于教師來講，教學難度也非常大。該課程所涉及的基礎知識和課程繁多，比如《數(shù)字電路》、《模擬電路》，《匯編語言》等，知識基礎性強，比較抽象難于直觀理解。不僅需要理解的內(nèi)容比較多，需要識記的內(nèi)容也比較多。非計算機專業(yè)的學生，由于并不具備計算機專業(yè)基礎，且很多專業(yè)詞匯很難理解，這就使得學生學習起來興趣不足，學習比較困難。教師在教授該課程時，如果采用傳統(tǒng)的教學模型，會造成很多的教學困難。以往關于該課程教學方面的探索也大多集中在計算機相關專業(yè)領域[3，4，5]。因此，需要積極的改革現(xiàn)有的教學方式和方法，探索新的教學模式，使非計算機專業(yè)的學生能夠更好的學習和掌握《微型計算機原理與應用》課程。
1 教學內(nèi)容改革
1.1優(yōu)化教學內(nèi)容
現(xiàn)在市面上常見的微機原理與應用教材，大多是針對計算機專業(yè)的學生進行編寫設計的。然而，非計算機專業(yè)中的計算機教育，無論是教學目的，內(nèi)容，教學體系，還是組織，教學方法等各方面都與計算機專業(yè)有很大的不同，絕不能照搬計算機專業(yè)的模式和做法[1]。對于非計算機專業(yè)的學生而言，學習該課程，不能像計算機專業(yè)的學生那樣學習的那么全面和深入。而是要針對非計算機學生發(fā)展的需要，突出重點，注重基礎。例如，通過教學實踐，我們發(fā)現(xiàn)計算機專業(yè)的學生在學習該課程的時候，基礎知識可以講解的不多，直接進入8086/8088CPU的學習，但是對于非計算機專業(yè)的學生，這種安排就不適用。在學習8086/8088CPU以及后續(xù)知識之前，應該對計算機基礎知識進行補充學習。因此，我們在講授8086/8088CPU的相關知識之前，首先補充講解了計算機的發(fā)展和基礎知識，以及計算機的數(shù)制和邏輯電路以及加減法電路，還詳細講解了計算機的基本組成電路并通過設計模型機講解了計算機的基本工作原理。通過增加以上知識的學習，使得非計算機專業(yè)的學生在學習8086/8088CPU以及后續(xù)知識的時候，變得相對比較容易理解和接受，易于教師的講解和學生的理解。
微型計算機原理與應用課程中涉及到匯編語言的學習。匯編語言是計算機專業(yè)的專業(yè)基礎課程，也是電子、通信及自動控制等相關專業(yè)計算機技術課程的內(nèi)容。匯編語言是一門重要的程序設計語言，但是同時學習難度也非常大[8]。我們在教學過程中安排了兩章的內(nèi)容學習匯編語言，在學習匯編語言編程之前學習了大量的8086/8088指令系統(tǒng)，以及匯編指令，同時結合上機實驗學習，并且與計算機高級語言，比如C語言進行比較學習。教學實踐證明，通過這種方式可以使非計算機專業(yè)的學生較好的學習匯編語言以及編程。
1.2增加實驗操作內(nèi)容
微機原理與應用是一門涉及知識面比較廣，理論性非常強的課程。以往的教學中，基本靠教師課堂的講授的方式學習這門課程。如果單純依靠傳統(tǒng)的教學模型，學生很難很好的掌握這一課程。隨著教學的深入，學生的學習動力和興趣必然會下降。因此，這就需要教師及時的調(diào)整教學方式，增加實驗操作，引導學生動手學習。這樣不僅增強了學生的動手能力，而且還增強的學生在實驗過程中的成就感，學習的動力和興趣就會自然的增加。在實際的教學中，我們采取軟件和硬件相結合的教學方式。首先，在軟件上，引入多媒體教學軟件，通過多媒體教學軟件的模擬，可以使學生很形象的理解微型計算機基本知識和基本工作原理，使得這門理論性強的課程變的生動形象。其次，在硬件上，我們引入教學模型機，通過操作模型機，讓非計算機專業(yè)的學生能夠深刻的理解和掌握計算機基本的工作原理，課堂上講授的內(nèi)容不再是枯燥的理論，而是變成現(xiàn)實的技術，可以操控的理論知識。
1.3建立網(wǎng)絡教學平臺
現(xiàn)代的大學生，手機，電腦等已經(jīng)成了生活必需品，生活學習中已經(jīng)離不開網(wǎng)絡，越來越多的大學生通過網(wǎng)絡溝通、交流、學習。微機原理與應用課程與多媒體網(wǎng)絡聯(lián)系非常緊密，因此更需要更好的利用網(wǎng)絡平臺實現(xiàn)高效的教學和學習。然而，我國高校網(wǎng)絡教學平臺相對比較落后，大多沒有系統(tǒng)化的網(wǎng)絡教學平臺。
所以，我們還將建立網(wǎng)絡教學平臺，將課堂上講解使用的課件，動畫演示的內(nèi)容，放到網(wǎng)絡上面，方便學生課下討論和學習。另外，通過網(wǎng)絡教學平臺，還可以實現(xiàn)師生互動。教師不僅可以及時解答該課程學生的問題和疑惑，而且能夠及時的得到學生反饋的信息，調(diào)整教學思路，更好的完成教學工作。建立網(wǎng)絡教學平臺可以豐富教學模式，讓學生更為方便快捷的隨時隨地進行學習，還可以讓更多的老師和學生共享教學資源 2 教學方法的探索
教學方法是教師和學生為了實現(xiàn)共同的教學目標，完成共同的學習任務，在教學過程中運用的方式與手段的總稱。國內(nèi)常見的教學方法有講授法，討論法，演示法，練習法，任務驅動法等，而國外常見的教學方法有，巴班斯基的教學方法，拉斯卡的教學方法，威斯頓和格蘭頓的教學方法[6]。
作者認為，針對不同的教學內(nèi)容，不同的教學對象(學生)，應該靈活使用適合的教學方法。傳統(tǒng)的講授法不適用非計算專業(yè)的學生學習微型計算機原理與應用課程。對于每一小節(jié)的內(nèi)容，應靈活使用各種教學方法，而不是將一兩種方法一成不變的應用始終。例如，在講授8086/8088微處理器的內(nèi)部構造時，適合采用講授法和討論法;講授8086/8008未處理器引線結構的時候適合采用任務驅動法和拉斯卡的教學方法;學習匯編語言時則適合應用演示法和練習法，同時也結合上機實驗，并且進行實例練習?？傊谥v授本門課程時，應該針對不同的教學內(nèi)容，不同的教學對象，探索制定不同的教學方法[7]。
微型計算機原理與應用是計算機專業(yè)的基礎專業(yè)課，實用性非常強，對后續(xù)課程的學習以及整個專業(yè)理論知識的建立和理解都起著非常重要的作用。非計算機專業(yè)的學生不可能像計算機專業(yè)那樣系統(tǒng)學習計算機專業(yè)的知識，很大程度上體會不到該課程的所起的基礎知識作用。因此，在教學的過程中，對教師提出更高的要求，教師不僅要系統(tǒng)講授該課程內(nèi)的知識和內(nèi)容，同時也要聯(lián)系和穿插實際的應用和與現(xiàn)代信息科學技術聯(lián)系起來。采用舉例法，這樣不僅可以增加學生學習的興趣，還能使學生體系到該課程的實用性和重要性。
3 考核方式改革
長久以來現(xiàn)行的大學考核方式，并且偏重于知識記憶，考核方式單一，對學生學習效果的評價也僅依靠最后的期末考試確定學生的最后成績，課程考核內(nèi)容局限于教材、老師劃定的范圍和指定的重點，對學生綜合素質和創(chuàng)新能力的考核普遍不足。這種機械的考核方式對大學生造成了錯誤的引導和教育，與素質教育和創(chuàng)新教育不符。微機原理與應用課程是一門實用性，創(chuàng)新性非常強的課程，同時也注重理論知識的教育。因此，在進行微機原理與應用課程教學時，應該轉變觀念，樹立以實用和培養(yǎng)人才為導向、以能力和素質考核為中心的考核觀念，突出能力本位，積極探索建立新型的課程考試考核評價體系，充分發(fā)揮考核評價的引導和激勵作用，促進教學內(nèi)容和教學方法改革，強化學生創(chuàng)新精神和實踐能力的培養(yǎng)，徹底改變存在的“會考試”而“不會做事”的“高分低能”和“有分無能”的現(xiàn)象。
考試考核方法改革將以往以測試記憶為主的知識性考核轉變?yōu)橐詫嵺`為主的能力和素質考核。根據(jù)專業(yè)特點和課程性質的不同，微機原理與應用采用了多元化的考核評價方法。除閉卷筆試外，還采用課堂測試、上機現(xiàn)場實際操作、平時作業(yè)，小組討論實踐等多種方式綜合運用的考核方法。具體在考核方法內(nèi)容所占比重如下表：
課堂測試 上機實踐 平時作業(yè) 小組討論 期終成績 最終成績
15% 25% 10% 10% 40% 加權求得
通過這種考核方式，使學生擺脫應試考試的思想，不再進行死記硬背，應付最后的期末考試。學生在學習的過程中，會積極的進行上機實踐活動，積極的進行課堂的討論，真正參與到課程的學習中來，最終能夠圓滿的完成事先設定的教學目標。
4 結語
總之，我們針對本院學生的專業(yè)特點和需求，以及存在的困難，對微機原理與應用這門理工科非計算機的基礎課程進行了一系列的教學探索和實踐。該課程信息量大，學習必須具備一定的基礎，對于非計算機專業(yè)的學生學習存在較大困難。
針對上述教學存在的問題和困難，考慮非計算機專業(yè)學生的特點，我們在教學實踐過程中提出必要的改進措施，進行了重要的教學探索。對教學內(nèi)容作了適當?shù)恼{(diào)整，針對本專業(yè)學生的職業(yè)定位，突出基礎知識的學習;增加實驗教學環(huán)節(jié)，鍛煉學生動手實踐的能力;針對不同的教學章節(jié)，靈活采取不同的教學方法，提高課堂學習的效率;采取多種考核方式，使學生擺脫應試教育的思維模式。
參考文獻
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計算機微機監(jiān)控論文篇二
基于STC89C52計算機監(jiān)控學習機的研制
引言
軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)是國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，是國民經(jīng)濟和社會信息化的重要基礎。計算機監(jiān)控系統(tǒng)集成了計算機軟件、硬件和信息通信系統(tǒng)，并廣泛應用于安防、消防、軍事、工業(yè)控制、航空航天、高速公路等眾多領域。在計算機監(jiān)控系統(tǒng)中，主控機程序一般采用可視化高級語言開發(fā)，例如，文獻[1]利用Visual C++開發(fā)主控程序，實現(xiàn)了基于MOXA 卡的多串口監(jiān)控系統(tǒng);文獻[2]則采用C#完成主控程序的開發(fā)。受控機軟件采用C語言的較多，例如，文獻[3]利用C語言實現(xiàn)了一個基于嵌入式系統(tǒng)的電源管理系統(tǒng)。
由于計算機監(jiān)控系統(tǒng)所涉及的技術較多，如何在高校低成本地實踐計算機監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)，提高學生的綜合應用知識的能力，為企業(yè)和研究機構輸送合適的人才，成為一個重要的研究課題。文獻[4]利用軟件仿真模塊充當受控機并集成了軟件接口轉換工具，搭建了一個計算機監(jiān)控系統(tǒng)仿真開發(fā)平臺，成功用于教學實踐，對提高教學質量起到了很好的效果。文獻[5]利用W77E58單片機設計了車載終端圖形顯示系統(tǒng)，文獻[6]設計了一個“基于MSP 430單片機的智能電池監(jiān)測儀”，可以通過RS-485接口與上位機進行通信。本文將利用STC89C52單片機開發(fā)一個計算機監(jiān)控學習機(下文簡稱學習機)，通過USB接口獲取電源，利用RS-232接口與上位機進行通信，集成了模擬量輸入、開關量輸入和輸出，可以跟文獻[4]一樣，用來實踐計算機監(jiān)控系統(tǒng)的軟件開發(fā)技能;也可以和文獻[5]及[6]一樣，用來實踐計算機監(jiān)控系統(tǒng)相關的硬件設計技能。
1硬件設計
學習機的硬件模型如圖1所示。STC89C52單片機是一個低電壓、高性能的CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8K字節(jié)的可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器(ROM)和256字節(jié)的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM)。學習機的可執(zhí)行二進制文件只有6K，所要處理的變量和其它數(shù)據(jù)不足256字節(jié)，因而，能夠滿足需要。
四路開關量輸出(D01-D04)連接繼電器，可以由主控程序控制開關的閉合或打開。兩路模擬量輸入(A11-A12)采用18b20溫度傳感器，兩路開關量輸入(D11-D12)可以外接紅外傳感器，也可以直接短接使開關閉合。無論是開關量輸出還是開關量輸入，都有對應的發(fā)光二極管用來指示開關的狀態(tài)。
USB接口用來給學習機提供電源。RS-232用來將程序下載到學習機，主控程序也通過該接口采集數(shù)據(jù)或控制輸出開關。另外，計算機監(jiān)控模塊一般都有地址，本學習機采用EPROM來保存地址，該地址可以通過RS-232接口進行設置。
2通信協(xié)議的設計
主控機為了對學習機進行讀寫控制，必須遵循一定的格式，這就是通信協(xié)議。所設計的協(xié)議用1表示開關閉合，0表示開關打開。用16進制字節(jié)作為載體，異或(XOR)校驗，結尾碼使用回車符CR.如果主控機發(fā)送的協(xié)議，其地址碼、校驗碼或結尾碼等不正確，學習機都不作響應。
2.1讀協(xié)議
EOT ID Read XOR CR
讀協(xié)議占5個字節(jié)，EOT是前導字符04，ID是地址碼(范圍01-FF，下文同)，缺省為叭，可根據(jù)需要修改(見修改地址協(xié)議)，Read是讀協(xié)議標志52，XOR是前面3個字節(jié)的異或校驗碼，CR是固定的結尾碼標志0D.
2.2讀協(xié)議的響應協(xié)議
STX ID bytel byte2 byte3 byte4 XOR CR
讀協(xié)議的響應協(xié)議占8個字節(jié)，STX是響應協(xié)議的前導字符02，bytel為輸出開關字節(jié)(D01-D04)，按順序使用低4位(最低位對應第一個輸出開關);byte2是輸入開關字節(jié)(D11-D12)，按順序使用低2位;byte3為第一個溫度字節(jié)(A11)，byte4為第二個溫度字節(jié)(A12)。
2.3控制協(xié)議
STX ID Write byte XOR CR
控制協(xié)議占6個字節(jié)，Write是寫標志57，byte是輸出控制信息(D01-D04)，使用低4位，由此控制輸出開關的狀態(tài)，此協(xié)議不需要響應。
2.4修改地址協(xié)議
FF Write ID XOR CR
修改地址協(xié)議占5個字節(jié)，以16進制數(shù)FF作為前導字符，ID為需要設置的新地址，范圍為01-FF.學習機收到該協(xié)議后，將原樣返回，隨后，將新地址保存在EPROM中。以后，主控機對學習機進行讀寫控制將使用新地址才有效。
3串行通信的實現(xiàn)
學習機采用標準的RS-232接口，管腳與PC機上的定義一致，接口參數(shù)固定為“9600，n，8，1”，且無任何握手信號，僅使用其中的RxD，TxD和GND引腳來收發(fā)數(shù)據(jù)。
學習機中的程序采用K Eil C工具開發(fā)，串行通信是其中的核心技術之一。STC89C52單片機采用TI作為發(fā)送中斷標志，該標志可以被查詢，在一幀數(shù)據(jù)發(fā)送完成時被置位。本文設計ToCom函數(shù)用來發(fā)送一個字節(jié)，首先給SBUF寄存器賦值，等待數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后，讓TI復位。SendByteS函數(shù)建立在ToCom函數(shù)的基礎之上，用來發(fā)送整條協(xié)議，只需要逐個取出協(xié)議字節(jié)然后調(diào)用ToCom發(fā)送即可。這種數(shù)據(jù)發(fā)送方法簡單可靠，可以方便地移植到其它單片機系統(tǒng)中。
RI為接收中斷標志，在接收完 一幀有效數(shù)據(jù)后被置位，此時，需要讀取SBUF寄存器中的數(shù)據(jù)，并將RI標志復位，以便接收下一個字節(jié)。每一條通信協(xié)議都是一個整體，因而，需要將接收到的字節(jié)組裝起來。STC89C52單片機系統(tǒng)傳輸速度較慢，中斷接收時，數(shù)據(jù)常常不均勻流暢，其中存在空白間隔，給數(shù)據(jù)處理帶來困難。大部分監(jiān)控模塊都有串口初始化函數(shù)、數(shù)據(jù)發(fā)送和接收函數(shù)，如果直接使用數(shù)據(jù)接收函數(shù)來接收數(shù)據(jù)，則由于以上問題，常常接收到殘缺的數(shù)據(jù)，使 工作無法完成，盡管邏輯上沒有任何錯誤。在具體實現(xiàn)上，應該在接收到第一批數(shù)據(jù)時，開始等待T時間片，將第一批數(shù)據(jù)與隨后的第二批數(shù)據(jù)相加，如此繼續(xù)循環(huán)，直到新的T時間片結束而無數(shù)據(jù)到達，再跳出循環(huán)。至于T時間片大小的選取，應該根據(jù)具體的模塊或設備來調(diào)整，如果T過小，則一個數(shù)據(jù)包會被截成幾個小的數(shù)據(jù)包;如果T過大，則會將兩個以上數(shù)據(jù)包合并為一個數(shù)據(jù)包。數(shù)據(jù)接收算法如圖2所示。
從第3節(jié)可以看到，主控機發(fā)送給學習機的協(xié)議有3條，即讀協(xié)議、控制協(xié)議和修改地址協(xié)議，其中最長的占6個字節(jié)。這里的數(shù)據(jù)接收緩沖區(qū)用一個長度為9的字節(jié)數(shù)組來表示，如表1所示，其中位置0用來對接收到的字節(jié)計數(shù)，位置1開始存放有效數(shù)據(jù)。如果收到5個字節(jié)，則位置0存放5，位置1～5即是有效數(shù)據(jù)，位置6以后的數(shù)據(jù)忽略。
4測試
學習機采用通用多功能 計算機監(jiān)控系統(tǒng)測試軟件進行測試。該測試軟件基于RS-232接口，既可以充當主控機用來測試受控機，又能充當受控機用來測試主控機，而且，可以根據(jù)用戶選擇自動生成通信協(xié)議或對通信協(xié)議進行校驗。測試軟件與學習機通過一根RS-232交叉數(shù)據(jù)線進行連接，測試軟件的串口參數(shù)、校驗碼與結尾碼等均與學習機的一致。
測試軟件能夠修改學習機的地址，成功控制輸出開關的狀態(tài)。當向學習機發(fā)送讀協(xié)議時，能夠準確讀取輸入開關、輸出開關與模擬量輸入的數(shù)據(jù)。用手觸摸溫度傳感器18b20，改變輸入開關的狀態(tài)，測試軟件也能成功讀取變化后的數(shù)據(jù)。修改學習機的地址后，測試軟件使用舊地址，學習機不響應;使用新地址，學習機正常響應。連續(xù)24小時，每過5秒間隔發(fā)送讀協(xié)議和控制協(xié)議，學習機正常工作不死機。測試結果表明，成品機達到了設計的預期效果。
5 應用
圖1所示學習機的硬件模型可抽象為圖3所示的功能模型，其中學習機充當虛線框所在的受控機系統(tǒng)，除了與主控機通信外，還采集模擬量與開關量輸入及開關量輸出數(shù)據(jù)，同時對開關量輸出進行控制?！?計算機監(jiān)控系統(tǒng)的軟件一般分為主控機軟件和受控機軟件，對于主控程序的開發(fā)，可以根據(jù)I/0情況設計控制邏輯。學習機有4路輸入和4路輸出，可以分別用兩路輸出綁定兩路輸入.例如。如果豐控機檢測到D11閉合，則奇即控制D01閉合，反 之亦然，對于D12和D02也可如此配對;如果A11溫度升高，則D03打開(停止加熱)，如果A11溫度降低，則D03閉合(加熱)，對于A12和D04也可如此配對。這是自動控制模式，也可采用手動模式，通過點擊按鈕來控制輸出。
主控程序可以采用C 語言、匯編語言和可視化高級語言開發(fā)，隨著學習的深入，可以加入數(shù)據(jù)庫，用來保存監(jiān)控策略和監(jiān)控數(shù)據(jù)，可以將通過串口檢測到的異常數(shù)據(jù)(溫度超過上限或低于下限)通過因特網(wǎng)發(fā)送報警信息。這樣，可以用來培養(yǎng)學生的學習興趣，鍛煉計算機思維，提高編程水平。對串行通信協(xié)議的學習，有助于學生進一步理解后續(xù)計算機 網(wǎng)絡課程中的TCP/IP協(xié)議，對串口的操作，可以讓學生對串口在工程中的 應用產(chǎn)生感性認識。由于學習機攜帶方便，只需要串口連接線和USB連接線，因而，可以讓學生以宿舍為實驗室進行 實踐。
利用C語言和匯編語言來監(jiān)控學習機，主要讓學生理解這些語言的工程應用，在工程實踐中，一般使用這兩種語言開發(fā)受控機程序。對于受控機程序的實踐，可以修改學習機的協(xié)議，讓學生重新編寫學習機中的Kdl C程序。另外，在單片機課程設計中，可以讓學生模仿單片機硬件系統(tǒng)的開發(fā)，從繪制線路板到元器件的焊接，程序編寫和下載等整個過程都過一遍。
6結論
本文以STC89C52單片機為核心研制了一臺計算機監(jiān)控學習機，通過USB接口獲取電源，利用RS-232接口與上位機通信，集成了模擬量輸入、開關量輸入與輸出，設計了通信協(xié)議，并提出了一個通用的串行通信解決方案。該學習機通過了“通用多功能計算機監(jiān)控系統(tǒng)測試軟件”的測試，用于教學，可以從大一到大四對學生進行技能強化訓練，形象直觀。涉及的主要課程有：C語言程序設計、匯編語言、計算機組成原理、計算機接口、計算機網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理、NET技術、Java技術、單片機原理等。同樣是學習相同的課程，如果引入計算機監(jiān)控學習機并以此為主線對學生進行實訓，對培養(yǎng)掌握硬件設計和軟件開發(fā)的復合型人才具有重要意義。
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計算機微機監(jiān)控論文篇三
計算機遠程監(jiān)控系統(tǒng)的技術研究
引言
由于計算機網(wǎng)絡技術的迅猛發(fā)展，計算機遠程監(jiān)控被廣泛應用在各個領域中，但在其運用過程中都需要通過鼠標操作與鍵盤操作來截取實時遠程監(jiān)控畫面，在這一過程中產(chǎn)生了幾個關鍵問題需要解決。例如：如何實現(xiàn)遠端計算機數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡的交換，如何使遠端屏幕桌面的傳輸及壓縮更有效?以上等等都是計算機遠程監(jiān)控系統(tǒng)技術研究所面臨的主要問題。
1 遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設計流程
這一遠程監(jiān)控系統(tǒng)主要由服務器端與客戶端程序所組成，使用之前應先把客戶端程序安裝至主控制計算機上，服務器端則安裝于被控計算機上。接著在主控制端計算機上運行客戶端應用程序，用于建立與服務端之間的遠程控制，運用該遠程監(jiān)控系統(tǒng)中的控制功能來傳送口令，且通過服務器端中的控制軟件來執(zhí)行各項遠程操作，例如：截獲目標計算機桌面的屏幕圖形，提取且記錄遠程客戶端的鼠標及鍵盤事件等方面的內(nèi)容。[1]被控制計算機的屏幕圖像其截獲過程實質上就是客戶端接收服務端屏幕圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程，而傳輸?shù)年P鍵則在于怎樣進行屏幕圖像的無損壓縮和有損壓縮，除此之外屏幕圖像的傳送還應注意屏幕圖像的相關數(shù)據(jù)的傳輸時間，是否每一次傳輸都需要全部的數(shù)據(jù)等問題。
本文通過運用應用程序中的偽消息機制以及套接字技術，來實現(xiàn)服務器及客戶端的數(shù)據(jù)交換，以此滿足遠程監(jiān)控和被監(jiān)控。
2 遠程監(jiān)控程序服務器端和客戶端中的模塊
2.1遠程監(jiān)控程序服務器端的模塊
該遠程監(jiān)控系統(tǒng)中服務器端的模塊主要有：1)網(wǎng)絡模塊，其主要職責在于監(jiān)聽客戶端的聯(lián)接，在接收到命令后做出相應的處理;2)編碼模塊，主要進行屏幕圖片的壓縮編碼，常用的方法有：行程-霍夫曼編碼、行程編碼等[2];3)主框架?？?，負責服務器端映射及息的處理信。
2.2遠程監(jiān)控程序客戶端的模塊
該遠程監(jiān)控系統(tǒng)中客戶端的模塊主要有：1)網(wǎng)絡模塊，其主要職責在于發(fā)送操作命令、連接監(jiān)聽端口、接收數(shù)據(jù)以及處理數(shù)據(jù)，并將接受到得圖片數(shù)據(jù)反饋于本機中;2)解碼模塊，具有數(shù)據(jù)解碼壓縮的作用，該模塊由用戶在壓縮對話框中進行選擇;3)主框架模塊，負責客戶端映射及信息處理的;4)對話框模塊，主要有網(wǎng)格數(shù)目以及解碼、編碼選擇對話框(見圖2)。
3 遠程監(jiān)控程序具體關鍵技術的實現(xiàn)
3.1消息模擬技術
一般情況下，用戶在運行應用程序時的鼠標操作及鍵盤操作都會被驅動程序截獲，并把這一系列的操作信息列入系統(tǒng)信息的隊列，以便應用程序獲取消息以及處理信息。但有部分應用程序，不具備外設驅動程序的輸入功能，因此必須自行模擬外設信息且發(fā)送至系統(tǒng)信息的隊列中，即消息模擬技術。[3]針對遠程監(jiān)控系統(tǒng)而言，客戶端應用程序能夠對服務器端進行自由操作，換而言之服務器端的應用程序應對客戶端的鍵盤、鼠標操作消息進行模擬。
3.2屏幕網(wǎng)格化傳輸在屏幕圖像數(shù)據(jù)中的應用
若每一次的數(shù)據(jù)傳輸都包括整個圖像的數(shù)據(jù)，會對服務器的日常工作帶來嚴重的影響。比如：顏色數(shù)是24真彩色，顯示配置是1024×768的典型Windows，其整個桌面屏幕圖像的數(shù)據(jù)18.9Mbit，不僅使得網(wǎng)絡寬帶被大量占用，還嚴重影響了Windows系統(tǒng)其他程序的正常響應與處理，因此可采用網(wǎng)格化模式減少屏幕數(shù)據(jù)的傳輸量，即將屏幕桌面分割成數(shù)個大小一致的網(wǎng)格，以網(wǎng)格為單位向客戶端傳送屏幕圖像數(shù)據(jù)，當接收到Refresh命令后，服務器端則只傳輸本機屏幕出現(xiàn)變化的網(wǎng)格數(shù)據(jù)。[4]由于桌面圖像的截取與傳輸過程緊密連接，通常屏幕在較短時間內(nèi)只發(fā)生局部變化或不變化。
3.3針對屏幕圖像壓縮編碼算法的優(yōu)化
桌面屏幕中全部的網(wǎng)格幀可稱為I幀，而出現(xiàn)變化的網(wǎng)格幀則為P幀，由此可見，一旦客戶端做出Refresh時，服務器端應用程序都會只傳送P幀至客戶端，但是服務器端的第一次Refresh任務，實際上是傳送的書完整的I幀。在實際操作中，針對I幀的圖形數(shù)據(jù)可直接截取且傳送;P幀的網(wǎng)格圖像數(shù)據(jù)而是相應的新屏幕圖像數(shù)據(jù)減去原本圖像數(shù)據(jù)的差值，也就是P幀所包括的網(wǎng)格數(shù)據(jù)其實是舊網(wǎng)格的差圖。采取Huffman算法來對I幀進行壓縮，運用Run Length Encoding算法來在電腦屏幕上對P幀進行壓縮。
在電腦桌面上，經(jīng)常見到大片的條形及塊狀區(qū)域，這些區(qū)域的背景顏色相同，且占據(jù)了計算機屏幕網(wǎng)格圖形圖像的大部分，由此可見Huffman算法十分適用于I 幀的壓縮。相交P幀而言，因為其網(wǎng)格中的圖像數(shù)據(jù)是與舊圖向對比的網(wǎng)格差圖，若是網(wǎng)內(nèi)部數(shù)據(jù)出現(xiàn)變化的圖形圖像內(nèi)容不多，必定導致差圖中出現(xiàn)大量的零值。針對這些網(wǎng)格圖像數(shù)據(jù)，Huffman算法其壓縮效率以及壓縮速度都遠遠小于Run Length Encoding算法。因此，利用Run Length Encoding算法對P幀的數(shù)據(jù)壓縮效率更高、速度更快。
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