单片机声控定位系统doc - 图文

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摘 要

利用MCS-51作为硬件平台，在同一个平面内，使用NE555发出固定频率的声波，并且使用三个固定频率信号接收器来接收声音，在发第一次声音的时候开始计时，在第一个探头收到时截止。由于声音是由物体振动产生，正在发声的物体叫声源。声音以波的形式传播。声音是声波通过任何物质传播形成的运动，并且声音在空气（15℃）中的速度是340m/s，所以可以用声音来计算出发声器与接收探头之间的距离，按上述方法做三次，经过计算，最后确定出发生器位置。

本次设计是基于MCS-51单片机的声控定位系统的设计，硬件部分主要是MCS-51单片机。该系统采用了MCS-51作为控制电路核心。单片机能够对采集的数字信号进行处理和判断，实现用声音定位出发声器的位置。该设计的主要任务是根据外部控制和输入固定频率的声音信号量，这样可以实现对于一个物体的位置的确定。

关键词 MCS-51平台；结构化程序语言；声音；数字信号采集

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The Voice positioning system based onArduino

Abstract

MCS-51hardware platform using , in the same plane , using a fixed -frequency sound waves issued NE555 and using three fixed frequency signal receiver for receiving sound, the sound issued when the first start time, closing the first probe when closed. Since the sound is produced by vibrating objects , objects being vocal sounds sources. Sound propagation in the form of waves. Sound is the movement to form sound waves propagate through any substance , and the speed of sound in air (15 ℃) in the 340m / s, so it can be used to calculate the distance voice sound way between the probe and the receiver , three times by the above method , after calculation, the finalization of the generator location.

This design is based on the MCS-51 microcontroller voice positioning system design , hardware mainly by the MCS-51 microcontroller . The system uses the MCS-51as a control circuit core . Microcontroller for digital signal processing and collection of judgments, implementer sound with sound localization starting position . The main task of the design is based on an external control input and the amount of fixed-frequency sound signal , this can be achieved for the determination of the position of an object .

Keywords MCS-51 platform；Structured Programming Language；Sound；

Digital signal acquisition

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目 录

摘要…… ..................................................................................................... I Abstract ...................................................................................................... II

第1章 绪论 ............................................................................................... 1 1.1 选题目的和意义 .............................................................................. 1 1.2 国内外现状 ...................................................................................... 1 1.3 论文研究内容 .................................................................................. 2 第2章 开发环境及主要元器件 ................................................................ 3 2.1 开发工具 .......................................................................................... 3 2.1.1 MCS-51简介 .............................................................................. 3 2.2 使用的主要元器件 .......................................................................... 7

2.2.1 固定频率声音识别模块 ............................................................ 7 2.2.2 LM567 ..................................................................................... 10 2.2.3 固定频率发声器...................................................................... 12 2.2.4 NE555 ....................................................................................... 13 2.2.5 LCD液晶显示器 ...................................................................... 15 2.3 本章小结 ........................................................................................ 17 第3章 设计与实现 ................................................................................. 18 3.1 定位机理 ........................................................................................ 18 3.1.1 强度差 ..................................................................................... 18 3.1.2 时间差 ..................................................................................... 18 3.1.3 音色差 ..................................................................................... 18 3.1.4 位相差 ..................................................................................... 18 3.2 系统基本流程图 ............................................................................ 19 3.3 程序设计思想： ............................................................................ 20 3.3.1 电平触发方式 ......................................................................... 20 3.3.2 整体平台设计 ......................................................................... 21 3.3.3 定位算法（一）： .................................................................. 21 3.3.4 定位算法（二）： .................................................................. 22 3.3.5 显示设计 ................................................................................. 23

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3.4 本章小结 ........................................................................................ 25 第4章 系统测试优化 ............................................................................. 26 4.1 测试基本内容 ................................................................................ 27 4.1.1 测试方法与仪器...................................................................... 27 4.1.2 测试数据完整性...................................................................... 27 4.1.3 测试结果分析 ......................................................................... 27 4.2 系统优化 ........................................................................................ 28 4.2.1 程序优化 ................................................................................. 28 4.2.2 实体优化 ................................................................................. 28 4.3 本章小结 ........................................................................................ 30 结 论 ..................................................................................................... 31 致 谢 ..................................................................................................... 32 参考文献 ................................................................................................... 33 附 录 ..................................................................................................... 34 英文原文 ............................................................................................... 34 The Phase to Develop the System ...................................................... 34 英文译文 ............................................................................................... 41 系统开发阶段 ................................................................................... 41

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第1章 绪 论

1.1 选题目的和意义

人们经常借助听觉来判定发音物体的位置。声音定位在人和动物的日常生活中着重要意义。例如，当你独自行走时，突然听到一个响声．你会想到这个声音什么意思，对你有无威胁，它来自何方等等。确定声音的方向和距离需要比较来自两耳的信息，虽然你会很快作出判断和反应，但声音定位过程是听觉系统复杂综合的功能。现如今常用的定位系统都是应用超声波和无线电来进行的，例如雷达、声纳等等，而本次设计是利用我们大家能够听到的自然声来进行定位的，基于MCS-51单片机的声控定位系统的设计，硬件部分主要使用MCS-51单片机。该系统采用了MCS-51作为控制电路核心。单片机能够对采集的数字信号进行处理和判断，实现用可以听见的声音来定位出发声器的位置。

本次设计的意义是根据外部控制和输入固定频率的可以听见的声音信号量，经过接收处理，来实现对于一个发声物体的位置的确定。

1.2 国内外现状

时至今日，声学的应用范围越来越广，在军事、医学、建筑等方面有举足轻重的地位，尤其是建筑声学更是建筑设计师们一直在研究的重点科目。众所周知，大剧院是世界公认的工程技术难度最高的建筑，声学系统的建设更是核心难点，因此声音效果也成为了评判一家大剧院水准的重要衡量标准。可喜的是近年来国内许多涉足声学设计的企业、单位也逐渐走向成熟，在这些组织中深圳中孚泰文化集团可为国内行业排头兵。中孚泰是全球唯一一家专注于演艺建筑建设的企业，19年专注，中孚泰参与建设了全国60%的高端精品剧院建设，是唯一被有关部门授予―声学装饰科学研究院‖的单位。在中孚泰倾心打造的众多大剧院中，以广州大剧院、甘肃大剧院为代表在声音效果上已经超越了悉尼歌剧院，跻身国际一流水准。

现如今，语音识别步入了高速发展的时期，语音识别在某些领域已经走向成熟，同时随着多媒体时代的来临迫切要求语音识别系统从实验室走向应

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用，90年代初人们开始研究语音识别与自然处理结合，产生了基于口音识别和理解的人机对话系统。90年代中期语音识别与机器翻译结合产生了直接语音翻译技术，并且应用到订票等各个领域。

1.3 论文研究内容

在现在生活中，无论是军事，还是民用的方方面面，对于声波的利用可以说是多种多样，在军事上，人们利用超声波制作了千里眼和顺风耳，也就是雷达和声纳，这样使人们的视力和听力都得到了长足的发展，在战时更好的为人们预警，来保护友方安全；在生活中，我们用GPS等先进工具来进行定位，以至于不会迷路，找到自己所想要找的美景，医生们用超声波来清洁牙齿，使牙齿更亮白；在工业上，人们利用超声波来检查工件是否有裂痕，是否安全等。

我所研究的内容不只局限于超声波和次声波，而是利用大家都能听到的自然声音来进行声源的定位。

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第2章 开发环境及主要元器件

本章主要介绍系统研究设计需要的技术以及系统的主要功能，通过简单认识这些软件和开发技术来搭建一个好的开发环境供系统使用。

2.1 开发工具

为了更好更有效的开发出系统，这里简单介绍一下所需要的开发工具和技术要求。

2.1.1 MCS-51简介

MCS—51系列单片机的内部结构框图如图2―1所示

分析图2―1, 并按其功能部件划分可以看出, MCS—51系列单片机是由8大部分组成的。图2―2为按功能划分的MCS—51系列单片机内部结构简化框图。

这8大部分是:一个8位中央处理机CPU。

128个字节（MCS—52子系列为256字节）的片内数据存储器RAM。 4 KB（MCS—52子系列为8 KB）的片内程序只读存储器ROM或EPROM（8031和8032无）。

18个（MCS—52子系列为21个）特殊功能寄存器SFR。

4个8位并行输入输出I/O接口: P0口、 P1口、 P2口、 P3口（共32线）, 用于并行输入或输出数据。

1个串行I/O接口。

2个（MCS—52子系列为3个）16位定时器/计数器。

1个具有5个（MCS—52子系列为6个或7个）中断源, 可编程为2个优先级的中断系统。 它可以接收外部中断申请, 定时器/计数器中断申请和串行口中断申请。

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图2-1MCS-51系列单片机内部结构框图

图2-2 MCS-51系列单片机内部结构简化框图

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2.2.3 单片机外部引脚说明

MCS—51系列单片机芯片均为40个引脚, HMOS工艺制造的芯片采

用双列直插（DIP）方式封装, 其引脚示意及功能分类如图2―3所示。 CMOS工艺制造的低功耗芯片也有采用方型封装的, 但为44个引脚, 其中4个引脚是不使用的。

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图2-3 MCS-51系列单片机引脚及总线结构 （a）管脚图 （b）引脚功能分类

1. 主电源引脚Vcc和Vss VCC（40脚）: 接+5 V电源正端; VSS（20脚）: 接+5 V电源地端。 2. 外接晶体引脚XTAL1和XTAL2

XTAL1（19脚）: 接外部石英晶体的一端。在单片机内部,它是一个反相放大器的输入端,这个放大器构成了片内振荡器。当采用外部时钟时,对于

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HMOS单片机, 该引脚接地; 对于CHMOS单片机, 该引脚作为外部振荡信号的输入端。

XTAL2（18脚）: 接外部晶体的另一端。在单片机内部,接至片内振荡器的反相放大器的输出端。当采用外部时钟时,对于HMOS单片机,该引脚作为外部振荡信号的输入端;对于CHMOS芯片,该引脚悬空不接。 3.控制信号或与其它电源复用引脚

控制信号或与其它电源复用引脚有RST/VPD、ALE/PROG、PSEN和EA/VPP等4种形式。（1）RST/VPD（9脚）: RST即为RESET, VPD为备用电源, 所以该引脚为单片机的上电复位或掉电保护端。（2）(30脚): 当访问外部存储器时, ALE（允许地址锁存信号）以每机器周期两次的信号输出, 用于锁存出现在P0口的低8位地址。

（3）（29脚）:片外程序存储器读选通信号输出端, 低电平有效。 （4）（31脚):为访问外部程序存储器控制信号,低电平有效。 4. 输入/输出（I/O）引脚P0口、P1口、P2口及P3口 （1）P0口（39脚～32脚）: P0.0～P0.7统称为P0口。

（2）P1口（1脚～8脚）: P1.0～P1.7统称为P1口, 可作为准双向I/O接口使用。

（3）P2口（21脚～28脚）: P2.0～P2.7统称为P2口, 一般可作为准双向I/O接口。

（4）P3口（10脚～17脚）: P3.0～P3.7统称为P3口。

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表2-3 P3口第二功能表

2.2 使用的主要元器件

2.2.1 固定频率声音识别模块

此模块使用麦克风拾取声音信号，并对其进行2级放大处理，放大后的信号，使用LM567鉴频芯片，对信号进行鉴频识别。使用精密电位器设定一个固定频率，LM567将麦克风的信号和设定信号频率对比，当频率相同时，输出一个开关信号量，已达到对固定频率进行音频识别的目标。

此驱动板适合于智能程控小车、机器人、声控开关等，可配合各种控制器使用。

模块电路原理图如图2-3所示：

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图2-3固定频率声音识别模块电路原理图

该电路的放大器部分如图2-4所示，

图2-4 识别模块放大电路部分电路图

它是两端放大，在前端把外界接收到的声音信号经过放大电路处理放大到100倍后传回后方的LM567芯片进行比较，等前方的频率和后方设置好的频率相当时，输出相应的信号，就这样实现了识别固定频率声音的作用。

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如图2-5所示，图中的R13滑动变阻器的阻值来调节确定LM567的采样方波，这样就可以找到一个合适的位置来确定我们实验所需要的声音频率，再由前方放大电路发回来的放大信号对比以后输出，实现了对于固定声音频率的获取和识别的功能。

图2-5 识别模块LM567部分电路图

参数指标：

1. 板载放大器，对麦克风的声音进行100倍放大。 2. 输入频率范围300Hz至20kHz。

3. 距离，0-5m，此参数取决于音源的分贝数。 4. 3v-12v直流供电；如果接5v单片机，请用5v。

模块电路原理图如图2-6所示：

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图2-6 固定频率声音识别模块结构图

接口说明： GND：电源地

VCC：电源正极，3V至12V，直流。如果使用5V单片机，请使用电流。

OUT：输出，识别到设定频率的声音是，输出低电平。

FIN：鉴频器信号输出管脚，可输入需要鉴别的频率，注意幅值小于0.2V。

FOUT：鉴频器耦合频率输出管脚，该管脚输出频率器设定的鉴别频率。

ROUT：放大器实时输出管脚，检查音频放大信号的实时输出。 注意事项：

1．电源正负极不要接反。

2．使用前应当调节滑动变阻器，把指示灯调灭才能开始使用，因为在环境中存在噪声，所以使用时应当把频率设置到噪声比较小的频率区域。

2.2.2 LM567

LM567 为通用锁相环电路音调译码器，LM567 的工作方式非常复杂，其引脚图如图2-7所示：

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图2-7 LM567引脚图

这里仅将其基本功能概述如下：

当LM567的③脚输入幅度≥25mV、频率在其带宽内的信号时，⑧脚由高电平变成低电平，②脚输出经频率/电压变换的调制信号；如果在器件的②脚输入音频信号，则在⑤脚输出受②脚输入调制信号调制的调频方波信号。用外接元件独立设定中心频率带宽和输出延迟。主要用于振荡、调制、解调、和遥控编、译码电路。如电力线载波通信，对讲机亚音频译码，遥控等。

①、②脚通常分别通过一个电容器接地，形成输出滤波网络和环路单级低通滤波网络。②脚所接电容决定锁相环路的捕捉带宽：电容值越大，环路带宽越窄。①脚所接电容的容量应至少是②脚电容的2倍。

③脚是输入端，要求输入信号≥25mV。 ④脚是电源正极

⑤、⑥脚外接的电阻和电容决定了内部压控振荡器的中心频率f2，f2≈1/1.1RC。

⑦脚是电源地

⑧脚是逻辑输出端，其内部是一个集电极开路的三极管，允许最大灌电流为100mA。

LM567的工作电压为4.75～9V，工作频率从直流到500kHz，静态工作电流约8mA。

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2.2.3 固定频率发声器

固定频率发声器的电路图如图2-8所示：

图2-8 固定频率发声器电路图

该模块是由两个滑动变阻器来调节发声频率的元器件，其中由四个电容并联出的一个震荡电路来输出固定的声音频率，使得符合设计需要固定频率声音。

其中该电路是由单稳态触发器如图2-9所示：

2-9单稳态触发器电路图

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单稳态触发器只有一个稳定状态，一个暂稳态。在外加脉冲的作用下，单稳态触发器可以从一个稳定状态翻转到一个暂稳态。由于电路中RC延时环节的作用，该暂态维持一段时间又回到原来的稳态，暂稳态维持的时间取决于RC的参数值。

单稳态触发器可以实现脉冲整形功能。利用单稳态触发器能产生一定宽度的脉冲这一特性，可以将过窄或过宽的输入脉冲整形成固定宽度的脉冲输出。如图2-10所示的不规则输入波形，经单稳态触发器处理后，便可得到固定宽度、固定幅度，且上升、下降沿陡峭的规整矩形波输出。

2-10脉冲整形

因此，我们可以利用这个特性，再加上利用滑动变阻器的调节得到我们想要的固定频率的声音。

2.2.4 NE555

NE555是属于555系列的计时IC的其中的一种型号，NE555系列IC的接脚功能及运用都是相容的，型号不同、价格不同，其稳定性、还有省电程度、可产生的振荡频率也不大相同。NE555是一个用途很广且相当普遍的计时IC，只需少数的电阻和电容，便可产生数位电路所需的各种不同频率之脉波讯号。通过两个精确电位器来调节发出声音的频率。

NE555的结构图如图2-11所示：

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图2-11 NE555结构图

管脚信息：

Pin1 (接地) -地线(或共同接地) ，通常被连接到电路共同接地。 Pin2 (触发点) -这个脚位是触发NE555使其启动它的时间周期。触发信号上缘电压须大于2/3 VCC，下缘须低于1/3 VCC 。

Pin3 (输出) -当时间周期开始555的输出输出脚位，移至比电源电压少1.7伏的高电位。周期的结束输出回到O伏左右的低电位。于高电位时的最大输出电流大约200 mA 。

Pin4 (重置) -一个低逻辑电位送至这个脚位时会重置定时器和使输出回到一个低电位。它通常被接到正电源或忽略不用。

Pin5 (控制) -这个接脚准许由外部电压改变触发和闸限电压。当计时器经营在稳定或振荡的运作方式下,这输入能用来改变或调整输出频率。

Pin6 (重置锁定) - Pin 6重置锁定并使输出呈低态。当这个接脚的电压从1/3 VCC电压以下移至2/3 VCC以上时启动这个动作。

Pin7 (放电) -这个接脚和主要的输出接脚有相同的电流输出能力，当输出为ON时为LOW，对地为低阻抗，当输出为OFF时为HIGH，对地为高阻抗。

Pin8 (V +) -这是555个计时器IC的正电源电压端。供应电压的范围是+4.5伏特(最小值)至+16伏特(最大值)。

主要特点：

1．只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。

2．它的操作电源范围极大，可与TTL，CMOS等逻辑电路配合，也就

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是它的输出电平及输入触发电平，均能与这些系列逻辑电路的高、低电平匹配。

3．其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。 4．它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。

2.2.5 LCD液晶显示器

科学家发现一种物质在常态下是处于固态和液态之间，不仅如此，其还兼具固态物质和液态物质的双重特性。在那个年代并没有对于此物质的适当称呼，因此就称之为液态的晶体。由这种物质制造出来的显示器叫做液晶显示器。

液晶显示器的工作原理：

我们很早就知道物质有固态、液态、气态三种型态。液体分子质心的排列虽然不具有任何规律性，但是如果这些分子是长形的(或扁形的)，它们的分子指向就可能有规律性。于是我们就可将液态又细分为许多型态。分子方向没有规律性的液体我们直接称为液体，而分子具有方向性的液体则称之为―液态晶体‖，又简称―液晶‖。

液晶产品其实对我们来说并不陌生，我们常见到的手机、计算器都是属于液晶产品。液晶是在1888年，由奥地利植物学家莱尼茨尔（Reinitzer）发现的，是一种介于固体与液体之间，具有规则性分子排列的有机化合物。一般最常用的液晶型态为向列型液晶，分子形状为细长棒形，长宽约1nm～10nm，在不同电流电场作用下，液晶分子会做规则旋转90度排列，产生透光度的差别，如此在电源ON/OFF下产生明暗的区别，依此原理控制每个像素，便可构成所需图像。

其液晶显示器原理图如2-12所示：

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图2-12液晶显示器原理图

LCD液晶显示器的基本特点：

1．具有低功耗、供应电压范围宽等特点。

2．具有16common和61segment输出，并可外接驱动IC扩展驱动。 3．具有2560位显示RAM（DD RAM），即80×8×4位。

4．具有与68系列或80系列相适配的MPU接口功能，并有专用的指令集，可完成文本显示或图形显示的功能设置。

本次设计使用的是LCD1602，其结构图如图2-13：

图2-13 LCD1602结构图

1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个5*7或者5*11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之

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间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形。

引脚说明：

1602采用标准的16脚接口，其中： 第1脚：VSS为电源地。 第2脚：VDD接5V电源正极。

第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会产生―鬼影‖，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度）。

第4脚：RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。

第5脚：RW为读写信号线，高电平1时进行读操作，低电平0时进行写操作。

第6脚：E(或EN)端为使能(enable)端。 第7～14脚：D0～D7为8位双向数据端。

第15～16脚：空脚或背灯电源。15脚背光正极，16脚背光负极。

2.3 本章小结

本章首先介绍了本系统的开发平台Arduino的定义以及其使用的优势，然后介绍了系统中使用的主要模块，包括固定频率声音识别模块、固定频率发声器、NS555和LM567的结构图、电路图，以及液晶显示器的部分电路图，还有模块的一些管脚信息、注意事项、和特点等。

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第3章 设计与实现

3.1 定位机理

3.1.1 强度差

高频的声音刺激，由于它的波长较短，如果一个高频声波来自一侧，头部本身就成为了声音传播的障碍物，使其到达侧耳中的音强受到耗损，这样在两耳之间形成了强度差，导致神经元单位发放频率的不对称。一般成年人能准确定位2000-3000Hz的声音。

3.1.2 时间差

来自正前方的声音同时到达双耳，来自正侧方的声音到达近侧耳朵的时间比远侧耳朵约快600ms，介于两者之间的声音到达双耳的时间差为0-600ms之间。到达的时间对有特征的、突然发生的声源定位是很有用的。

3.1.3 音色差

声波如果从右侧的某个方向上传来，则要绕过头部的某些部分才能到达左耳。已知波的绕射能力同波长与障碍物尺度之间的比例有关。人头的直径约为20cm，相当于1700Hz声波的波长，所以频率为1000Hz以上的声波绕过头颅的能力较差，衰减越大。也就是说，同一个声音中的各个力量绕过头部的能力各不相同，频率越高的分量衰减越大。于是左耳听到的音色同右耳听到音色就有差异。只要声音不是从正前方（或正后方）来，两耳听到音色就会不同，这也是人们判别声源方位的一种依据。

3.1.4 位相差

低频的声音刺激，它的波长较长，头的阻隔作用小，双耳听到的声音强度差别也较小。在这种情况下，判定声源方位主要靠双耳感受声音位相上的差别，即声波同一相位到达双耳的时间先后不同。听觉神经元在声波作用时，增加单位发放频率的现象，并不是发生在整个声波周期时间内，而是仅仅出现在声波周期的鞯一时相上。头两侧的听觉神经元中，有些对同相位声波产生同步性单位发放。神经元仅在声波某一相位时改 变单位发放频率，两侧神经元对同相声波产生同步性单位发放的机制，称听觉神经元的锁相机

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制。低频声波达到双耳的相位不同，由于两侧神经元单位发放的锁相机制，导致一侧神经元增加单位发放频率，从而造成两侧神经元单位发放的不对称性，产生了时差效应，据此对声源进行准确的空间定位。声源方位的辨别可能是听觉中枢内的许多细胞活动的特殊空间和时间模式决定的，也可能是更高级的中枢分析加工的结果。

总之，低频声音的定位通过位相差，位相差对提供声源定位有效的声音频率最高为1500Hz；而高频声音无法通过位相差来辨别它的来源，靠响度差来辨别。但位相差和晌度差的有效性还取决于头颅的大小，象小鼠这样的小动物，由于两耳靠得很近，对低频声音既不能通过相位差来辨别，也不能靠响度差来定位，它们对高频声音的定位能力很强。许多动物对40000 Hz以上的高频声音很敏感。而象大象对低频声音的定位能力较强，听力的上限是10000Hz。这些都说明每个种系都对它们最有用的信息最敏感，人类也不例外。

因此，本次设计选择利用测出时间来计算距离计算的方式来进行定位的。

3.2 系统基本流程图

系统流程图如图3-1所示：

该图为本次设计的流程，过程主要是由一个按键触发的，当按下这个按键，这时候单片机就会接收到一个电平的变化，这样整个系统就开始运行了。

发生器会发出声音，并且到接收器接收到声音时截止，并且测出每次发出声音的到结束使这个发生器发出声音的脉冲时间，使用这个时间与声速进行做积，这样我们就得到了发生器和接收端的距离，反复进行三次并且计算出到达三个不同探头的距离，以便我们进行计算，最后确定出我们发生器的位置，来实现定位的功能。

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图3-1系统流程图

3.3 程序设计思想：

3.3.1 电平触发方式

整个系统运行的开始有这个按键的触发开始。

当触发器的向步控制信号正为约定―1‖或―0‖电平时，触发器接收输入数据，当单片机为非约定的电平时，触发器状态保持不变。鉴于它接收信息的条件是单片机接收到出现约定的逻辑电平．故称它为电位触发方式触发器，简称电位触发器。

其特点有：

1．只有当CLK变为有效电平，触发器才能接受输入信号，并按照输入信号将触发器的输出置成相应的状态。

2．在CLK=1的全部时间里，S和R状态的变换都可以引起输入状态的改变。在CLK回到0以后，触发器保存的是CLK回到0以前瞬间的状态。

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3.3.2 整体平台设计

设坐标纸为图中的矩形ABCD。声源在点O，接收器分别位于矩形四角A、B、C。声源到A点的距离为Da，到B点的距离为Db，到C点的距离为Dc。分别经过时间Ta，Tb，Tc，后，接收器A、B、C接收到信号，然后可以计算出三个时间差值t1，t2，t3，声音传播速度为v。通过下列算法后可计算出声源O的坐标值（x,y）如图3-2所示：

图3-2 平台设计图

3.3.3 定位算法（一）：

以A点位坐标原点，并且已知AC,CD的距离，并且单片机检测到的为三个时间点算出三个点到O（x,y）点的距离，上面四个式子可用时间乘以距离来计算出Da，Db，Dc。错误！未找到引用源。

解出：

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上式总共三个未知数等式，可以根据任意这三个式子解出一组解。由于测出的结果会有误差，所以可以将解得的两组解进行平均值求解，则结果误差会减小，准确度会进一步提高。该算法程序比较简短，适合用单片机处理。

3.3.4 定位算法（二）：

错

误

！

未

找

到

引

用

源

。

然后对（3）（4）分别对x,y求一介微分：

然后将f1(x,y)，f2(x,y)进行泰勒级数展开，则可得出递推公式：

Xk+1=Xk+错误！未找到引用源。； Yk+1=Yk+错误！未找到引用源。；

经过递推后可得出比较准确的O（x,y）的坐标，程序比较大，适合在

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PC机上运行，准确度比较高。

3.3.5 显示设计

在液晶显示屏上显示O(x，y)的坐标值。点阵LCD的显示原理是，在数字电路中，所有的数据都是以0和1保存的，对LCD控制器进行不同的数据操作，可以得到不同的结果。对于显示英文操作，由于英文字母种类很少，所以只需要8位（一字节）即可。

1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母―A‖的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母―A‖。

CGROM中字符码与字符字模关系对照表如图3-3所示：

图3-3 CGROM中字符码与字符字模关系对照表

1602液晶模块的控制指令共有11条，如图3-4所示：

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序号 指令 清屏 光标复位 光标和显示模式设置 显示开/关控制 光标或字符移位 功能设置 显示存储器地址设置 数据存储器地址设置 读忙标志和光标地址 写数据到CGRAM或DDRM 从CGRAM或DDRAM读数据 RS 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 R/W 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 D7 D6 D5 D4 D3 0 0 0 0 0 0 0 1 BF 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 D2 D1 0 1 I/D C * * D0 1 * S B * * 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 D 1 S/C R/L DL N F 显示存储的地址 数据存储的地址 计数器地址 要写的数据内容 读出的数据内容 3-4 1602液晶模块的控制指令图

1602初始化程序：

#define PortEn 9 //定义使能引脚为9 #define PortRS 8 //定义数据/命令选择引脚8 #define PortBL 7 //定义背光控制引脚7

void lcdInit() {

Delay(15);

lcdCmd(0x28); //功能设置，4位总线，双行显示 Delay(10);

lcdCmd(0x28); //功能设置，4位总线，双行显示 Delay(10);

lcdCmd(0x28); //功能设置，4位总线，双行显示 Delay(10);

lcdCmd(0x01); //清屏 Delay(10);

lcdCmd(0x06); //光标和显示模式设置 Delay(10);

lcdCmd(0x0c); //显示开，无光标 Delay(10);

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}

void setup() {

//设置引脚4—10为输出，控制1602液晶显示模块 pinMode(4,OUTPUT); pinMode(5,OUTPUT);

pinMode(6,OUTPUT); pinMode(7,OUTPUT); pinMode(8,OUTPUT); pinMode(9,OUTPUT); pinMode(10,OUTPUT); //初始化1602液晶显示模块 lcdInit(); }

3.4 本章小结

本章对整个系统进行全面的模块设计，根据之前的准备对各个模块进行的了解，实现了各模块的功能原理的运用。并对它们进行了具体描述和实现。

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第4章 系统测试优化

系统测试是质量管理中最实际的行动。系统测试是有组织性、步骤性和计划性的。系统测试的种类可以根据测试形态、测试技术及测试模式来进行划分。就测试模式而言，测试方法可分为两种：白盒测试和黑盒测试。这两种方法的测试方向是不同的，白盒测试以测试的深度为主，而黑盒测试则是以测试的广度为主。白盒测试：又称结构测试，透明盒测试、逻辑驱动测试或基于代码的测试。白盒测试是一种测试用例设计方法，盒子指的是被测试的软件，白盒指的是盒子是可视的，你清楚盒子内部的东西以及里面是如何运作的。严格来说白盒测试有两大方面：数据流面和控制流面。数据流面就是测试资料进出系统的程序所经过的流程，控制流程面就是测试程序在执行过程中每个阶段的流程。控制流程面有以下几个。一个程序句述都被执行到。分支覆盖：每一个程序的进出点都至少被执行过一次。条件覆盖：分支覆盖再加上所有判断情况都至少被执行过一次。条件组合覆盖：不同的组合的判断情况都至少被执行过一次。

黑盒测试：又称为功能测试或数据驱动测试，是把测试对象看作一个黑盒子。测试人员并不需要对软件的结构有深层的了解，所进行测试着重与软件的功能。为了控制黑盒测试的执行，测试人员必须按照测试用例逐一进行，所以测试用例设计的好坏会直接影响到测试结果。测试用例覆盖：TestCase的每一个用例都被测试过。输入覆盖：测试过程中所输入的数据或资料必须一再地实验。输出覆盖：测试过程中程序所产生的行为、反映及数据都必须一再地试验。所谓的测试用例就是将系统测试的行为活动，做一个科学化的组织归纳。而实际软件测试用例的目的，就是为了能将软件测试的行为转换为可管理的模式。基于时间因素的考虑，软件测试行为必须能够加以量化，才能进一步让管理阶层掌握所需要的测试时程，而测试用 例就是将测试行为具体量化的方法之一。

简单来说，测试用例就是设计一个情况，软件程序在这种情况下，必须能够正常运行， 并且达到程序所设计的执行结果。如果程序在这种情况下不能正常运行且重复发生，那就表示系统程序有缺陷存在。

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4.1 测试基本内容

本节主要介绍了测试的各个内容。

4.1.1 测试方法与仪器

声源定位测试方法：

将声源放在坐标纸上的任意坐标，不让声源发声，记录是否显示坐标值O（x0,y0）。然后启动声源，让声源发出1s左右的声音信号，记录是否显示出坐标值O（x1,y1）。最后按键让该系统运行，通过LCD显示屏显示出来，测量后对比。

仪器：

直尺，万用表。

4.1.2 测试数据完整性

声音定位数据如图4-1所示：

测试编号 1 2 3 4 5 声源坐标（x,y） （100,100） （150,150） （200,250） （250,300） （300,350） 图4-1声音定位数据

测量坐标（x,y） （113,121） （165,141） （215,264） （270,284） （314,367） 4.1.3 测试结果分析

测试结果与实际存在一定的误差，因声速会随外界环境的不同而不同。声音的传播速度不仅与介质有关，还与温度有关，温度升高时在空气中的传播速度加快，温度降低时，在空气中的传播速度变慢。

在空气中，音速又会依空气之状态(如湿度、温度、密度)不同而有不同数值。如摄氏零度之海平面音速约为331.5m/s(1193km/h)；一万米高空之音295m/s(1062km/h)；另外每升高1摄氏度，音速就增加0.607m/s。故温度越高，音速越大。气体中声速每秒约数百米，随温度升高而增大，0℃时海平面高度空气中声速为331.4米／秒，15℃

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时为340米／秒，温度每升高1℃，声速约增加0.6米／秒。

在整个系统运算中我们所用的声速为340m/s。这样计算出来的结果与实际值之间不可避免的产生了误差，但这种误差是允许存在的，且对结果不会产生很大的影响。经测试最终能够满足基本要求。

4.2 系统优化

本节介绍系统的优化的各个内容。

4.2.1 程序优化

主要把程序进行了改进，并且是程序精简了许多，加入了一些函数和嵌套，使得程序更加的紧密，优化。

函数优化：

原本使用函数millis()改为pulseIn()函数，使计算声音传播的时间由毫秒级进步到微秒级，是测量结果更加精确。

millis()函数是可获取机器运行的时间长度，单位ms。 pulseIn()函数用来读取一个引脚的脉冲（HIGH或LOW）。

例如，如果value是HIGH，pulseIn()会等待引脚变为HIGH，开始计时，再等待引脚变为LOW并停止计时。返回脉冲的长度，单位毫秒。如果在指定的时间内无脉冲函数返回。计时范围从10微秒至3分钟。（1秒=1000毫秒=1000000微秒）

语法：

pulseIn(pin, value) pulseIn(pin, value, timeout) 参数：

pin:你要进行脉冲计时的引脚号（int）。

value:要读取的脉冲类型，HIGH或LOW（int）。

timeout (可选）：指定脉冲计数的等待时间，单位为微秒，默认值是1秒（unsigned long）。

4.2.2 实体优化

对一下内容进行了优化： 滤波优化：

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考虑到会有一些相同频率的声音进行干扰，滤波是信号处理中的一个重要概念。滤波分经典滤波和现代滤波。经典滤波的概念，是根据傅里叶分析和变换提出的一个工程概念。根据高等数学理论，任何一个满足一定条件的信号，都可以被看成是由无限个正弦波叠加而成。换句话说，就是工程信号是不同频率的正弦波线性叠加而成的，组成信号的不同频率的正弦波叫做信号的频率成分或叫做谐波成分。只允许一定频率范围内的信号成分正常通过，而阻止另一部分频率成分通过的电路，叫做经典滤波器或滤波电路。滤波电路图如图4-2所示：

当流过电感的电流变化时，电感线圈中产生的感生电动势将阻止电流的变化。当通过电感线圈的电流增大时，电感线圈产生的自感电动势与电流方向相反，阻止电流的增加，同时将一部分电能转化成磁场能存储于电感之中；当通过电感线圈的电流减小时，自感电动势与电流方向相同，阻止电流的减小，同时释放出存储的能量，以补偿电流的减小。因此经电感滤波后，不但负载电流及电压的脉动减小，波形变得平滑，而且整流二极管的导通角增大。在电感线圈不变的情况下，负载电阻愈小，输出电压的交流分量愈小。只有在RL>>ωL时才能获得较好的滤波效果。L愈大，滤波效果愈好。

另外，由于滤波电感电动势的作用，可以使二极管的导通角接近π，减小了二极管的冲击电流，平滑了流过二极管的电流，从而延长了整流二极管的寿命。

图4-2滤波电路电路图

外界环境优化：

由于声音的传播速度和环境有很大关系，在不同环境和不同介质的情况下其传播速度也是不同的，气体中声速每秒约数百米，随温度升高而增大，0℃时海平面高度空气中声速为331.4米／秒，15℃时为340米／秒，温度

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每升高1℃，声速约增加0.6米／秒。

所以，要选择，无风，温湿度适宜的环境来进行，这样不仅可以大大减少误差，也可以大幅度提升系统的稳定性，使系统测量的数据更加的精确等。

线路优化：

优化了线路，把线路的连接加固了一下，并且清除了一下虚连和断连现象，把连接的结构更加精简和美化。

4.3 本章小结

本章主要对此系统进行了各个模块的测试，对声控定位系统的设计与实现的测试主要使 用黑盒测试法和白盒测试法。第一阶段主要使用白盒测试法，测试的主要内容是：是否能正常运行；是否能正常操作；第二阶段主要使用黑盒测试法，测试的主要内容是：是否实现了本系统的定位功能。最后还对本系统的软硬件进行了优化，优化了程序，算法，硬件电路和连接方式等，使系统的可靠性大大提高。

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结 论

经过这么长的时间来对系统的分析、设计，使我对声控定位系统有了全面的了解与认识，在韩建辉老师的指导下完成此次毕业设计。下面是我对本系统的一些总结：

1．系统的特点，本系统是一个利用可见声来进行定位的系统，采用基于Arduino的单片机作为主控芯片来制作的一个小型的声控定位平台。本系统从功能上来说，是用来定位用的。并且可以在液晶显示屏上显示出来。

2．系统的不足和改进，本系统基本上满足了基本定位显示声源位置的需要。实现了定位要求的功能。在界面上力求做到美观明了、在操作方面尽量避免由于外界环境和线路连接导致系统的出错现象。但由于时间仓促，本系统还存在一些不足之处，外表不够美观，需要进一步修饰和美化；线路的集成化可以进一步规范化，减少连接线冗余现象。

3．设计收获与心得，毕业设计是最能体现我们所学知识的时候，是对我们大学四年所学理论知识的一次巩固和提高。设计本系统的过程不仅是对我学过的知识的一次应用，更是对我综合处理问题、解决实际问题能力的培养和锻炼。通过本次毕业设计使我对系统开发有了深入的了解，我的编程能力也有了较大的提高。我在设计过程中也遇到了很多困难，但是通过指导老师和同学的帮助以及自己的努力，最终还是顺利地完成了毕业设计。

虽然，毕业设计只有短暂的几个月，但却使我充分认识到自身还存在很多不足的地方，还需要不断的努力来充实自己、完善自己，只有这样才能学无止境，以求得更大的发展。

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致 谢

在毕业论文结束，毕业设计完成之际，首先向在这半年中给予我帮助的毕业设计指导老师韩剑辉老师致以深深的谢意。韩老师在教学任务繁忙的情况下，抽出时间帮助纠正我在设计当中出现的问题，并耐心地为我的论文作校正。他对我的支持，不仅是技术上的，还有心理上的鼓励和督促，他的指导和建议使我受益匪浅，没有他的帮助和指导，就不会有我今天的成果。

四年时间过的很快，转顺即逝，回首过去，有成功过，有失败过，也有太多的时间在贪图安逸，导致在做毕业设计时候发现自己专业知识有太多的不足。昨天，永远属于过去，过去不管成功或失败，永远属于死神，未来是属于自己。今天，我找到了正确的方向，不断增强自身的专业能力才是长久安逸之道，才能在这个社会生存，计算机专业与别的专业有所不同，它更新速度很快，所以人生路漫漫，应不断学习，不断进步。不管未来怎么样，我始终坚持着一点：努力不一定成功，放弃就一定失败。

最后向关心和支持我学习的所有领导、老师、同学和朋友们表示真挚的谢意！感谢他们对我的关心、关注和支持！

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参考文献

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13 杨素行.模拟电子技术基础简明教程(第三版).高等教育出版社.2005 14 梅晓榕，柏桂珍，张瑞.自动控制元件及线路(第四版).科学出版社.2009 15 程晨. Arduino开发实战指南.机械工业出版社.2012 16 于欣龙.爱上Arduino.人民邮电出版社.2012

17 STC12C5A60S2 series MCU Data Sheet.www.STCMCU.com

18 Old great man.Single slice of microcomputers principles and

pplication.Beijing Publishing house of Tsing-Hua University.1990

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附 录

英文原文

The Phase to Develop the System

With the society's development, the personal relationship is day by day intense. How enhances the personal relationship, reduces the management cost, the enhancement service level and pensonal competitive ability, is every one superintendent most matter of concern. More and more superintendents thought the implementation computer scientific style management solves this question.

Management information systems (MIS), are information systems, typically computer based, that are used within an organization. World net described an information system as‖ a system consisting of the network of all communication channels used with an organization‖.

Generally speaking, MIS involved the following parts: 1.Conduct a Preliminary Investigation

(1) What is the objective of the first phase of the SDLC? Attention: SDLC means Systems Development Life Cycle.

The objectives of phase 1, preliminary investigation, are to conduct a preliminary analysis, propose alternative solutions, describe the costs and benefits of each solution, and submit a preliminary plan with recommendations. The problems are briefly identified and a few solutions are suggested. This phase is often called a feasibility study.

(2) Conduct the preliminary analysis

In this step, you need to find out what the organization’s objectives are and to explore the nature and scope of the problems under study.

Determine the organization’s objectives: Even if a problem pertains to only a small segment of the organization, you cannot study it in isolation. You need to find out what the overall objectives of the organization are and how groups and departments with in the organization interact. Then you need to examine the

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problem in that context.

Determine the nature and scope of the problems: you may already have a sense of the nature and scope of a problem. However, with a fuller understanding of the goals of the organization, you can now take a closer look at the specifics. Is too much time being wasted on paperwork? On waiting for materials? On nonessential tasks? How pervasive is the problem within the organization? Outside of it? What people are most affected? And so on. Your reading and your interviews should give you a sense of the character of the problem.

(3) Propose alternative solutions

In delving into the organization’s objectives and the specific problems, you may have already discovered some solutions. Other possible solutions may be generated by interviewing people inside the organization, clients or customers, suppliers, and consultants and by studying what competitors are doing. With this data, you then have three choices. You can leave the system as is, improve it, or develop a new system.

Leave the system as is: often, especially with paper-based or no technological systems, the problem really isn’t bad enough to justify the measures and expenditures required to get rid of it.

Improve the system: sometimes changing a few key elements in the system upgrading to a new computer or new software, or doing a bit of employee retraining, for example will do the trick. Modifications might be introduced over several months, if the problem is no serious.

Develop a new system: if the existing system is truly harmful to the organization, radical changes may be warranted. A new system would not mean just tinkering around the edges or introducing some new piece of hardware or software. It could mean changes in every part and at every level.

(4) Describe costs and benefits

Whichever of the three alternatives is chose, it will have costs and benefits. In this step, you need to indicate what these are.

The changes or absence of changes will have a price tag, of course, and you need to indicate what it is. Greater costs may result in greater benefits, which, in turn, may offer savings. The benefits may be both tangible—such as costly savings –and intangible—such as worker satisfaction. A process may be speeded

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up, streamlined through the elimination of unnecessary steps, or combined with other processes. Input errors or redundant output may be reduced. Systems and subsystems may be better integrated. Users may be happier with the system. Customers or suppliers may interact more efficiently with the system. Security may be improved. Costs may be cut.

(5) Submit a preliminary plan

Now you need to wrap up all your findings in a written report, submitted to the executives(probably top managers) who are in a position to decide in which direction to proceed—make no changes, change a little, or change a lot—and how much money to allow the project. You should describe the potential solutions, costs, and benefits and indicate your recommendations. If management approves the feasibility study, then the systems analysis phase can begin. 2.Do a Detailed Analysis of the System

(1) What tools are used in the second phase of the SDLC to analyze data? The objectives of phase 2, systems analysis, are to gather data, analyze the data, and write a report. The present system is studied in depth, and new requirements are specified. Systems analysis describes what a system is already doing and what it should do to meet the needs of users. Systems design—the next phase—specifies how the system will accommodate the objective.

In this second phase of the SDLC, you will follow the course prescribed by management on the basis of your phase/feasibility report. We are assuming what you have been directed to perform phase 2—to do a careful analysis of the existing system, in order to understand how the new system you propose would differ. This analysis will also consider how people’s positions and tasks will have to change if the new system is put into effect. In general, it involves a detailed study of:

The information needs of the organization and all users;

The actives, resources, and products or any present information systems; The information systems capabilities required to need the established information needs and user needs.

(2) Gather data

In gathering data, systems analysts use a handful of tools. Most of them not tem ply technical. They include written documents, interviews, questionnaires,

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observation, and sampling.

Written documents: a great deal of what you need is probably available in the form of written documents, and so on. Documents are a good place to start because they tell you how things are or are supposed to be. These tools will also provide leads on people and areas to pursuer further.

Interviews: interviews with managers, workers, clients, suppliers, and competitors will also give you insights. Interviews may be structured or unstructured.

Questionnaires: questionnaires are useful for getting information for large groups of people when you can’t get around to interviewing everyone. Questionnaires may also yield more information if respondents can be anonymous. In addition, this tool is convenient, is inexpensive, and yields a lot of data. However, people may not return their forms, results can be ambiguous, and with anonymous questionnaires you’ll have no opportunity to follow up.

Observation: no doubt you’ve sat in a coffee shop or on a park bench and just alone ―a person is watching‖. This can be a tool for analysis, too. Through observation you can see how people interact with one another and how paper moves through an organization. Observation can be non-participant or participant. If you are a non-participant observer, and people knew they are a participant observer, you may gain more insights by experiencing the conflicts and responsibilities of the people you are working with.

(3) Analyze the data

Once the data is gathered, you need to come to grips with it and analyze it. Many analytical tools, or modeling tools, are available. Modeling tools enables a systems analyst to present graphic representations of a system. Examples are CASE tools, data flow diagrams, systems flow charts, connectivity diagrams, grid charts, decision tables, and object-oriented analysis.

For example, in analyzing the current system and preparing data flow diagrams, the systems analyst must also prepare a data dictionary, which is then used and expanded during all remaining phases of the SDLC. A data dictionary defines all the elements that make up the data flow. Among other things, it records what each data element is by name, how long it is, are where it is used, as well as any numerical values assigned to it. This information is usually

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entered into a data dictionary software program.

The Phase: Design the System

(4) At the conclusions of the third phase of the SDLC, what should have been created?

The objectives of phase 3, systems design, are to do a preliminary design and then a detail and to write a report. In this third phase of the SDLC, you will essentially create a rough draft and then a detail draft of the proposed information system.

(5) Do a preliminary design

A preliminary design describes the general foundational capabilities of proposed information system. It reviews the system requirements and then considers major components of the system. Usually several alternative systems are considered, and the costs and the benefits of each are evaluated.

Some tools that may be used in the preliminary design an the detail design are following:

CASE tools: they are software programs that automate various activities of the SDLC in several phases. This screen is from one of their banking system tools. It shows a model for an ATM transaction. The purchaser of the CASE tool would enter details relative to the particular situation. This technology is intended to speed up to the process of developing systems and to improve the quality of the resulting systems.

Project management software: it consists of programs used to plan, schedule, a control the people, costs, and resources required to complete a project on time. 3.A detail design

A detail design describes how a proposed information system will deliver the general capabilities in the preliminary design. The detail design usually considers the following parts of the system, in this order: output requirements, and system controls and backup.

(1) Output requirements: the first thing to determine is what you want the system to produce. In this first step, the systems analyst determines what media the appearance or format of the output, such as headings, columns, and menus.

(2) Input requirements: once you know the output, you can determine the inputs, here, too, you must define the type of input, such as keyboard or source

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data entry. You must determine in what form data will be input and how it will be checked for accuracy. You also need to figure out what volume of data the system can be allowed to take in.

(3) Storage requirements: using the data dictionary as a quite, you need to define the files and databases in the information system. How will the files be organized? What kind of storage devices will be used? How will they interface with other storage devices inside and outside of the organization? What will be the volume of database activity?

(4) Processing and networking requirements, what kind of computer or computers will be used to handle the processing? What kind of operating system and applications software will be used? Will the computer or computers be tied to others in a network? Exactly what operations will be performed on the input data to achieve the desired output information? What kinds of user interface are desired?

(5) System controls backup: finally, you need to think about matters of security, privacy, and data accuracy. You need to prevent unauthorized users from breaking into the system, for example, and snooping in private files. You need to devise auditing procedures and to set up specifications for testing the new system. Finally, you need to institute automatic ways of backing up information and storing it else where in case the system fails or is destroyed. 4.Develop/Acquire the System

(1) What general tasks do systems analysts perform in the fourth phase of the SDLC?

Systems development/acquisition, the systems analysts or others in the organization acquire the software, acquire the hardware, and then test the system. This phase begins once management has accepted the report containing the design and has‖ green lighted‖ the way to development. Depending on the size of the project, this phase will probably involve substantial expenditures of money and time. However, at the end you should have a workable system.

(2) Acquire software

During the design stage, the systems analyst may have had to address what is called the ―make-or-buy‖ decision; if not, that decision certainly cannot be avoided now. In the make-or-buy decision, you decide whether you have to

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create a program –have it custom-written—or buy it. Sometimes programmers decide they can buy an existing software package and modify it rather than write it from scratch.

If you decide to create a new program, then the question is whether to use the organization’s own staff programmers or to hair outside contract programmers. Whichever way you go, the task could take months.

(3) Acquire hardware

Once the software has been chosen, the hardware to run it must be acquired or upgraded. It’s possible you will not need to obtain any new hardware. It’s also possible that the new hardware will cost millions of dollars and involve many items: models, and many other devices. The organization may prefer to lease rather than buy some equipment, especially since chip capability was traditionally doubled about every 18 months.

(4) Test the system

With the software and hardware acquired, you can now start testing the system in two stages: first unit testing and then system testing. If CASE tools have been used throughout the SDLC 5.Implement the System

(1) What tasks are typically performed in the fifth phase of the SDLC? Whether the new information system involves a few handheld computers, and elaborate telecommunications network, or expensive mainframes, phase 5,systems implementation, with involve some close coordination to make the system not just workable but successful, and people are tainted to use it. 6.Maintain the System

(1) What two tools are often used in the maintenance phase of the SDLC? systems maintain, adjusts and improves the system by having system audits and periodic evaluations and by making changes based on new conditions.

Even with the conversion accomplished and the users trained, the system won’t just run itself. There is a sixth-and never-ending –phase in which the information system must—monitored to ensure that it is effective. Maintenance includes not only keeping the machinery running but also updating and upgrading the system to keep pace with new products, services, customers, government regulations, and other requirements.

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英文译文

系统开发阶段

随着社会的发展，个人关系管理在日常生活中起的左右显而易见，怎样增强个人管理管理能力，减少管理成本，加强服务水平和个人的竞争力是困扰每一个主管的重要问题之一。越来越多的主管人员应用应用计算来解决实际问题。

管理信息系统(MIS)是一个信息系统，以计算机为基础，有组织的应用在一起，世界互联网扮演这信息系统的角色，并把信息组合在一起，信息交换和交流被广泛的应用到组织中。

一般来说，信息管理系统发展有一下几个阶段。 1. 初步调查

目标的第一阶段，初步调查，是进行初步的分析，提出解决方案，描述了成本和效益的每一个解决方案，并提交一份初步计划与建议。问题是简单地确定和一些解决办法的建议。这一阶段往往是所谓的可行性研究。

(1) 进行初步分析

在这个步骤中，您需要了解该组织的目标，并探索的性质和范围的问题进行研究。

确定组织的目标：即使一个问题涉及到只有一小部分的组织，你不能研究它的孤立。你需要找出的总体目标组织以及如何组织和部门，在该组织的互动中探索答案。然后，你需要研究的问题在这方面。

确定的性质和范围的问题：您可能对已经对组织的意识或者性质有这一定范围的认识。然而，要更充分地了解本组织的目标，现在您可以仔细看看细节。是太多的时间被浪费在文件？在等待材料？对不重要的任务？如何普遍存在的问题是在本组织内？还是在组织以外的呢？哪些人受影响最严重？等等。您的阅读，您的访谈应该给你一种定性的结论。

(2) 建议的替代解决方案

在深入该组织的目标和具体问题，你可能已经发现了一些解决办法。其他可能的解决办法可能产生与与内部人员调查的组织，客户和客户，供应商和顾问之间。学习竞争对手正在做的事情。综合这一数据，然后有三个选择。你可以决定现该系统是改善，或开发一种新的系统抛弃系统的原因是：

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经常，尤其是在一直为基础的或者根本没有技术系统，这个问题确实是不坏的理由使得你有足够的措施和经济支出来摆脱它。

提高系统：有时变化的几个关键要素可以使得系统升级，可以应用新的计算机或新软件，或做一些雇员再培训，例如将这样做的伎俩。如果这个问题没有严重的，修改可能会推出数月。

制定一项新的制度：如果现行的制度是真正有害的组织，彻底改变可能是有道理的。一个新的系统并不意味着只是修修补补的研发或引进一些新的硬件或软件。这可能意味着变革的每一个部门和每一级。

(3) 描述的成本和效益

哪三个办法是选择，它将具有成本和效益。在这个步骤中，您需要说明这些是什么。

改变或没有变化将有一个价格标签，当然，你需要说明它是什么。更大的成本可能会导致更大的利益，这反过来，可以提供储蓄。的好处可能是有形资产，如昂贵的储蓄和无形资产，如工人的满意度。一个进程可能会加快，精简通过消除不必要的步骤，或结合其它进程。输入错误或多余的产量可能会减少。系统和分系统可以更好地整合。用户可能会满意系统。客户或供应商可以更有效地互动的系统。安全可能会得到改善。费用可能会降低。

(4) 提交一份初步计划

现在你需要完成所有的结果在一份书面报告，提交给主管（也许高层管理人员）谁能够决定在哪个方向着手，不改变，改变一点点，或改变了很多，和多少钱，使该项目。你应该描述可能的解决方案，成本和效益，表明您的建议。如果管理层批准的可行性研究，然后系统的分析阶段就可以开始。

2. 详细的分析系统

(1) 什么工具的使用，第二阶段的系统发展生命周期分析数据？ 这些目标的第二阶段，系统的分析，是收集数据，分析数据，并写了一份报告。本系统的深入研究，新要求的具体规定。系统的分析说明什么是系统已做什么它应该做的，以满足用户的需求。系统设计，下一阶段，具体如何系统将容纳目标。

在这第二阶段的系统发展生命周期，您将按照所订明当然管理的基础上，您的阶段/可行性研究报告。我们假设你已经指示进行第2阶段，做认真分析现有的系统，以便了解新的系统你提议将有所不同。这种分析也将考虑如何人民的立场和任务将不得不改变，如果新系统付诸实施。一般来说，它涉及详细的研究：

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对信息的需求的组织和所有用户；的活跃，资源，产品或任何本信息系统；

信息系统的能力，需要建立必要的信息需求和用户的需求。 (2) 收集数据

在收集数据，系统分析员使用少数工具。他们大多数没有系统铺设技术。它们包括书面文件，访谈，问卷调查，观察和取样。

书面文件：大量您所需要的可能是现有形式的书面文件，等等。文件是一个良好的开端，因为它们告诉你的东西或理应是。这些工具也将提供线索的人和领域进一步追求。

访谈：访谈管理人员，工人，客户，供应商，和竞争对手也将让你的见解。访谈可能是结构或非结构化的。

调查问卷：问卷调查是有用的获取信息的大型群体的人当你不能给周围每个人的面试。问卷调查也可能产生更多的信息，如果受访者可以匿名。此外，这个工具很方便，价格低廉，并产生大量的数据。然而，人们可能不会传回其形式，结果可含糊不清，并与匿名的问卷调查您有没有机会跟进。

观察：毫无疑问，您坐在一个咖啡馆或公园的长椅和公正独立“的人都在注视着”。这可能是一种工具，用于分析。通过观察你可以看到人们如何互动，彼此以及如何将文件通过一个组织。可以观察非参与人或参与者。如果你是一个非参与观察，人们知道他们是参加观察员，您可能会获得更多的见解所经历的冲突和责任人您正在使用。

(3) 数据分析

一旦数据收集，您需要来对付它，分析它。许多分析工具，或建模工具，可用。建模工具，使系统分析员提出申述的图形系统。例子有案例工具，数据流程图，系统流程图，连接图，网格图，决策表，以及面向对象的分析。

例如，在分析了目前的制度和准备数据流程图，系统分析员也必须准备一份数据字典，然后使用和扩大在所有剩余阶段的系统发展生命周期。数据字典定义的所有要素构成的数据流。除其他外，它记录每一个数据元素的名称，多久，它的使用，以及什么数值分配给它。这种信息通常是进入了一个数据字典的软件程序。

3．系统设计

1.在结论中的第三阶段系统发展生命周期，应该已经建立？

该目标的第3阶段，系统设计，正在做初步设计，然后详细地写了一份

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报告。在这第三阶段的系统发展生命周期，你会基本上是建立一个粗略的草案，然后详细的草案提出的信息系统。

2.初步设计

初步设计的一般描述的基本能力，信息系统的建议。它审查的系统要求，然后认为主要组成部分，该系统。通常几个替代系统的考虑，成本和带来的好处每个评价。

一些工具，可用于初步设计详细设计如下：

CASE工具：它们是软件程序自动化，各种活动的系统发展生命周期的几个阶段。此画面是由他们的一个银行系统的工具。它表明一种模式自动取款机交易。购买的CASE工具将进入相对详细的特殊情况。这项技术是为了加快这一进程的发展系统和质量的提高所产生的系统。

项目管理软件：它使用的程序规划，计划，控制人民，成本和资源才能完成一个项目的时间。

3.详细设计

详细介绍了如何设计拟议信息系统将提供的一般能力的初步设计。在详细设计通常认为以下部分的系统，在此命令：输出的要求，系统控制和备份。

(1) 输出的要求：首先要确定是你想要的系统产生。在这第一步，系统分析员判断媒体的外观或格式的输出，如标题，栏目，和菜单。

(2) 输入的要求：一旦你知道的输出，您可以判断的投入，在这里，也必须定义类型的输入，如键盘或来源的数据输入。你必须确定采取何种形式的数据将输入以及它如何将检查的准确性。您还需要找出的数据量的系统可以被允许采取英寸

(3) 存储要求：利用数据字典作为一个相当，你需要确定档案和数据库中的信息系统。将如何组织的档案？什么样的存储设备将被用来？他们将如何与其他存储设备的内部和外部的组织？这将是量的数据库活动？

(4) 加工和联网的要求，什么样的电脑或电脑将被用来处理处理？什么样的操作系统和应用软件将被使用？将计算机或计算机连接到其他网络？正是行动将会继续履行对输入的数据，以实现理想的输出信息？什么样的用户界面，是理想的？

(5) 系统控制备份：最后，您需要考虑安全问题，隐私权和数据的准确性。你必须防止未经授权的用户进入该系统，例如，在和窥视私人档案。你需要制定的审计程序，并建立规范的测试新系统。最后，你需要学会如何自

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动备份的信息存储和其他地方的情况下，系统发生故障或销毁。

4. 建立/获取系统

(1) 一般做系统分析员在第四阶段的系统发展生命周期履行什么任务？ 系统开发/购置，系统分析师或其他组织中获得的软件，获取硬件，然后测试系统。这一阶段开始后的管理已经接受了一份报告，设计和―绿色照明‖的方式发展。根据工程规模，这一阶段可能会涉及大量支出的金钱和时间。然而，在最终你应该有一个可行的制度。

(2) 获取软件

在设计阶段，系统分析员可能有解决所谓的―成功或购买‖的决定;如果没有的话，这一决定肯定无法避免了。在作出或购买的决定，你决定是否要建立一个程序，它定制的书面或购买。有些时候，程序员决定，他们可以购买现有的软件包，并修改它，而不是把它写从零开始。

如果您决定要建立一个新的计划，那么问题是，是否使用该组织的程序员自己的工作人员或合同以外的头发程序员。无论你去，工作可能要持续好几个月。

(3) 获取硬件

一旦该软件已被选定，硬件运行它必须收购或升级。很可能您将不必取得任何新的硬件。也有可能是新的硬件将耗资数百万美元，涉及许多项目：模型，以及许多其他设备。该组织可能更愿意租赁而不是购买一些设备，尤其是因为芯片的能力是传统的一倍每18个月。

(4) 测试系统

随着软件和硬件的收购，您现在就可以开始测试该系统在两个阶段：第一单元测试和系统测试。如果CASE工具已用于整个系统发展生命周期，测试最小化，因为任何自动生成程序代码更可能是错误。

5.实施该系统

什么任务通常是表现在第五阶段的系统发展生命周期？

无论新的信息系统涉及到一些掌上电脑，并制定电信网络，或昂贵的大型主机，第五阶段，系统实施，并涉及一些密切协调，使该系统不仅可行的，但成功的，人们玷污使用它。

6.第六阶段：维护系统

哪两个工具经常被用来在维护阶段的系统发展生命周期？

系统维护，调整，提高了系统的有系统的审计和定期评价和修改的基础上新的条件。即使转换完成和用户培训，系统将不只是运行本身。这是一个

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无休止的阶段，其中信息系统必须得到监测，以确保它是有效的。维修不仅包括维持运行的机制，而且更新和升级的系统，以跟上新产品，服务，客户，政府规章及其他要求。

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