計(jì)算機(jī)理論的論文錦集
計(jì)算機(jī)理論的論文錦集
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在微機(jī)上模擬電器控制線路的工作過程
摘要：本文對(duì)電器控制線路在微機(jī)上模擬運(yùn)行的核心問題——邏輯表達(dá)式分析過程的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行論述，簡(jiǎn)要說明程序設(shè)計(jì)的主要思路。
關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)，電器控制，模擬，CAD
一、引言
實(shí)現(xiàn)順序控制的電器控制線路的數(shù)學(xué)模型是一組邏輯關(guān)系表達(dá)式，其中邏輯變量代表控制觸點(diǎn)，受控元件的電磁線圈為各觸點(diǎn)的邏輯函數(shù)，邏輯函數(shù)值即對(duì)應(yīng)受控元件的工作狀態(tài)。在電器控制系統(tǒng)運(yùn)行過程中，各元件及觸點(diǎn)狀態(tài)的變化，使邏輯運(yùn)算結(jié)果隨之改變，這種變化的過程實(shí)際就是電器控制線路的運(yùn)行過程。
電器控制系統(tǒng)中元件與控制觸點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系是根據(jù)系統(tǒng)控制要求確定的，模擬控制線路的運(yùn)行過程就是要按一定順序解算控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型——邏輯代數(shù)方程組。在方程組中，以邏輯函數(shù)代表運(yùn)算元件的電磁線圈，以邏輯變量代表元件觸點(diǎn)。對(duì)同一電器元件來說，其線圈和觸點(diǎn)的物理狀態(tài)是互相關(guān)聯(lián)的，可約定邏輯函數(shù)值為“1”時(shí)表示線圈得電，同名的原變量取值為“1”，表示動(dòng)合觸點(diǎn)閉合;反之，邏輯函數(shù)值為“0”時(shí)表示線圈得電，同名的原變量取值為“0”，動(dòng)合觸點(diǎn)斷開。
二、電器控制線路模擬運(yùn)行程序設(shè)計(jì)的主要思路
1. 表達(dá)式分析的基本原理
計(jì)算機(jī)高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言編譯系統(tǒng)中，通常配備有字符型變量，一個(gè)數(shù)學(xué)表達(dá)式可以以集中或分散的形式存儲(chǔ)在這類變量中。將一個(gè)具有物理意義或數(shù)學(xué)意義的函數(shù)表達(dá)式轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能夠執(zhí)行的指令的過程，稱為表達(dá)式句法分析。表達(dá)式的分析過程是按嚴(yán)格的代數(shù)規(guī)則進(jìn)行的，因?yàn)殡娖骺刂凭€路的數(shù)學(xué)模型是邏輯代數(shù)方程，故模擬運(yùn)行程序中表達(dá)式分析依據(jù)的即為邏輯代數(shù)運(yùn)算規(guī)則。
“遞歸下降法”是比較常用的表達(dá)式句法分析方法，其基本過程就是將一個(gè)完整的表達(dá)式逐項(xiàng)分解，分解出的成分可以是變量、運(yùn)算符或子表達(dá)式，當(dāng)根據(jù)分解規(guī)則識(shí)別出被分解出來的某個(gè)成分為子表達(dá)式時(shí)，就要繼續(xù)進(jìn)行分解，直至所有被分解出的成分皆為最基本元素為止(所謂最基本元素，即為事先約定的可以直接參與計(jì)算的變量和運(yùn)算符)。
在設(shè)計(jì)表達(dá)式分析程序時(shí)，首先要約定變量、運(yùn)算符及子表達(dá)式定界符，筆者根據(jù)電器控制線路數(shù)學(xué)模型——邏輯代數(shù)方程的基本運(yùn)算規(guī)則，以及有關(guān)電器元件文字符號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，約定以下一些字符串為合法的邏輯變量：
sb——手動(dòng)按鈕動(dòng)合觸點(diǎn)變量;nsb——手動(dòng)按鈕動(dòng)斷觸點(diǎn)變量;
sq——行程開關(guān)動(dòng)合觸點(diǎn)變量;nsq——行程開關(guān)動(dòng)斷觸點(diǎn)變量;
KM——接觸器線圈函數(shù);
km——接觸器動(dòng)合觸點(diǎn)變量;nkm——接觸器動(dòng)斷觸點(diǎn)變量;
K——中間繼電器線圈函數(shù);
k——中間繼電器動(dòng)合觸點(diǎn)變量;nk——中間繼電器動(dòng)斷觸點(diǎn)變量;
KT——時(shí)間繼電器線圈函數(shù);
kt——時(shí)間繼電器瞬時(shí)動(dòng)合觸點(diǎn)變量;nkt——時(shí)間繼電器瞬時(shí)動(dòng)斷觸點(diǎn)變量;
t——時(shí)間繼電器延時(shí)動(dòng)合觸點(diǎn)變量;nt——時(shí)間繼電器延時(shí)動(dòng)斷觸點(diǎn)變量;
YA——電磁鐵線圈函數(shù)，
約定在上述各邏輯函數(shù)及邏輯變量之后可附加0～9數(shù)字序號(hào)。約定“*”為邏輯“與”運(yùn)算符，表示線路中的串聯(lián)連接;“+”為邏輯“或”運(yùn)算符，表示線路中的并聯(lián)連接;“=”為邏輯函數(shù)賦值符。約定“(”、“)”為子表達(dá)式的定界符。
2. 表達(dá)式分析的實(shí)現(xiàn)過程
設(shè)一電器控制線路原理圖如圖1所示，對(duì)應(yīng)的邏輯關(guān)系表達(dá)式如下：
K = ( sb1 + k ) * nsb2
其中sb1為K的起始信號(hào)，sb2為K的終止信號(hào)，k是元件K的自鎖觸點(diǎn)。當(dāng)sb1出現(xiàn)時(shí)其邏輯值為“1”，在sb2沒有出現(xiàn)之前sb2的邏輯值為“0”，nsb2即為“1”，故經(jīng)邏輯運(yùn)算K的邏輯值是“1”，即表示元件K得電，隨即k的邏輯值由“0”變?yōu)?ldquo;1”，表示自鎖觸點(diǎn)k自鎖閉合。
對(duì)這樣的邏輯函數(shù)表達(dá)式的分析過程是從“=”右側(cè)字符串分解開始的，每分解出一個(gè)元素就要返回一個(gè)記號(hào)(稱作token)，這是表達(dá)式分解的核心過程，圖2為求取表達(dá)式元素分解子程序(get_token)流程圖，圍繞元素分解過程構(gòu)成的表達(dá)式分析程序(caculate)流程圖如圖3所示。
圖2 表達(dá)式元素分解子程序(get_token)流程圖
以前面圖1為例，進(jìn)入caculat程序后調(diào)用get_token函數(shù)，得到函數(shù)名K及“=”符號(hào)，以下順序調(diào)用level2、level3、leve4子程，判斷出得到的是“(”符號(hào)時(shí)，說明后面是一個(gè)子表達(dá)式，隨即遞歸調(diào)用level2子程，且再依次進(jìn)入level3、level4子程，這時(shí)可得出邏輯變量名sb1極其狀態(tài)值。其后由level4返回到level3并調(diào)用get_token函數(shù)，得到“+”運(yùn)算符后返回。返回到level2后判斷出“+”運(yùn)算符，即要調(diào)用get_token函數(shù)，得到變量名k及其狀態(tài)值并執(zhí)行邏輯或運(yùn)算，將計(jì)算結(jié)果存入一暫存變量result中，然后從level2退出。這時(shí)會(huì)返回到level4子程中且調(diào)用get_token函數(shù)，得到“)”返回返回到level3子程。在level3中判斷出為“*”運(yùn)算符時(shí)調(diào)用get_token函數(shù)，得到 nsb2及其狀態(tài)值后執(zhí)行邏輯與運(yùn)算，最終將計(jì)算結(jié)果返回到變量K中，結(jié)束表達(dá)式分析計(jì)算過程。
三、結(jié)束語
本文論述了電器控制線路在微機(jī)上模擬運(yùn)行的核心問題——邏輯關(guān)系表達(dá)式的分解計(jì)算。設(shè)計(jì)這樣一個(gè)應(yīng)用軟件，可以幫助設(shè)計(jì)者快速有效地檢驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果、分析線路潛在問題，可以說是電器控制線路CAD不可缺少的重要環(huán)節(jié)，同時(shí)也是CAD技術(shù)大有可為的一個(gè)領(lǐng)域。
四、參考文獻(xiàn)
盧有杰、吳煒煜，《C語言高級(jí)程序設(shè)計(jì)》，清華大學(xué)出版社，1991
基于分層教學(xué)理論的高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)課堂改革及實(shí)踐分析
1 傳統(tǒng)教學(xué)中所存在的問題
1.1 教學(xué)內(nèi)容偏重理論
我們從小到大接受的教學(xué)內(nèi)容大多偏重理論，也就造成了現(xiàn)在對(duì)應(yīng)用要求了解不足。長時(shí)間以來由于各方面的因素使得我們中大多數(shù)人對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)課程有了一些錯(cuò)誤的理解，只要掌握了理論就會(huì)操作，將計(jì)算機(jī)教育和專業(yè)教育混為一談。從這里就可以看出許多學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)教育的特點(diǎn)不夠了解，不注重計(jì)算機(jī)在實(shí)際生活中的應(yīng)用，相反認(rèn)為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育應(yīng)向理論方向靠攏而不是應(yīng)用方向。這在一定程度上阻礙了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育改革發(fā)展，同時(shí)也導(dǎo)致了許多高校中，學(xué)生們操作能力薄弱，即使拿到了計(jì)算機(jī)證書，也不能夠滿足社會(huì)發(fā)展的需求。
1.2 缺乏對(duì)課程體系的研究
在傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課堂上，老師們通常只對(duì)學(xué)生們傳授他所從事的一門學(xué)科或者幾門學(xué)科的內(nèi)容，缺乏系統(tǒng)知識(shí)體系理論。教師們的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)當(dāng)包括兩個(gè)方面：一是全體大學(xué)生的必修課程。二是與學(xué)生所學(xué)專業(yè)相關(guān)聯(lián)的內(nèi)容，即選修課程。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育不能只考慮當(dāng)前教學(xué)的內(nèi)容，而是要包括大學(xué)生在大學(xué)期間的整體的系統(tǒng)性的計(jì)算機(jī)知識(shí)教育。
1.3 學(xué)生特點(diǎn)分析不夠深入
不同專業(yè)的學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)的要求和掌握的內(nèi)容不同，學(xué)校應(yīng)對(duì)不同專業(yè)的學(xué)生，針對(duì)他們所學(xué)專業(yè)的要求和特點(diǎn)安排不同的教學(xué)內(nèi)容，實(shí)施分類分層次教學(xué)。然而，當(dāng)代的一些高校，沒有對(duì)不同專業(yè)、不同層次的學(xué)生的需求進(jìn)行深入探索研究。對(duì)所有專業(yè)的學(xué)生采用一樣的課本和要求，沒有針對(duì)性。使學(xué)生所學(xué)的知識(shí)難以與專業(yè)之間結(jié)合，不能學(xué)以致用，不能突顯出不同專業(yè)對(duì)應(yīng)用能力的不同要求。
1.4 教學(xué)手段和方法簡(jiǎn)單落后
中國的大多數(shù)高校計(jì)算機(jī)的課堂教學(xué)模式比較單一，教學(xué)方法和手段簡(jiǎn)單易操作，單一性、枯燥性，現(xiàn)代的高科技技術(shù)并沒有很好的運(yùn)用到上面，一般只是在非網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境下，通常在多媒體教室中，將課程ppt投影到大屏幕上進(jìn)行教學(xué)。教學(xué)的核心還是以教師為主，缺乏交互性，學(xué)生因此會(huì)感覺枯燥乏味，教學(xué)效果大打折扣，沒有實(shí)質(zhì)去改變創(chuàng)新。
2 高校計(jì)算機(jī)公共課程教學(xué)改革的指導(dǎo)原則
取其精華，去其糟粕，向國外的一些成功的高校吸取相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的特點(diǎn)。在改革計(jì)算機(jī)課程的進(jìn)程中我們要遵循幾點(diǎn)原則：
2.1 以學(xué)生為主
在計(jì)算機(jī)課堂教學(xué)中我們應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持以學(xué)生為中心，老師只是充當(dāng)教學(xué)的輔助者不能反客為主充當(dāng)主導(dǎo)者。在課堂的教學(xué)過程中，不能只是將所有的思路全部告訴學(xué)生而是指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)該怎么學(xué)，這樣才能激發(fā)學(xué)生能動(dòng)精神發(fā)揮內(nèi)在潛能，更好的理解知識(shí)從使其掌握的更牢固，提升自身能力。教師們應(yīng)該為學(xué)生打造一個(gè)積極進(jìn)取的氛圍環(huán)境鼓勵(lì)學(xué)生積極參與課堂討論，積極表現(xiàn)自我。
2.2 面向應(yīng)用需求
對(duì)不是計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生們，對(duì)他們的要求也不能松懈，僅僅只掌握一定的信息技能是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。還應(yīng)當(dāng)要求學(xué)生們能夠熟練的利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)所學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行研究與實(shí)踐。學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)技術(shù)的目的為應(yīng)用，不能僅掌握簡(jiǎn)單的理論知識(shí)，最重要的是將所學(xué)計(jì)算機(jī)技術(shù)與本專業(yè)相結(jié)合學(xué)以致用。幫助學(xué)生們更好的了解本專業(yè)的發(fā)展前景以及了解計(jì)算技術(shù)在職場(chǎng)生涯中對(duì)他們的重要性。因此在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中面向應(yīng)用是我們要長期堅(jiān)持的目標(biāo)。
2.3 多種模式相結(jié)合
我國幅員遼闊，各地區(qū)發(fā)展也不近相同，各個(gè)地區(qū)學(xué)生計(jì)算機(jī)水平當(dāng)然也各不相同，如果采用單一的模式，同一個(gè)教學(xué)方法，同一個(gè)課本，同一個(gè)評(píng)分機(jī)制是不切實(shí)際的。計(jì)算機(jī)的公共課程基礎(chǔ)教育應(yīng)當(dāng)在同一個(gè)指導(dǎo)原則下，按照不同專業(yè)、不同層次，進(jìn)行分類。針對(duì)其自身特點(diǎn)安排不同的教學(xué)課程內(nèi)容，采用不同的教學(xué)手段，在實(shí)踐中積累經(jīng)驗(yàn)形成獨(dú)特教學(xué)理論，實(shí)現(xiàn)教學(xué)最優(yōu)化。
3 以培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算機(jī)技能和信息化素養(yǎng)為核心的分層次教學(xué)改革的實(shí)踐
3.1 實(shí)施分層次教學(xué)，因材施教
不同地區(qū)的學(xué)生們?cè)谌舜髮W(xué)前掌握的計(jì)算機(jī)知識(shí)水平都不一樣，縱觀近幾年，新生們的計(jì)算機(jī)的應(yīng)用能力逐年加強(qiáng)。目前為止大多數(shù)高校在教學(xué)模式上也進(jìn)行了相應(yīng)的改革，但是對(duì)不同的專業(yè)或是不同水平的學(xué)生都采取相同的課本和課時(shí)的現(xiàn)象還是相當(dāng)普遍。造成了一些計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)好的學(xué)生覺得教學(xué)進(jìn)程緩慢或是覺得沒有新知識(shí)可學(xué)，而對(duì)于一些底子較差的學(xué)生確認(rèn)為教學(xué)進(jìn)程太快跟不上老師節(jié)奏，聽不懂。為了滿足不同學(xué)生的需求，能根據(jù)學(xué)生自身的情況，完成學(xué)校所給與的學(xué)習(xí)任務(wù)，又能學(xué)到新的知識(shí)技能豐富自己。高校應(yīng)當(dāng)因材施教，采用分班的教學(xué)模式，不同專業(yè)、不同水平進(jìn)行分班，教師們則根據(jù)他們的特點(diǎn)采取不同的教學(xué)方案進(jìn)行教學(xué)。
3.2 構(gòu)建學(xué)習(xí)網(wǎng)站和資源庫
僅僅憑借老師上課傳授的知識(shí)是不能滿足學(xué)生們對(duì)知識(shí)的需求，高校應(yīng)當(dāng)建立專門的學(xué)習(xí)網(wǎng)站和相關(guān)課程的資源庫以便不論哪一個(gè)班級(jí)的學(xué)生都能查閱與學(xué)習(xí)。在網(wǎng)絡(luò)的幫助下學(xué)生們可以不受空間和時(shí)間的限制，隨時(shí)隨地都可以學(xué)習(xí)，也可以與其他的學(xué)習(xí)者們討論交流，與專家們溝通。計(jì)算機(jī)技術(shù)不是一成不變的它具有較強(qiáng)的時(shí)效性，高校的教學(xué)目標(biāo)不能僅僅局限于使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)的基本知識(shí)與簡(jiǎn)單的操作應(yīng)用。而是要讓學(xué)生們懂得如何利用在實(shí)際上，學(xué)會(huì)主動(dòng)利用網(wǎng)絡(luò)資源去學(xué)習(xí)。
3.3 培養(yǎng)學(xué)生的興趣激發(fā)學(xué)習(xí)積極性
在以往的傳統(tǒng)教學(xué)中，老師在教學(xué)過程中往往占據(jù)主導(dǎo)位置，以教為核心，學(xué)生們都是被動(dòng)的去學(xué)習(xí)，課堂枯燥乏味，難以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情與積極性。最主要的原因就是不能引起學(xué)生們學(xué)習(xí)的興趣，被動(dòng)式教育己不能適應(yīng)時(shí)代發(fā)生的潮流，當(dāng)代的教師們的教學(xué)的任務(wù)應(yīng)當(dāng)是教給學(xué)生們學(xué)習(xí)的方法而不是直接告訴學(xué)生怎樣去解決，重點(diǎn)是教學(xué)生們?cè)鯓尤シ治鰡栴}，培養(yǎng)學(xué)生們解決問題的能力和創(chuàng)新能力。我們要鄙棄題海戰(zhàn)術(shù)，要將理論教學(xué)與實(shí)踐結(jié)合在一起，要讓學(xué)生們能夠舉一反三，多種角度、多種方法，去看待問題、去解決問題。使得學(xué)生們能夠?qū)⒄n堂所學(xué)運(yùn)用到實(shí)際生活。使得學(xué)生能夠通過計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)工作。從被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)，提升教學(xué)質(zhì)量。
3.4 加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，重視學(xué)生的操作技能
現(xiàn)在許多高校都建有多媒體教室但這僅僅只是改變了知識(shí)的傳播工具，實(shí)質(zhì)還是以傳授知識(shí)為主，只是它由傳統(tǒng)的人傳授變?yōu)殡妭魇冢茈y激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神和發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)意識(shí)。在采取分班制的基礎(chǔ)上上機(jī)實(shí)踐，使得各個(gè)班級(jí)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)根據(jù)有針對(duì)性。
3.5 改革考核方式，實(shí)行上機(jī)考試
傳統(tǒng)的筆試無法檢驗(yàn)出學(xué)生的操作能力，所以必須要改變考試形式，應(yīng)當(dāng)實(shí)行理論與上機(jī)考試兩部分相結(jié)合的考試形式。一方面鞏固學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)，另一方面又能更好的檢驗(yàn)學(xué)生的操作水平，激發(fā)學(xué)生們自覺的去加強(qiáng)操作練習(xí)，提高實(shí)踐能力。
3.6 推行開放式網(wǎng)上考試、建立科學(xué)、合理的平分體系
計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育主要是培養(yǎng)學(xué)生們的應(yīng)用操作能力，因此考核方式也不能實(shí)施傳統(tǒng)的評(píng)分模式，必須實(shí)施多元化的評(píng)分模式，利用評(píng)價(jià)來督促和約束學(xué)生積極參加課程學(xué)習(xí)。在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革的進(jìn)程中，不能僅根據(jù)期末成績(jī)來評(píng)價(jià)一個(gè)學(xué)生的好與壞，應(yīng)當(dāng)實(shí)施結(jié)論性評(píng)價(jià)和過程性評(píng)價(jià)相結(jié)合策略，將平時(shí)課堂成績(jī)?nèi)鐚W(xué)生出勤率、平時(shí)作業(yè)、課堂參與、上機(jī)學(xué)習(xí)情況等都納入期末成績(jī)中。實(shí)踐也證明，將學(xué)生的平時(shí)成績(jī)納入期末成績(jī)中，大大提高了學(xué)生的出勤率和課堂參與的積極性。
4 結(jié)語
它的快速發(fā)展和在教學(xué)領(lǐng)域的深入應(yīng)用，只要采取正確的方法適當(dāng)運(yùn)用，就能收到事半功倍的效果。當(dāng)然，分層教學(xué)改革也需要學(xué)生的配合。在深化計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課分層教學(xué)改革的環(huán)境下，對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)方法存在的問題加以改造，結(jié)合先進(jìn)的技術(shù)，相信這種新的教學(xué)模式必將會(huì)推動(dòng)教育事業(yè)伴隨著人類社會(huì)一起快速步入信息時(shí)代。
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