第6章 软件工程——用UML建模数据采集系统
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• 第三層
– 第四層 » 第五層
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按一下以編輯母片標題樣式
序列图（ 序列图（sequence diagram） ） 上，描述消息是如何在对象之间发送和接受的。 描述消息是如何在对象之间发送和接受的。 序列图是描述对象如何交互的，并且将重点放在消息序列 序列图是描述对象如何交互的， • 按一下以編輯母片
6
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系统工作过程
按一下以編輯母片標題樣式
（1）当系统启动后，完成系统初始化及采集参数的设定，以 ）当系统启动后，完成系统初始化及采集参数的设定， • 及数据采集卡驱动程序的加载。 按一下以編輯母片 及数据采集卡驱动程序的加载。 – 第二層 （2）当用户选择“开始采集”命令后，计算机向数据采集卡 ）当用户选择“开始采集”命令后， 发送命令，数据采集卡开始工作。 发送命令，数据采集卡开始工作。 • 第三層 （3）当位于应用程序中的消息处理函数收到中断服务程序发 ） – 第四層 送的取数消息后， 送的取数消息后，便从指定的数据缓冲区取回采集到的数 » 第五層 据序列。 据序列。 （4）数据取回后，系统调用数据处理程序，对采集的数据序 ）数据取回后，系统调用数据处理程序， 列进行解码、滤波等处理。 列进行解码、滤波等处理。 （5）显示屏幕根据处理后的数据不断更新。 ）显示屏幕根据处理后的数据不断更新。
• 按一下以編輯母片
– 第二層
UML的模型用图来表示。共有5类视图（view）10种图 的模型用图来表示。共有 类视图（ ） 种图 的模型用图来表示 类视图 （diagram）如下所示。 ）如下所示。 用例视图（use-case view） 用例视图（ ） 静态视图（ 静态视图（static view） ） • 第三層 过程视图（ 过程视图（process view） ） – 第四層 开发视图（ 开发视图（development view） ） 展开视图（ 展开视图（deployment view） ）
» 第五層
按一下以編輯母片標題樣式
静态：用例图、类图、对象图、包图、组件图、配置图 静态：用例图、类图、对象图、包图、组件图、 动态：序列图、协作图、状态图、 动态：序列图、协作图、状态图、活动图
4
4
3. UML的建模过程 的建模过程
按一下以編輯母片標題樣式
(1) 用户需求 • 按一下以編輯母片 系统分析 – 第二層 (2) 系统分析 (3) 系统设计 • 第三層 (4) 系统实现 – 第四層 (5) 测试与配置 » 第五層
– 第四層 Drawgraph(); » 第五層
ViewData(); }
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5. 测试与配置 按一下以編輯母片標題樣式
• 按一下以編輯母片
– 第二層
• 第三層
– 第四層 » 第五層
测试－ 建立的模型也是测试阶段的依据。 测试－UML建立的模型也是测试阶段的依据。 建立的模型也是测试阶段的依据
数据采集
/ 发送数据
– 第二層
• 第三層
/ 开始采集
– 第四層 » 第五層
Ready
/ 发送完毕
数据传输
15
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3. 系统设计 按一下以編輯母片標題樣式
在分析阶段的基础上，考虑软件系统的技术细节， 在分析阶段的基础上，考虑软件系统的技术细节，为实 • 按一下以編輯母片 现阶段提供了更详细的设计说明。在此阶段， 现阶段提供了更详细的设计说明。在此阶段，通常产生新的 – 第二層 类图和动态图。这些图与分析阶段中的图是一样的， 类图和动态图。这些图与分析阶段中的图是一样的，但是更 • 第三層 详细，设计更多技术细节。 详细，设计更多技术细节。
13
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按一下以編輯母片標題樣式 计算机 数据采集卡 显示设备
序• 列 图
按一下以編輯母片 操作者
– 第二層
开始采集
发送采集命令 返回采集数据
• 第三層
–发数据处理命令 第四層 » 第五層
发送要显示的数据 显示结果
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状态图
按一下以編輯母片標題樣式
/ 开始采集
/ 上电初始化 • 按一下以編輯母片 Ready
– 第四層 » 第五層
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类图（ 类图（class diagram） ）
按一下以編輯母片標題樣式
类图是用类和它们之间的关系描述系统的一种图示， 类图是用类和它们之间的关系描述系统的一种图示，从静 态角度描述系统，属于一种静态模型。 态角度描述系统，属于一种静态模型。 • 按一下以編輯母片
– 第二層
7
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按一下以編輯母片標題樣式
• 按一下以編輯母片
– 第二層
• 第三層
三、建模过程
– 第四層 » 第五層
8
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1. 用户需求 按一下以編輯母片標題樣式
该阶段可使用用例图来捕获用户的需求。从用户的角度 该阶段可使用用例图来捕获用户的需求。 • 按一下以編輯母片 来描述系统的功能，表示了操作者与系统的一个交互过程。 来描述系统的功能，表示了操作者与系统的一个交互过程。
说明 对输入的电信号进行放大等处理 将模拟信号转换为数字信号 对得到的数字信号进行必要处理
19
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计算机类数据处理函数的伪代码 计算机类数据处理函数的伪代码
按一下以編輯母片標題樣式
• 按一下以編輯母片 void Computer::dataprocess()
– 第二層 {
• 第三層 DataConvert();
– 第四層 » 第五層
16
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按一下以編輯母片標題樣式 Computer.
dataprocess() 初始化
活动图（ 活动图（activity diagram） ） 活动图显示动作及其 • 第三層 结果。 结果。着重描述操作实现 – 第四層 中所完成的工作以及用例 » 第五層 实例或对象中的活动。 实例或对象中的活动。
– 第四層 （1）UML的语义 ） 的语义 » 第五層
UML语义通过元模型严格定义。 语义通过元模型严格定义。 语义通过元模型严格定义 元模型为UML的所有元素在语法和语义上提供了 的所有元素在语法和语义上提供了 元模型为 简单、一致及通用的定义性说明。 简单、一致及通用的定义性说明。
3
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（2）UML的表示法 ） 的表示法
2
2
一. UML简述 简述 按一下以編輯母片標題樣式
1. 什么是 什么是UML
• （1）UML是一种标准的图形化建模语言 按一下以編輯母片 ） 是一种标准的图形化建模语言
第二層 2） （– ）UML是面向对象分析与设计的一种标准表示 是面向对象分析与设计的一种标准表示 • 第三層 2. UML的主要内容 的主要内容
– 第二層
• 第三層
– 第四層 » 第五層
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用例图（ 用例图（use-case diagram） ）
按一下以編輯母片標題樣式
数据采集系统
信号调理
Leabharlann Baidu<<uses>> <<uses>>
用例图中包含系 • 按一下以編輯母片 统、角色和用例三种 模型元素。其中， 模型元素。其中，系 – 第二層 统是用例模型的一个 • 第三層 组成部分， – 第四層 组成部分，代表一部 机器或一个商务活动 » 第五層 等；角色是与系统交 操作者 互的人或事； 互的人或事；用例代 表一个完整的功能。 表一个完整的功能。 各元素之间的关系有 通用化、关联、 通用化、关联、依赖 等。
– 第四層 » 第五層
数据采集 卡
支持VC++的 支持VC++的 VC++ 计算机
显示设备
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四、结束语
按一下以編輯母片標題樣式
以上通过一个数据采集系统的例子来说明用UML对分析、 以上通过一个数据采集系统的例子来说明用UML对分析、 UML对分析 • 按一下以編輯母片 设计、实现进行建模的过程。 设计、实现进行建模的过程。目的是可以更好的理解并正确的 – 第二層 使用UML 从而更好的使用面向对象的方法。 UML， 使用UML，从而更好的使用面向对象的方法。 • 第三層
– 第四層 » 第五層
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作业提交方式： 作业提交方式： 按一下以編輯母片標題樣式 hitsc@163.com 哈工大科学园2A 510室 2A哈工大科学园2A-510 • 按一下以編輯母片 室 – 第二層 作业提交截止日期：2011年 作业提交截止日期：2011年5月7日
• 第三層
考试： 考试： – 第四層 出勤： 出勤：10% 作业： 作业：20% 卷面：70%（闭卷） 卷面：70%（闭卷）
按一下以編輯母片標題樣式
• 按一下以編輯母片
• 第三層
– 第四層 » 第五層
数据采集系统UML建模 – 第二層
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内容: 内容
按一下以編輯母片標題樣式
•
UML简述 UML简述 按一下以編輯母片 数据采集系统 建模过程 – 第二層 • 第三層 用户需求 系统分析 – 第四層 系统设计 » 第五層 系统实现 测试与配置 结束语
配置－系统配置是指将系统提交给用户，包括所有的文档。 配置－系统配置是指将系统提交给用户，包括所有的文档。
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按一下以編輯母片標題樣式 配置图（ 配置图（deployment diagram） ）
描述处理器、设备、软件组件在运行时的架构，是系统 描述处理器、设备、软件组件在运行时的架构， • 按一下以編輯母片 拓扑的最终的物理描述， 拓扑的最终的物理描述，即描述硬件单元和运行在硬件单元 上的软件的结构。 上的软件的结构。 – 第二層 • 第三層
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数据采集卡类定义 按一下以編輯母片標題樣式 属性： 属性的名称 类型 • 按一下以編輯母片 型号 字符串 – 第二層 工作方式 字符串 电信号 • 第三層 字符串 二进制数 – 第四層 字符串 方法： 方法的名称 信号调理 A/D转换 CPU临时处理
» 第五層
说明 数据采集卡的型号 数据采集卡的工作方式 输入的电信号 得到的二进制数
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二、数据采集系统 按一下以編輯母片標題樣式 • 按一下以編輯母片
信号 调理 接 口
– 第二層 A/D
数据采集卡
• 第三層
– 第四層 » 第五層
数据采集系统（ 数据采集系统（DAS，Data Acquisition System）主要由数据采 ， ） 集卡、计算机和显示设备三部分组成。 集卡、计算机和显示设备三部分组成。其中数据采集卡完成信号调 转换等功能， 理、A/D转换等功能，且有与计算机的接口。计算机完成对数字量的 转换等功能 且有与计算机的接口。 处理和存储等。经计算机处理后的数据可以在显示器上显示。 处理和存储等。经计算机处理后的数据可以在显示器上显示。 数据采集系统的软件完成数据的采集、处理、 数据采集系统的软件完成数据的采集、处理、显示与采集控制 等。
• 按一下以編輯母片
– 第二層
数据处理
更新显示
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按一下以編輯母片標題樣式 4. 系统实现
• 按一下以編輯母片 实现阶段的任务是使用面向对象程序设计语言， 实现阶段的任务是使用面向对象程序设计语言，将来
自设计阶段的类转换成源程序代码。 自设计阶段的类转换成源程序代码。 – 第二層 • 第三層
– 第四層 » 第五層
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» 第五層
状态图（第三層 状态图（state diagram） ） • – 第四層 状态图主要用来描述对象、子系统、系统的生命周期。 状态图主要用来描述对象、子系统、系统的生命周期。通 » 第五層 过状态图可以了解到一个对象所能到达的所有状态以及对象收 到的时间对对象状态的影响。 到的时间对对象状态的影响。
– 第二層
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数据采集
<<uses>>
A/D转换
数据存储
CPU处理
数据处理
<<uses>>
图形显示
数据显示
<<uses>>
列表显示
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2. 系统分析 按一下以編輯母片標題樣式
此阶段主要关心问题域中的主要概念， 此阶段主要关心问题域中的主要概念，需要建立系统的 • 按一下以編輯母片
静态模型，可用类图来描述。类之间需要协作，可以用动态 静态模型，可用类图来描述。类之间需要协作，可以用动态 –的状态图、 第二層 模型的状态图 序列图和协作图来描述。 模型的状态图、序列图和协作图来描述。 • 第三層
– 第四層 » 第五層
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按一下以編輯母片標題樣式
序列图（ 序列图（sequence diagram） ） 上，描述消息是如何在对象之间发送和接受的。 描述消息是如何在对象之间发送和接受的。 序列图是描述对象如何交互的，并且将重点放在消息序列 序列图是描述对象如何交互的， • 按一下以編輯母片
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系统工作过程
按一下以編輯母片標題樣式
（1）当系统启动后，完成系统初始化及采集参数的设定，以 ）当系统启动后，完成系统初始化及采集参数的设定， • 及数据采集卡驱动程序的加载。 按一下以編輯母片 及数据采集卡驱动程序的加载。 – 第二層 （2）当用户选择“开始采集”命令后，计算机向数据采集卡 ）当用户选择“开始采集”命令后， 发送命令，数据采集卡开始工作。 发送命令，数据采集卡开始工作。 • 第三層 （3）当位于应用程序中的消息处理函数收到中断服务程序发 ） – 第四層 送的取数消息后， 送的取数消息后，便从指定的数据缓冲区取回采集到的数 » 第五層 据序列。 据序列。 （4）数据取回后，系统调用数据处理程序，对采集的数据序 ）数据取回后，系统调用数据处理程序， 列进行解码、滤波等处理。 列进行解码、滤波等处理。 （5）显示屏幕根据处理后的数据不断更新。 ）显示屏幕根据处理后的数据不断更新。
• 按一下以編輯母片
– 第二層
UML的模型用图来表示。共有5类视图（view）10种图 的模型用图来表示。共有 类视图（ ） 种图 的模型用图来表示 类视图 （diagram）如下所示。 ）如下所示。 用例视图（use-case view） 用例视图（ ） 静态视图（ 静态视图（static view） ） • 第三層 过程视图（ 过程视图（process view） ） – 第四層 开发视图（ 开发视图（development view） ） 展开视图（ 展开视图（deployment view） ）
» 第五層
按一下以編輯母片標題樣式
静态：用例图、类图、对象图、包图、组件图、配置图 静态：用例图、类图、对象图、包图、组件图、 动态：序列图、协作图、状态图、 动态：序列图、协作图、状态图、活动图
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3. UML的建模过程 的建模过程
按一下以編輯母片標題樣式
(1) 用户需求 • 按一下以編輯母片 系统分析 – 第二層 (2) 系统分析 (3) 系统设计 • 第三層 (4) 系统实现 – 第四層 (5) 测试与配置 » 第五層
– 第四層 Drawgraph(); » 第五層
ViewData(); }
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5. 测试与配置 按一下以編輯母片標題樣式
• 按一下以編輯母片
– 第二層
• 第三層
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测试－ 建立的模型也是测试阶段的依据。 测试－UML建立的模型也是测试阶段的依据。 建立的模型也是测试阶段的依据
数据采集
/ 发送数据
– 第二層
• 第三層
/ 开始采集
– 第四層 » 第五層
Ready
/ 发送完毕
数据传输
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3. 系统设计 按一下以編輯母片標題樣式
在分析阶段的基础上，考虑软件系统的技术细节， 在分析阶段的基础上，考虑软件系统的技术细节，为实 • 按一下以編輯母片 现阶段提供了更详细的设计说明。在此阶段， 现阶段提供了更详细的设计说明。在此阶段，通常产生新的 – 第二層 类图和动态图。这些图与分析阶段中的图是一样的， 类图和动态图。这些图与分析阶段中的图是一样的，但是更 • 第三層 详细，设计更多技术细节。 详细，设计更多技术细节。
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按一下以編輯母片標題樣式 计算机 数据采集卡 显示设备
序• 列 图
按一下以編輯母片 操作者
– 第二層
开始采集
发送采集命令 返回采集数据
• 第三層
–发数据处理命令 第四層 » 第五層
发送要显示的数据 显示结果
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状态图
按一下以編輯母片標題樣式
/ 开始采集
/ 上电初始化 • 按一下以編輯母片 Ready
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类图（ 类图（class diagram） ）
按一下以編輯母片標題樣式
类图是用类和它们之间的关系描述系统的一种图示， 类图是用类和它们之间的关系描述系统的一种图示，从静 态角度描述系统，属于一种静态模型。 态角度描述系统，属于一种静态模型。 • 按一下以編輯母片
– 第二層
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按一下以編輯母片標題樣式
• 按一下以編輯母片
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三、建模过程
– 第四層 » 第五層
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1. 用户需求 按一下以編輯母片標題樣式
该阶段可使用用例图来捕获用户的需求。从用户的角度 该阶段可使用用例图来捕获用户的需求。 • 按一下以編輯母片 来描述系统的功能，表示了操作者与系统的一个交互过程。 来描述系统的功能，表示了操作者与系统的一个交互过程。
说明 对输入的电信号进行放大等处理 将模拟信号转换为数字信号 对得到的数字信号进行必要处理
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计算机类数据处理函数的伪代码 计算机类数据处理函数的伪代码
按一下以編輯母片標題樣式
• 按一下以編輯母片 void Computer::dataprocess()
– 第二層 {
• 第三層 DataConvert();
– 第四層 » 第五層
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按一下以編輯母片標題樣式 Computer.
dataprocess() 初始化
活动图（ 活动图（activity diagram） ） 活动图显示动作及其 • 第三層 结果。 结果。着重描述操作实现 – 第四層 中所完成的工作以及用例 » 第五層 实例或对象中的活动。 实例或对象中的活动。
– 第四層 （1）UML的语义 ） 的语义 » 第五層
UML语义通过元模型严格定义。 语义通过元模型严格定义。 语义通过元模型严格定义 元模型为UML的所有元素在语法和语义上提供了 的所有元素在语法和语义上提供了 元模型为 简单、一致及通用的定义性说明。 简单、一致及通用的定义性说明。
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（2）UML的表示法 ） 的表示法
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一. UML简述 简述 按一下以編輯母片標題樣式
1. 什么是 什么是UML
• （1）UML是一种标准的图形化建模语言 按一下以編輯母片 ） 是一种标准的图形化建模语言
第二層 2） （– ）UML是面向对象分析与设计的一种标准表示 是面向对象分析与设计的一种标准表示 • 第三層 2. UML的主要内容 的主要内容
– 第二層
• 第三層
– 第四層 » 第五層
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用例图（ 用例图（use-case diagram） ）
按一下以編輯母片標題樣式
数据采集系统
信号调理
Leabharlann Baidu<<uses>> <<uses>>
用例图中包含系 • 按一下以編輯母片 统、角色和用例三种 模型元素。其中， 模型元素。其中，系 – 第二層 统是用例模型的一个 • 第三層 组成部分， – 第四層 组成部分，代表一部 机器或一个商务活动 » 第五層 等；角色是与系统交 操作者 互的人或事； 互的人或事；用例代 表一个完整的功能。 表一个完整的功能。 各元素之间的关系有 通用化、关联、 通用化、关联、依赖 等。
– 第四層 » 第五層
数据采集 卡
支持VC++的 支持VC++的 VC++ 计算机
显示设备
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四、结束语
按一下以編輯母片標題樣式
以上通过一个数据采集系统的例子来说明用UML对分析、 以上通过一个数据采集系统的例子来说明用UML对分析、 UML对分析 • 按一下以編輯母片 设计、实现进行建模的过程。 设计、实现进行建模的过程。目的是可以更好的理解并正确的 – 第二層 使用UML 从而更好的使用面向对象的方法。 UML， 使用UML，从而更好的使用面向对象的方法。 • 第三層
– 第四層 » 第五層
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作业提交方式： 作业提交方式： 按一下以編輯母片標題樣式 hitsc@163.com 哈工大科学园2A 510室 2A哈工大科学园2A-510 • 按一下以編輯母片 室 – 第二層 作业提交截止日期：2011年 作业提交截止日期：2011年5月7日
• 第三層
考试： 考试： – 第四層 出勤： 出勤：10% 作业： 作业：20% 卷面：70%（闭卷） 卷面：70%（闭卷）
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数据采集系统UML建模 – 第二層
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内容: 内容
按一下以編輯母片標題樣式
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UML简述 UML简述 按一下以編輯母片 数据采集系统 建模过程 – 第二層 • 第三層 用户需求 系统分析 – 第四層 系统设计 » 第五層 系统实现 测试与配置 结束语
配置－系统配置是指将系统提交给用户，包括所有的文档。 配置－系统配置是指将系统提交给用户，包括所有的文档。
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按一下以編輯母片標題樣式 配置图（ 配置图（deployment diagram） ）
描述处理器、设备、软件组件在运行时的架构，是系统 描述处理器、设备、软件组件在运行时的架构， • 按一下以編輯母片 拓扑的最终的物理描述， 拓扑的最终的物理描述，即描述硬件单元和运行在硬件单元 上的软件的结构。 上的软件的结构。 – 第二層 • 第三層
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数据采集卡类定义 按一下以編輯母片標題樣式 属性： 属性的名称 类型 • 按一下以編輯母片 型号 字符串 – 第二層 工作方式 字符串 电信号 • 第三層 字符串 二进制数 – 第四層 字符串 方法： 方法的名称 信号调理 A/D转换 CPU临时处理
» 第五層
说明 数据采集卡的型号 数据采集卡的工作方式 输入的电信号 得到的二进制数
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二、数据采集系统 按一下以編輯母片標題樣式 • 按一下以編輯母片
信号 调理 接 口
– 第二層 A/D
数据采集卡
• 第三層
– 第四層 » 第五層
数据采集系统（ 数据采集系统（DAS，Data Acquisition System）主要由数据采 ， ） 集卡、计算机和显示设备三部分组成。 集卡、计算机和显示设备三部分组成。其中数据采集卡完成信号调 转换等功能， 理、A/D转换等功能，且有与计算机的接口。计算机完成对数字量的 转换等功能 且有与计算机的接口。 处理和存储等。经计算机处理后的数据可以在显示器上显示。 处理和存储等。经计算机处理后的数据可以在显示器上显示。 数据采集系统的软件完成数据的采集、处理、 数据采集系统的软件完成数据的采集、处理、显示与采集控制 等。
• 按一下以編輯母片
– 第二層
数据处理
更新显示
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按一下以編輯母片標題樣式 4. 系统实现
• 按一下以編輯母片 实现阶段的任务是使用面向对象程序设计语言， 实现阶段的任务是使用面向对象程序设计语言，将来
自设计阶段的类转换成源程序代码。 自设计阶段的类转换成源程序代码。 – 第二層 • 第三層
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状态图（第三層 状态图（state diagram） ） • – 第四層 状态图主要用来描述对象、子系统、系统的生命周期。 状态图主要用来描述对象、子系统、系统的生命周期。通 » 第五層 过状态图可以了解到一个对象所能到达的所有状态以及对象收 到的时间对对象状态的影响。 到的时间对对象状态的影响。
– 第二層
10
数据采集
<<uses>>
A/D转换
数据存储
CPU处理
数据处理
<<uses>>
图形显示
数据显示
<<uses>>
列表显示
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2. 系统分析 按一下以編輯母片標題樣式
此阶段主要关心问题域中的主要概念， 此阶段主要关心问题域中的主要概念，需要建立系统的 • 按一下以編輯母片
静态模型，可用类图来描述。类之间需要协作，可以用动态 静态模型，可用类图来描述。类之间需要协作，可以用动态 –的状态图、 第二層 模型的状态图 序列图和协作图来描述。 模型的状态图、序列图和协作图来描述。 • 第三層