单片机应用技术培训系统研制的基本构架.doc

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单片机应用技术培训系统研制的基本构架 单片机应用技术培训系统研制的基本构架 　　关键词:CAN总线;嵌入式;在系统编程;单总线;液晶显示模块 摘要:针对传统的单片机实验教学系统落后于应用技术发展的现状,本论文在对单片机接口技术的发展及应用进行了深入调查分析的基础上,设计开发了多种常用的接口和总线技术模块,并给出了技术模块电路原理图和软件编程的注意事项,提供了部分程序源代码。技术模块内容面向应用,既可学习单个技术模块,又可将多个技术模块组合成若干个实用的小系统,培养了学生的动手能力和创新能力。 　　 　　一、单片机应用技术培训系统研究的现状、目的和意义 　　 　　随着Internet的发明,近几年来各种嵌入式应用系统无论在数量上还是规模上都远远超过了PC。嵌入式应用系统具有巨大的市场需求前景,近些年,我国的高等教育取得了显著成效,学校的规模和数量在不断增多,仅河南省目前就有96所高等院校,且每个学校中会有多个专业同时开设同一课程。如,计算机、电子、通信、自动化、仪器仪表等都开设有《单片机原理与应用》课程。然而,目前国内关于单片机的教材讲的都是关于单片机的基本原理,面向应用的技术很少,许多在实际工程中应用的技术学生根本无法从教材中学到,个别具有创新能力的同学会在专著中看到这些实用技术,但因没有实验仪器严重影响了掌握这些技术的效果。 　　 　　二、单片机应用技术培训系统的主要硬件模块和特点 　　 　　(一)单片机应用技术培训系统的主要硬件模块 　　包括硬件技术模块设计和系统软件设计两部分。主要硬件技术模块如下: 　　1.ISP(在系统编程)技术模块; 　　2.USB接口技术模块。其中使用了专用USB接口芯片PDIUSBD12和USB/UART 芯片FT232R实现USB接口; 　　3.CAN总线接口技术模块; 　　4.液晶显示技术模块; 　　5.1-Wire技术模块; 　　6.I2C接口技术模块; 　　7.基于8279的键盘LED显示电路技术模块。 　　系统软件由VC++6.0开发,主要包括源文件编辑、编译、技术模块演示和帮助等菜单。其中,文件菜单中主要包括新建、打开、保存、另存为、打印预览、打印设置和打印文件等操作;编辑菜单中主要包括撤消、剪切、复制、粘贴、查找和替换等操作;编辑菜单主要包括对源程序代码进行编译、下载可执行程序等操作;技术模块演示菜单可实现对所有技术模块的演示。 　　 　　(二)单片机应用技术培训系统的特点 　　“新与实用”是本系统的两大特点,与国内同类产品相比,本系统有以下突出优点: 　　1.面向应用:系统包含的很多技术模块可以直接运用到实际的应用系统中。 　　2.内容丰富:系统所选的技术模块种类丰富,都是开发中常用的技术,具有非常高的实用价值。 　　3.技术先进:先进性主要体现在系统设计的先进性和技术模块内容的先进性两个方面。本系统在51单片机上实现了在系统编程功能。 　　 　　三、单片机应用技术培训系统软件的开发 　　 　　(一)系统软件开发的依据和意义 　　开发的系统软件与硬件系统结合起来,极大地方便了学生进行程序的编写、调试和仿真,提高了学习效率。所以,设计开发一个与硬件系统相配套的系统软件就显得尤为重要。本系统所使用的IDE是用VC++编写。 　　 　　(二)系统软件介绍 　　IDE(Integrated Development Environment),意为集成开发环境,该系统在Windows环境下运行,该软件系统将文件操作、参数设置、源程序编辑、编译、代码下载、技术模块演示、帮助信息(源程序、指令表等)等功能集成在统一的开发环境中,功能齐全,界面友好。因篇幅原因,这里只简单介绍程序编译模块设计、在系统编程模块设计和帮助文档模块设计。 　　设计的系统软件界面主要有以下几部分: 　　1.文件操作:新建、打开、保存、关闭、打印和退出等; 　　2.文本编辑:剪切、复制、粘贴、查找和撤消等; 　　3.代码编译:源程序编译、下载单片机程序; 　　4.技术模块演示; 　　5.系统参数设置; 　　6.系统用户登陆设置; 　　7.帮助功能。 　　系统功能如图1-1所示,系统软件界面如图1-2所示。 　　 　　(三)源程序编译模块设计 　　在整个IDE的开发中,编译模块的开发至关重要,因为编译器的功能是将程序源代码翻译成可以在计算机上执行的机器语言,是软件调试的关键部分。编译器可实现对汇编语言的编译功能,其主要目标是将单片机汇编语言源程序文件翻译成写入单片机的Intel HEX格式文件,并为用户提供源码与目标码对照的列表(list)文件。 　　1.编译器概述 　　编译器的功能是将源程序翻译为计算机能解读、运行的机器语言程序[48]。编译器的任务是对输入的汇编源程序进行扫描,从中找出所有词法和语法的错误并反馈给用户,然后生成目标代码文件和提供查看信息的列表文件。简单的说,就是将输入的*.asm 源程序文件,转换为*.Hex目标代码文件和*.lst列表文件输出。 　　2.编译器的实现流程 　　编译器的整个工作流程是分阶段进行的,分别是:词法分析、语法分析、语义分析与中间代码生成、优化和目标代码生成共六个阶段。另外,符号表管理和出错处理这两个重要的工作贯穿以上的所有阶段,编译过程中源程序产生的各种信息被保留在不同类型的表格里。具体工作流程如图3-3所示: 　　 　　 　　3.编译器的设计 　　编译器的总体设计思想是:采用两遍扫描方式,在两遍扫描方式中,第一遍扫描主要是建立符号表和确定源程序每一行的偏移地址,同时检查汇编程序是否有错误。第二遍扫描是利用第一遍扫描所生成的符号表,产生可供微处理器执行的机器代码文件,并产生一个列表文件。第一遍扫描完成源程序的语法检查、建立符号表、提取数据和产生错误信息等功能,其主要功能是提取数据段和建立符号表[50]。第一遍扫描中3个最重要的数据结构是符号表、伪操作表和机器指令表[51]。编译器主要有以下功能模块组成: 　　(1)指令系统模块设计; 　　(2)词法、语法分析模块设计; 　　(3)符号表管理模块设计; 　　(4)出错处理模块设计; 　　(5)HEX文件的操作模块和目标代码生成模块设计; 　　(6)LST列表文件的操作模块和产生列表文件模块设计。 　　(四)在系统编程模块的系统软件设计 　　ISP(在系统编程)是系统中最大的特点,实现了对单片机的串行编程。对于学生和开发人员来说,不但节省了购买编程器的费用,减轻了经济压力,还提高了工作效率。 　　在线编程模块系统软件的主要功能是向编程电路发送各种命令(如芯片擦除、查空、编程等)、待编程的数据块以及显示编程过中的各种相关信息等。工作流程如图3-4所示: 　　 　　(五)系统软件的帮助文档模块设计 　　帮助文档是CHM格式的文件,可以在Windows环境下直接运行。帮助文档共分为三大部分:第一部分是基础知识,包括编程器、仿真器、示波器和万用表等常用工具的介绍和使用方法;第二部分是技术模块内容,包括系统中所有技术模块的硬件电路原理介绍和与之配套的程序源代码;第三部分是硬件系统的元件装配图。 　　 　　四、结束语 　　 　　以单片机为主控芯片的各种嵌入式系统应用前景十分广阔,开发新一代单片机综合开发培训系统,对培养学生的创新精神和培养具有实际开发能力的高素质人才有重大的现实意义。论文中对这些新技术应用的特点和原理都做了深入的探讨,并给出了技术模块电路原理图和软件编程的注意事项,提供了部分程序源代码,具有良好的市场前景。 　　 　　参考文献: 　　[1]梁睿,薛雪.ISP技术在AT89SX单片机中的硬件[J].工矿自动化,2005,(2):47-48 　　[2]张树海,孙志平.AT89S8252中SPI接口工作原理[J].河北工业科技,2005,22(3):131-132 　　[3]肖小锋,蔡金燕.SPI接口单线应用[J],电子测量技术,2006,29(1):22-23. 　　[4]CP2102,Revision1.1,September,2005[EB/OL]. <A href=""></A>. 　　[5]AT89S51,December,2003[EB/OL].. 引子 　　 　　早就想写篇文章，说说“以学生为本”的话题，而临到写的时候，却又在文章的标题前加了个“也谈”。这是因为，写本文之前，我上网做了个搜索，把“以学生为本”作为关键字输入搜索引擎Google (谷歌) 的搜索文本框，得到的响应是：“简体中文网页中，约有 11,500,000 项相符合的查询结果(搜索用时0.26秒) ”。乖乖，半秒不到，有上千万条之多的类似结果。所以，服了，有那么多人在谈，我就算“也谈”，属于“从众”吧。 　　 　　1以学生为本，重视提高教学质量 　　 　　“以学生为本”，那什么是学生的“本”呢？是考试成绩？是学历文凭？或者是编织人脉？……我想，这些都只是学习过程的衍生物。请见下图。 　　 　　如果把大学读书这3、4年作为一个特殊的人生阶段，那么，在此以前，学生的奋斗目标就是高考独木桥 (至少目前在我国基本如此)，家庭、社会包括学生本人，都给予高考以充分的重视与保障；而学生日后的“事业有成”、“幸福人生”，是以大学3、4年的学习作为主要发展基础的。 　　大学教育的真正目的，应该是学生综合素质的提高，是学生从业时的真才实学和终身继续学习的能力，是大学毕业之后的幸福生活和事业有成的发展后劲，这可以具体落实为我们的培养目标。笼统地说，就是培养有觉悟(政治思想素质)、有文化(科学技术素质)的劳动者(从业能力)，这才是学生的“本”。 　　学生在大学学习期间，投入的不仅仅是学费等费用，更昂贵的，是投入了自己一辈子中最美好的时光，如果荒废学业，或者没有收获应该得到的立身之本，那可是一桩影响“终生”的“大错”。换句话说，作为大学教师，在组织教学，开展教育活动的时候，心中要顾及学生的根本利益，这是我们的职责所在。 　　事实上，在“以学生为本”的方面，我们还是说得比做的要多得多；我们较少换位思考，站到学生的立场上分析和思考问题；较少根据学生的学习能力来设计我们的教学活动。从前面提到的网络搜索所得到的结果内容中，也多少能得到这样的印象。 　　我们已经普遍认识到，我国的高等教育存在着教学质量问题，教育体制需要改进，社会对高等教育的认识需要提高，等等。从教师的角度看，“教育观念落后，教学内容陈旧，教学方法单一，教师队伍水平亟待提高”是教学质量问题的主要原因之一。教师要明确大众化高等教育背景下自己的职责，重视“以学生为本”来思索教改和组织教学，改进教学方法，积极参与“本科教学质量工程”。 　　 　　2特级教师杨明明的“以学生为本” 　　 　　几年前，曾经有机会听过不少中、小学特级教师的教学公开课，其中，杭州语文特级教师杨明明给我留下了特别深刻的印象， 　　举个例子。某年轻特级教师在上数学公开课“时、分、秒”，临近结束进行总结时，她问学生：“同学们，大家回忆一下，这堂课，老师讲的主要内容是什么呀？”，当然，小学生回答问题的积极性极高，小手跟丛林一样举了起来，回答更是五花八门，有“时间”，有“小时”，有“时针分针秒针”，等等，但是，当有个小朋友说：“老师教我们的是‘时、分、秒’”的时候，在老师操作下，那多媒体课件发出了响亮一声“铛！”老师表扬说：“这位小朋友回答得真好！”顺手，老师挂出了主题小黑板，上面写到：“第Í课时、分、秒”。可惜！这位小朋友“真好”了，其他小朋友并没有不好啊，虽然回答不尽全面，可也都没有错啊，但没有得到肯定、表扬或鼓励，这个时候，那位“真好”小朋友似乎成了老师的“托”。 　　再说老教师杨明明。一次，她在湖州的一堂语文公开课上教学生“诗歌”。其中有一个教学片段：杨老师首先以动听的声音带领学生反复朗读一首小诗： 　　小雨像刚上学的娃娃 / 还有点害怕，/ 歪歪斜斜， / 在窗上乱画。 　　朗读熟练了，杨老师请学生们为这首小诗起名字。当然，答案也是五花八门的，例如有“小雨”、“娃娃”等等，最后，“铛”地一声，杨老师的答案却是“《？》”。事后，我问过杨老师，她说：孩子们的回答都很好，不能肯定一个而冷落了其他，这个问号就代表了学生们的所有回答。杨老师的这个答案，是事先设计在教案里，埋伏在多媒体教学课件中的。我很感慨，这不正体现了“尊重学生，以学生为本”的教学设计吗？！。我们都知道，在大学老师的教学中，这样的设计是很少出现的。那么，是因为大学的教学没有这样的需求吗？ 　　 　　3以学生为本，重视教学方法的改革 　　 　　我们这些当大学专业老师的，大多数毕业于相关的各个“对口”专业，很少接受过师范教育，而我们的教学方法，主要还是从我们当初的老师那里“体会”来的。但是，无论是时代，还是所面对的学生，已经完全不是当初那回事情了，这样的变化虽然我们心知肚明，但“教学方法单一”仍然是目前普遍存在的问题。 　　我觉得，身为教师，就要研究教育，教改是教师的义务所在。我们应该为今天的教学、为今天的学生塌塌实实地开展教学改革。一方面，应该学习、继承和发扬传统教学方法中优秀成份、适用成份，另一方面，要认真研究今天学生的现状与特点，坚持“因材施教”的教育教学原则，有的放矢地规划教学内容，探索教学方法，开展教学活动，把“以学生为本”落到实处，像杨明明老师那样，站在学生的立场上思考问题，设计教学方法，充分调动学生的学习积极性。 　　3.1实践教学法 　　传统模式的教学方法可以简单地概括为“先说 (课堂理论教学)后做(验证性实验)”和“光说不做”。但是，在大众化高等教育背景下，课堂教学效果普遍出现滑坡，客观上淡化了“验证性”实验的基础，因而严重影响了课程的教学质量。 　　我们在教学实践中摸索出一套“把实验实践环节与理论教学相融合，抓实验实践教学促进学科理论知识学习”的教学方法，有效地提高了学生的学习兴趣，以此来提高大众化高等教育背景下专业课程的教学效果和质量。这个教学方法可以简单地概括为“先做后说”和“边做边做”。这里的“先做”，就是教师依据相关课程的知识体系和教学要求，精心设计前导实验，学生在实验设计的指导下，通过实验方法来了解和实践课程知识；这里的“后说”，就是在学生具备了一定的感性认识的基础上，在课堂教学环节中答疑解惑，系统地提高学科知识的理论水平。 　　在实践中我们体会到，学生在一些课程中产生的学习困难，首先来自于他们对所学知识缺乏必要的感性认识，而我们在教学中采用“先做后说”的方法，把根据学科理论知识精心设计的实验实践环节与学科理论教学相融合，抓实验实践教学促进学科理论知识学习，较好地解决了学生的认知困难，符合特定的学生对象，取得了很好的教学效果。 　　3.2发现教学法 　　美国认知心理学家布鲁纳倡导发现教学法。他指出：“发现不限于寻求人类尚未知晓的事物，确切地说，它包括用自己的头脑亲自获得知识的一切方法。” 　　教学要帮助或形成学生智慧或认知的生长。布鲁纳认为，教育工作者的任务，是要把知识转换成一种适应正在发展着的学生的形式，而表征系统发展的顺序，可作为教学设计的模式。“动作表征、肖像表征和符号表征——即通过动作或行动、肖像或抽象，以及各种符号来认识事物。这三种表征系统的相互作用，是认知生长或智慧生长的核心”(Bruner，1973) 。 　　注重掌握学科的结构，而不是现成的正确答案，必然会强调学习的过程，而不是学习的结果。所谓发现，当然不只局限于发现人类尚未知晓的事物的行动，而是包括用自己头脑亲自获得知识的一切形式。 　　发现学习的特征包括： 　　(1) 强调学习过程。认识是一个过程，而不是一种产品。学生不是被动的、消极的知识的接受者，而是主动的、积极的知识的探究者。 　　(2) 强调直觉思维。不论是科学家还是小学生，都需要也都可以使用直觉思维，所不同的只是程度问题，其性质都是一样的。大量事实都表明，直觉思维对科学发现活动极为重要。与其指示学生如何做，不如让学生自己试着做，边做边想。 　　(3) 强调内在动机。布鲁纳把好奇心称之为“学生内部动机的原型”，他认为与其让学生把同学之间的竞争作为主要动机，还不如让学生向自己的能力提出挑战。所以，他提出要形成学生的能力动机。要适时地让学生知道学习的结果，如果错了，还要让他们知道错在哪里以及如何纠正。让学生有效地知道学习的结果，取决于： 　　① 学生在什么时候，什么场合接受到矫正性信息； 　　② 假定学生接受的矫正性信息的时间、场合都是合适的，那么学生在什么条件下可以使用这些矫正性信息； 　　③ 学生接受的矫正性信息的形式。 　　(4) 强调信息提取。布鲁纳对记忆过程持比较激进的观点。他认为，人类记忆的首要问题不是贮存，而是提取。 　　 　　4后记 　　 　　俄国教育家乌申斯基说：“不论教育者怎样地研究了教育理论，如果他没有教育机智，他就不可能成为一个优秀的教育实践者……”。教学机智是指教师成功处理教学事件的特殊能力，教学机智建立在教师的观察和了解学生的基础上，它是观察的敏锐性、思维的灵活性和意志的果断性三位一体的独特结合。 　　无论是“实践教学”还是“发现教学”，其核心意义都在于“以学生为本”，积极探索教育教学方法，以促进教育质量的提高。传统的教学方法中已经积累了很多很好的内容，这些内容要传承和发扬，要珍惜，要很好地加以利用。而我们的探索和研究，是在“单一”的基础上，成为“有二”，继续发展为“成三”、“为四”……，只要“材”不同，“教”法就可能也应该有所不同。 　摘要:随着我国油田的开发进程越来越快,油田开采产生的油田水的问题越来越严重,怎么样合理的对油田废水再次利用,不对周围的生态环境造成影响,是我们急需解决的。油生产单位大部分集中在干旱地区,水资源严重缺乏,如何将采油过程中产生的污水变废为宝,具有十分重要的现实意义。油田采出水处理技术在油田的持续高产稳产、保护生态环境等诸多方面发挥着重要作用。 　　关键词:油田水质管理信息系统;信息管理数据库;网络 　　 　　Development&Application Prospects in Oil Water Quality Management Systems 　　Yang Jixiang 　　(Daqing Oilfield Co.,Ltd.First Oil Production Plant,Fifth oil field 510 teams,Daqing163022,China) 　　Abstract:As China's oilfield development process gets faster and faster,the oilfield water problem is getting more important We need solve Re-use the oilfield water and protect the surrounding environment.Oil production are concentrated in the arid region,a serious lack of water, it is important make oilfield water become treatment in the area.Oilfield treatment technology play very important role in a lot of area. 　　KeyWords:Water quality management systems of Oilfield;Information management database;Network 　　 　　一、油田水处理现有工艺技术的改进 　　沉降罐气浮技术针对沉降分离系统存在的工艺不完善、混凝沉降效果差、除油效率低等问题,可应用气浮固液分离技术对沉降工艺进行技术改造。气浮技术的核心是通过产生微小气泡,使絮凝颗粒附气上升分离,即将水、气混合加压溶解形成溶气水,当微细气泡析出时与悬浮颗粒高效吸附而上浮,从而达到固液分离的目的。该技术的主要设备是混匀器和高效除油装置,其特点是混合均匀,有利于微小颗粒异向絮凝的进行,进而缩短混凝沉降时间,可作为预处理设备,与已建沉降罐串联使用,不改变已建沉降工艺,占地面积小。 　　二、纯人工水质检查工作的弊端 　　以胜利油田为例,在以往的水质考核工作中,各污水站的水质检测数据逐级上报采油厂,全油田有11个采油厂,5O多座污水站,数据全部通过人工计算和传输,计算数据多达上千个,环节多,采油厂再将每月的数据制成表,报开发管理部。由于各采油厂比较分散,污水处理系统比较复杂,信息量大,开发管理部再将这些数据汇成月报,作为调整生产方案的依据。此过程中数据传递慢、易出错,查询历史数据难,工作效率较低。一个流程至少需一个月,此时再调整生产方案,已错过时机。而且靠人工方式进行调控效果也很不理想,操作人员经常在夜间前往水源井启停水泵。因此,为保障操作人员的人身安全与油田的安全生产,设计合理的水源井供水自动化监控系统就是一项非常重要的工作。 　　三、油田水质检测网络自动化管理系统的应用 　　为了解决这些弊端,根据油田安全生产与数字化管理的需要,搞好油田回注水水质达标工作,本着“注重实效、安全可靠、经济合理、功能适度”的原则,为提高水源井供水系统安全可靠运行并保护操作人员,加强油田开发水处理系统的管理,及时掌握现有水处理设备运转情况和现场水质状况,技术检测中心开发了“油田水质管理信息系统”,并在局域网上运行,实现了油田水质检测网络自动化管理。 　　目前,“油田水质管理信息系统”在我油田分公司各采油厂、污水站、集输科进行了推广应用,该系统的应用.深受广大基层检验人员和各级水质管理人员的欢迎,它既可以帮助广大检验人员省去很多手工计算的繁杂,避免许多人为因素的干扰,使检验结果更具科学性、准确性、指导性,又可大大简化数据上报的程序,在数据逐级上报过程中无需再专人专程驱车送报表,为各单位节省了大量的人力、物力、财力。上级决策部门更通过图表查询等功能对各采油厂污水站现状了解更加直观、便利,及时掌握水质情况,并根据情况严格按照有限公司的有关规定进行一系列奖惩措施,以督促不达标污水站时时加强质量意识,从现场水质状况、水处理设备运转情况及水处理药剂等多方面分析原因,加以整改。使污水水质趋于达标。目前,胜利油田污水站达标运行平均费用为0.5～0.7元/吨水,个别站高于1.0元/吨水,全局水处理药剂费用每年达一亿元以上,水处理设备的投资更是一笔巨大的开支,如何用好和维护好如此庞大的资金和设备,确保水质达标回注,保障油田生产有序地进行,《油田回注水管理信息系统》的推广应用无疑已成为水质管理工作必不可少的技术支撑。《油田回注水管理信息系统》目前已在油田局域网上运行,有限公司运行的50多座污水站。实际处理污水100多万m3/d。系统从数据源头上入手,建立起较为全面的油田水质系统数据库,使水质检测业务趋于规范化,实现了油田各厂站之间检测信息的网络共享,使各站间的联系更加直接、便利。 　　通过本系统,可以降低管理的成本,实现办公自动化,提高检测数据的利用率,充分发挥水质检测数据在各级管理部门决策过程中的作用。同时,系统还建立起一套集污水站设备运行和水质情况于一体的管理系统,为各级领导在水质管理、新工艺、新设备、新仪器的设计、选型提供决策支持,从而有针对性地加强污水治理,保障油田生产有序地进行,使水质管理工作进一步走向制度化、信息科学化的轨道。其创造的经济效益和社会效益是不可估量的。 　　四、系统特点 　　(一)具有泵站工艺现场工况流程图、每台机组运行状态模拟图、储水罐液位模拟图、设备润滑流程图、设备冷却流程图等动态显示,动态测量控制数据的功能。采用直观的彩色图形显示监测数据、工作状态和报警,界面美观,具有良好的人机界面接口。 　　(二)具有网络通信功能,通过网络实现无距离调控操作,查看各注水站每台泵的运行状态、实时数据和历史数据、设置调控参数和保护参数,以及紧急故障处理等。系统运行安全可靠。在遇到全站停电等故障状态时,具有自行关闭和保护报警功能,并提示现场值班人员采取应急措施,可有效确保注水系统的安全正常生产。 　　(三)具有巡视功能,能循环显示各个显示窗口,包括注水泵图、电动机图、泵效趋势图、数据表和各种报表等。监控实时性好,自动化程度高。 　　(四)具有显示并打印输出设备报警及停机参数、各机组运行参数、历史资料、特性曲线和数据分析报表等。既能定时编制打印各种生产报表,又能根据生产需要随时打印某一时刻某台机组的监测资料。 　　(五)具有良好的抗干扰能力。由于注水泵机组均为6kV 的大功率高压交流电机,现场电信号干扰较大,为提高系统的抗干扰能力,在软、硬件上采取了多种防干扰措施。 　　结论: 　　将采出水处理达标后回注于油层,不仅可以回收水中的原油,实现水的循环利用,减少环境污染,而且节约大量的淡水资源,具有显著的经济效益和社会效益。油田注入水水质的监测与管理工作对于。应用中既提高了注水泵站的现代化管理水平,减缓了机泵的磨损,延长了设备的使用寿命。 　　参考文献: 　　[1]牛瑞霞,栾洪波.油田水处理新技术的应用进展[J].石油化工应用,2010,1 　　[2]高磊.油田水质管理信息系统的开发与应用[J].数字石油和化工,2008,5 利用计算机三维软件定量分析人体美学 　　关键词:人类美感;人体结构科学事实美;对称;人体科学实验审美 　摘要:本文论述了计算机软件辅助选美定量分析的作用,说明了计算机软件辅助选美是社会人体选美的一种辅助形式,科学选美的判断可从人体结构科学事实美的认定、人体结构科学理论审美的定量和人体结构科学实验审美的技术方法三个方面进行判定,文中特别强调计算机软件辅助选美是人体结构科学实验审美的重要技术手段,世界各地选美的社会活动,通过人体美标准的定量,利用计算机软件对人体美标准进行定量的核定,为选美结果提供可靠的客观依据。 　　 　　一、科学选美是社会科学技术发展的必然 　　 　　美是随着人类的出现而同时出现的历史范畴,在上帝创造人类以前,自然界本无所谓什么美不美;在人类出现之后,人类的美感才从动物性快感中演变过来,发展到今天世界各地的各种形体选美等活动。 　　现代人类利用科学技术选美是人类社会发展过程中随人的审美心理、审美意识及科学技术进步而达到的一种较高发展阶段。当今世界各地的选美活动,对社会选美所产生的经济利益是非常巨大的,而对个人来说,为了展示自己的美貌或体魄,表现用有的智慧,吸引别人注意,给自己找到一份合适的工作,选美是最好的途径。几乎所有选美比赛取得好名次的选手,都被各大公司,机关团体网罗为自己的人才。现代选美比赛非常激烈,选手们都希望有一种公正的、客观的、科学的因素占多的辅助手段定量人的选美。因此科学技术辅助选美的采用,特别是计算机软件辅助选美的引进,正是社会科学技术发展对选美要求的必然。 　　 　　二、人体结构科学选美判断的准确公证性 　　 　　人体科学选美的判断准确公证性可从人体科学事实美的认定、人体科学理论审美的定量和人体科学实验审美三个方面进行判定。 　　 　　(一)人体结构科学事实美的认定 　　人体结构科学事实美是人类个体客观存在的实体表像。它是一种客观存在的理性美,它不是由感性得出的,而是纯粹能用尺寸帐量的。人体结构科学事实美对常人来说,处处都能感受到它迷人的魔力;美人胚走在大街上,能吸引无数人的眼球。现在的问题是假如把东方、西方两大美人海伦和西施放在一起选美会有什么结果呢?谁才是最美的女性呢?究竟人类有没有审美的共识呢?对选美有没有统一标准呢?如果有,根据什么来认定呢,如果没有世界选美大赛有什么意义呢? 　　目前世界选美学界存在的问题是,缺少对人体结构科学事实美定位的认定,许多学者都认为无论女人体还是男人体,凡是不能充分体现人类特征的个体,很难被视为美。有学者认为,存在决定了意识,选美社会现象存在,必然有她的道理,人体美是自然美中程度最高的美,这是不无道理的。如果让黄种人、黑种人、白种人一起来选美,这样的划定的人体结构科学事实美标准应该是什么样的呢? 　　笔者认为选美是审美的具体表现形式,人体美应该是一种对称,比例,选美必须有一个标准,一个尺度,外形的美应该是第一的客观不变的,各派哲学美学建构自己的美学体系,只能是相对第二位的。选美首先应该给出人体科学事实美的界标,人体的美还是不美,就看你离这个人体结构界标有多大差异:假设f(x)代表人体结构界标,f(xi)代表实际人体结构测量数据: 　　当f(x)-f(xi)→0时,决定了无论什么样的人种,其差值最小者为人体美最佳!这就是人体科学事实美的应该认定标准。 　　 　　(二)人体结构科学理论审美数据的定量 　　美的规律应在物理或生理美的层次上研究,美:的确与人的动物躯体和生理结构密切相关。譬如,如果人的双眼不是对称结构,就象目鱼双眼那样挤在一边,那今天人类视觉对称美便荡然无存,学者陆梅林先生也把种对称视为普遍的‘美的规律’,不无道理。人们选美用‘美的尺度’来评定,实际上也就是一个‘人体结构的标准尺度’。由于语义、概念的不明确,我们常常把‘人体结构的标准尺度’和‘社会美的认识标准’混为一谈,前者属于自然审美价值的定量,而后者是属于一时一地的模式哲学审美规范。前者是封闭的而后者是开放的。无论美学定义如何抽象,人体选美的过程必须要用人体科学理论指导审美,由人体结构科学理论的定量来决定人体选美的评比结果。 　　在人体中形成‘双’的自然对象里,有两种参数,人们叫她为‘对称’和‘比例’,也是选美的参考的基本数据,如:人体中形成‘双’的以‘对称’为美的参数对象,以眼睛、耳朵、牙齿、鼻子、手、脚等双数的对象,人体中形成‘单’的以‘比例’为美的参数对象,如:头,躯体、腿长、手长等孤立的、抽象的对象。 　　人体科学理论审美的定量以尽可能减少对人体假设,即个人的倾向性,可根据不同的地域和人种特点,运用明晰而严密的人体结构数据,得出简单、对称的,准确的人体定量表格数据定量表格。 　　头部数据定量表格构建以:眼,眉,鼻,嘴,耳,发,脸形,两眼宽等参数进行分类; 　　形体数据定量表格构建以:身高,体重,三围(胸、腰、臀)等参数进行分类。 　　 　　(三)人体结构科学实验审美的技术方法 　　人体科学实验审美的技术方法指的是科学实验设计及其实施过程中的科学过程。它包括实验指导思想的创造性,实验装置设计的新颖性,以及实验技术与操作过程中的艺术性因素,如:头、手、脚、形体装饰,而计算机软件等技术手段是人体科学实验审美的辅助关键,计算机软件辅助从设计到实施都让人感到严谨、准确、有说服力。计算机软件辅助选美的引进,带给选美活动中的人群的准确公证性是不言而喻的。下面介绍一些使用计算机软件辅助选美的技术: 　　1.人体结构科学实验审美的流程 　　①调用现有软件:Photoshop、3ds max构建的特色集成软件等评审软件; 　　②输入人体定量基本参数,如:头部数据定量参数、形体数据定量参数; 　　③输入对应的人体实测参数; 　　④软件进行比对计算; 　　⑤比对差值输出; 　　2.人体结构科学实验审美常用的计算机软件 　　平面:photshop软件用于制作平面位图的图形图像编辑软件,Ⅲustrator软件是用于制作平面矢量图设计软件; 　　立体:3ds max是用于对三维人体立体操作编辑软件,maya是更专业一种三维编辑软件; 　　(四)计算机软件判断人体科学审美科学实例: 　　采集每个参加选美人员头部平面相片、头部立体视频、人体运动捕捉视频; 　　(1)Photoshop处理头部平面相片,包括: 　　利用编辑栏:进行【变换】→【水平翻转】或【垂直翻转】; 　　度量工具的使用:测量图像中两点之间的距离; 　　虑镜组的使用:杂色虑镜组用来去斑、蒙尘和划痕,扭曲虑镜组用来作相片的切片、挤压等; 　　如:某人头像图片导入photoshop中,调整不同角度; 　　左击工具栏【编辑】→【变换】→【水平翻转】或【垂直翻转】; 　　丈量、观察比较眼、眉、鼻、嘴、耳的对称性尺寸; 　　结论:对称性好头部数据定量参数差最小为最优 　　(2)3ds max处理头部立体视频,包括:对称旋转、局部切片等 　　如:某人头像视频,导入3ds max中,选中前视图头象,调整不同的角度; 　　左击工具栏中的【镜像】,在弹出的对话框中,选中【复制】→【确定】; 　　丈量、观察比较眼、眉、鼻、嘴、耳的对称性尺寸; 　　结论:对称性好头部数据定量参数差最小为最优 　　(3)利用Vicon人体运动捕捉设备系统:面部表情捕捉和人体运动捕捉 　　如:某人体导入3ds max 中,选中前视图选中,调整不同的角度; 　　选择头、胸、腰、臀; 　　局部切片:【修改】→【切片】→【切片平面】→【移动】→【移除顶部】; 　　丈量、观察比较头、胸、腰、臀; 　　结论:与形体数据定量参数差最小为最优 　　(4)人体结构科学实验审美专家评议 　　专家评议选美结果是非常重要的,也是选美的最后一个环节,专家们根据他们多年对人体美的经验,综合计算

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