光机电一体化丛书--光机电一体化系统的软件技术

前言
光机电一体化产品与非光机电一体化产品的根本区别在于光机电一体化产品采用了计算机控制技术。计算机成为光机电一体化产品的核心，而软件则是计算机控制的灵魂。过去，人们对软件在光机电一体化产品中的作用认识不够，将其仅仅看作是硬件的附属品。这种重视硬件、轻视软件的思想和观念使广大从业人员对计算机软件知识掌握得不够，从某种程度上限制了新技术在光机电一体化产品的应用。目前，虽然很多高等学校都开设了机电一体化专业，但在专业课程设置上，仍只是将机械专业的课程和一些电子技术课程揉和在一起，对计算机技术仍局限于学习编程语言。很多机电一体化专业的大学生对计算机知识仍感陌生，更谈不上用软件工程思想来设计软件了。为了帮助正在和即将在光机电一体化领域工作的科技人员奠定良好的软件设计方面的科研开发基础，本人编写了此书。
全书共分8章。第1章介绍光机电一体化的基本概念以及计算机和软件在光机电一体化系统中的地位和作用。第2章介绍程序设计方法，包括面向过程程序设计和面向对象程序设计以及程序设计工具Visual C++。第3章介绍了几种典型的数据结构，如链表、队列、栈和二叉树等，并给出了数据结构的应用实例。第4章介绍软件工程的概念、方法和工具，并给出了综合应用实例。第5章介绍软件可靠性概念，软件测试方法、工具和软件调试技术。第6章介绍人机界面的设计技术，包括中文支撑环境、键盘接口设计与编程、触摸屏设计与编程、LED和LCD显示接口设计与编程、热敏打印机设计与编程以及图形界面设计。第7章介绍电气接口技术，主要介绍数字信号和模拟信号的输入/输出通道的设计与编程技术。第8章介绍软件抗干扰措施。
本书由北方工业大学机电工程学院方建军副教授和中国农业大学工学院张树阁副教授共同编写。第1章至第4章、第6章和第8章由方建军编写，第5章和第7章由张树阁编写。任利伟参加了第3章的编写。本书在编写过程中参阅了很多作者的专业书籍和论文，限于篇幅，不在书后一一列出，在此衷心感谢各位书籍和论文的作者。
由于编者水平有限和时间仓促，错误及不当之处在所难免，敬请广大读者批评指正。

编者2004年11月

本书从实用的角度出发，比较全面系统地介绍了开发光机电一体化系统软件所需要的基础知识以及相关技术，包括程序设计方法、软件工程方法、典型数据结构、软件可靠性与测试技术、人机界面、电气接口技术以及软件的抗干扰技巧。全书内容由浅入深、通俗易懂。为了帮助读者加深对软件基础理论知识和技术的理解，给出了大量的应用实例。
本书可供光机电一体化领域的工程技术人员使用，也可作为工业自动化、机电一体化、计算机应用专业学生的教学参考书。

目录
第1章绪言1
11光机电一体化的含义1
12光机电一体化系统中的计算机2
13光机电一体化系统中的软件3
14软件在光机电一体化系统中的应用实例4
第2章程序设计8
21程序与算法8
22结构化程序设计9
221结构化程序设计方法9
222结构化程序设计工具12
223结构化程序设计15
23面向对象程序设计15
231面向对象的方法15
232面向对象的程序设计20
24面向对象软件开发工具——Visual C++23
241类与对象23
242继承24
243多态性31
244 友元34
245运算符重载34
246Visual C++类库37
247 模板38
第3章典型数据结构43
31栈43
311类Stack44
312栈应用实例45
32队列49
321循环队列49
322循环队列类50
323优先级队列51
33链表53
331单向链表53
332循环链表57
333双向链表58
334应用实例——Josephus问题60
34二叉树62
341树的概念62
342二叉树的概念和二叉树类63
343二叉搜索树66
35标准模板库STL70
351初识STL70
352容器71
353迭代器75
354算法78
第4章软件工程方法81
41软件生存周期82
42可行性研究83
421可行性研究的内容83
422可行性研究的步骤84
423可行性研究使用的分析工具85
43需求分析87
431数据流建模87
432数据字典90
433加工说明91
44总体设计93
441软件设计的基本原理94
442软件结构97
443面向数据流图的设计99
444面向数据流图的设计实例102
45详细设计103
451Warnier程序设计方法104
452Warnier程序设计实例104
46编码109
47应用实例110
471激光切割机数控系统的组成110
472激光切割机数控系统的基本功能111
473软件设计111
第5章软件的可靠性与测试技术117
51软件可靠性117
511软件可靠性的含义117
512软件可靠性度量117
513软件可靠性分析118
52软件测试技术119
521软件测试方法119
522软件测试用例120
523软件测试过程123
53软件调试127
第6章人机界面130
61人机友好界面的设计原则130
62人机交互的中文环境131
63键盘的设计与编程135
631机械式键盘的设计与编程135
632拨码盘的设计与编程139
633触摸屏的设计与编程141
64LED和LCD显示器的接口与编程145
641LED显示器的接口设计与编程145
642LCD显示器的接口设计与编程151
65键盘与显示器一体化接口161
66热敏打印机接口与编程166
67图形用户界面设计195
第7章电气接口技术203
71光机电一体化系统的输入/输出信号203
72数字量输入/输出通道的设计205
721并行输入/输出接口205
722串行输入/输出接口210
73模拟量输入/输出通道的设计215
731模拟量输入通道的程序设计216
732模拟量输出通道的程序设计219
第8章软件抗干扰设计221
81光机电一体化系统的抗干扰问题221
82软件抗干扰措施222
821数据采集系统的软件抗干扰222
822程序运行失常的软件抗干扰224
823控制状态失常的软件抗干扰227
83软件抗干扰设计实例228