時(shí)統(tǒng)系統(tǒng)頻標(biāo)單元模擬軟件開(kāi)發(fā)

楊超 鐘李 劉云飛 趙瑞青

摘 要： 在此介紹用于教學(xué)的時(shí)統(tǒng)頻標(biāo)單元模擬軟件開(kāi)發(fā)。軟件采用VC++編程方法實(shí)現(xiàn)，頻標(biāo)單元人機(jī)界面的每一個(gè)功能都由相應(yīng)的控件和相應(yīng)的事件處理函數(shù)完成，使用事件響應(yīng)函數(shù)的形式實(shí)現(xiàn)。運(yùn)行結(jié)果表明，設(shè)備所有的人機(jī)界面和操作與實(shí)物一致，完成了時(shí)統(tǒng)頻標(biāo)單元的模擬，該軟件有助于課堂授課和學(xué)生練習(xí)設(shè)備的操作。文中的軟件開(kāi)發(fā)方法可為其他教學(xué)模擬軟件的開(kāi)發(fā)提供參考。

關(guān)鍵詞： 時(shí)間統(tǒng)一； 教學(xué)軟件； 頻率標(biāo)準(zhǔn)； VC++

中圖分類號(hào)： TN98?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2016）06?0037?04

Analog software development of frequency standard unit of timing system

YANG Chao1， ZHONG Li2， LIU Yunfei3， ZHAO Ruiqing4

（1. Department of Electronics and Information Engineering， NAAU， Yantai 264001， China； 2. Unit 91181 of PLA， Qingdao 266000， China；

3. Qingdao Branch， NAAU， Qingdao 266041， China； 4. Unit 91604 of PLA， Longkou 265700， China）

Abstract： Timing system， with the development of science and technology， plays a more and more important role in the area of science and engineering， and teaching of the timing system is brought to the forefront gradually. The analog software development of the timing system frequency standard unit for teaching is described in this paper. The software contributes to teaching in class and the students practice to get the equipment operation skill. The software is realized with VC++ 2008 programming method. Each function of the frequency standard unit man?machine interface of the timing system is realized by corresponding control and event handling function， which is implemented in the form of event response function. The systems running results prove that all the man?machine interface and operation are in accordant with the actual object， and can fulfill the analog of frequency standard unit of the timing system.. The software developing method can be taken as a reference for development of other teaching softwares.

Key words： timing system； teaching software； frequency standard； VC++新興工程學(xué)科[2]。隨著現(xiàn)代導(dǎo)航、通信、電力等科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，時(shí)統(tǒng)技術(shù)得到迅猛發(fā)展[3?4]，越來(lái)越多的工程和科學(xué)鄰域需要并建立了時(shí)間統(tǒng)一系統(tǒng)[5?10]，時(shí)統(tǒng)系統(tǒng)的教學(xué)逐漸受到重視，為了提高教學(xué)質(zhì)量，相應(yīng)的教學(xué)軟件也應(yīng)運(yùn)而生。本文介紹時(shí)統(tǒng)系統(tǒng)的重要組成部分之一——頻標(biāo)單元的教學(xué)模擬軟件開(kāi)發(fā)。該軟件主要對(duì)時(shí)統(tǒng)設(shè)備頻標(biāo)單元進(jìn)行人機(jī)界面模擬。使用該軟件，不僅在課堂上可以通過(guò)屏幕直觀再現(xiàn)作為授課內(nèi)容的設(shè)備的人機(jī)界面和操作使用方法，便于教師授課和學(xué)生學(xué)習(xí)，而且，可以作為模擬設(shè)備，便于學(xué)生練習(xí)操作使用設(shè)備，對(duì)沒(méi)有實(shí)習(xí)設(shè)備場(chǎng)合下的設(shè)備教學(xué)，尤其有用。通過(guò)使用該軟件，讓相關(guān)技術(shù)人員能夠在短時(shí)間內(nèi)學(xué)會(huì)頻標(biāo)單元的操作使用，達(dá)到事半功倍的效果。該軟件的編程方法可以幫助編寫導(dǎo)航、通信、電力等不同時(shí)統(tǒng)系統(tǒng)中頻標(biāo)單元的教學(xué)軟件，同時(shí)也為其他課程的教學(xué)軟件編程提供參考。

1 時(shí)統(tǒng)設(shè)備頻標(biāo)單元人機(jī)界面方案設(shè)計(jì)

頻標(biāo)單元[11]面板主要由頻標(biāo)指示燈、輸入/輸出指示燈、時(shí)鐘、電源開(kāi)關(guān)和用于時(shí)間設(shè)置（簡(jiǎn)稱置時(shí)）的按鈕（調(diào)整按鈕、置時(shí)按鈕）6部分組成。

時(shí)統(tǒng)設(shè)備頻標(biāo)機(jī)單元的工作流程如圖1所示。在電源開(kāi)關(guān)按下（打開(kāi)電源）之前，頻標(biāo)單元面板上的各個(gè)指示燈均處于熄滅狀態(tài)，用于置時(shí)的時(shí)鐘也沒(méi)有時(shí)間顯示。當(dāng)電源開(kāi)關(guān)按下（打開(kāi)電源）后，各個(gè)正常工作的頻標(biāo)指示燈亮，其中選中工作的指示燈閃爍相應(yīng)的輸入/輸出指示燈亮。置時(shí)的時(shí)鐘時(shí)間由00時(shí)00分00秒開(kāi)始計(jì)時(shí)。若置時(shí)按鈕按下，開(kāi)始置時(shí)，置時(shí)結(jié)束后，時(shí)鐘在置時(shí)的基礎(chǔ)上計(jì)時(shí)。任何狀態(tài)下，按下電源開(kāi)關(guān)（斷開(kāi)電源），所有的指示燈均處于熄滅狀態(tài)，時(shí)鐘也沒(méi)有時(shí)間顯示。

根據(jù)頻標(biāo)單元面板組成和工作流程，選用了Microsoft公司的Visual C++ 2008軟件進(jìn)行編程。Visual C++ 2008是Visual Studio 2008開(kāi)發(fā)工具箱中的一個(gè)C++程序開(kāi)發(fā)包。Visual Studio 2008是面向Windows Vista，Office 2007，Web 2.0的新一代開(kāi)發(fā)工具，引入了250多個(gè)新特性，整合了對(duì)象、關(guān)系型數(shù)據(jù)、XML的訪問(wèn)方式，語(yǔ)言更加簡(jiǎn)潔。使用Visual Studio 2008可以高效開(kāi)發(fā)Windows應(yīng)用程序。設(shè)計(jì)器中可以實(shí)時(shí)反映變更，XAML中智能感知功能可以提高開(kāi)發(fā)效率。同時(shí)Visual Studio 2008支持項(xiàng)目模板、調(diào)試器和部署程序。

頻標(biāo)單元人機(jī)界面各模塊功能實(shí)現(xiàn)的程序流程圖如圖2所示。首先創(chuàng)建相應(yīng)控件，生成面板，并初始化定義各全局變量。隨后檢測(cè)是否發(fā)生點(diǎn)擊控件操作，如有點(diǎn)擊操作，則產(chǎn)生相應(yīng)的事件。然后再?gòu)念^文件中尋找相應(yīng)的事件響應(yīng)函數(shù)，在函數(shù)中改變各控件的相應(yīng)屬性，實(shí)現(xiàn)課題要求的功能。

頻標(biāo)單元教學(xué)軟件安裝包設(shè)計(jì)思路如圖3所示。由于頻標(biāo)機(jī)面板上有一組數(shù)碼管，在進(jìn)行面板模擬實(shí)現(xiàn)時(shí)需要用到一種特殊的字體，即“Quartz Regular.ttf”。如果在不包含這種字體的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行本系統(tǒng)時(shí)，數(shù)碼管字體就無(wú)法顯示，影響模擬面板的真實(shí)性。除此以外，本系統(tǒng)還是在以.NET Framework 3.5為基底架構(gòu)的Visual C++ 2008環(huán)境下開(kāi)發(fā)的。在Windows 7 操作系統(tǒng)中，.NET Framework 3.5是系統(tǒng)本身就包含的，然而在很多老一點(diǎn)的操作系統(tǒng)（如Windows XP）中并不包含此模型。因此在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，必須將此模型作為依賴項(xiàng)加入程序中。考慮到上述的兩個(gè)情況，在完成面板的編程后，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的安裝包進(jìn)行了開(kāi)發(fā)，將系統(tǒng)所需的字體、圖標(biāo)、依賴項(xiàng)、卸載程序（Uninstall.exe）以及各種快捷方式（包括桌面和開(kāi)始菜單的快捷方式）等進(jìn)行了打包處理。

2 時(shí)統(tǒng)設(shè)備頻標(biāo)單元模擬軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程

2.1 人機(jī)界面功能開(kāi)發(fā)

（1） 創(chuàng)建工程

運(yùn)行Visual Studio 2008軟件，創(chuàng)建一個(gè)基于CLR的Windows窗體應(yīng)用程序工程。設(shè)置窗體的屬性，添加Timer，PictureBox，Label等控件，并分別設(shè)置屬性。

（2） 各種功能的實(shí)現(xiàn)

頻標(biāo)單元人機(jī)界面的每一個(gè)功能都由相應(yīng)的控件和相應(yīng)的事件處理函數(shù)完成。使用事件響應(yīng)函數(shù)的形式實(shí)現(xiàn)，即發(fā)生一個(gè)事件，執(zhí)行相應(yīng)的一個(gè)函數(shù)。

時(shí)鐘數(shù)字閃爍的實(shí)現(xiàn)。利用控件timer1專門實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘數(shù)字閃爍功能。通過(guò)在每個(gè)timer1_Tick（）事件內(nèi)一個(gè)整型變量record進(jìn)行計(jì)數(shù)，timer1_Tick（）事件每發(fā)生1次，執(zhí)行1次“record++”，再通過(guò)判決條件“if（record%5==0）”有條件地控制相應(yīng)空間的可見(jiàn)和不可見(jiàn)交替執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)閃爍的功能。實(shí)現(xiàn)“閃爍”的片段源程序如下：

時(shí)鐘計(jì)時(shí)的實(shí)現(xiàn)。利用控件timer2專門實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘計(jì)時(shí)功能。通過(guò)在每個(gè)timer2_Tick（）事件內(nèi)執(zhí)行時(shí)、分、秒共6位數(shù)字的自加和進(jìn)位，并將相應(yīng)的整型數(shù)字轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的字符，賦給相應(yīng)Label的Text，實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘計(jì)時(shí)的功能。實(shí)現(xiàn)“計(jì)時(shí)”的片段源程序如下：

長(zhǎng)按調(diào)整鍵2 s以上數(shù)字快速增加的實(shí)現(xiàn)。利用控件timer3專門實(shí)現(xiàn)這一功能。當(dāng)調(diào)整鍵按下時(shí)，timer3開(kāi)始計(jì)時(shí)，即“this?>timer3?>start（）”，則timer3_Tick（）事件發(fā)生，內(nèi)部的計(jì)數(shù)變量開(kāi)始計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)變量值大于20時(shí)，相應(yīng)位時(shí)鐘數(shù)字便以ms為單位開(kāi)始增加。當(dāng)調(diào)整鍵彈起時(shí)，timer3停止計(jì)時(shí)，即“this?>timer3?>stop（）”，然后執(zhí)行相應(yīng)位的時(shí)鐘數(shù)字加1。

頻標(biāo)指示燈閃爍的實(shí)現(xiàn)。利用控件timer4專門實(shí)現(xiàn)此功能。實(shí)現(xiàn)方法與時(shí)鐘數(shù)字閃爍的實(shí)現(xiàn)方法相同。

置時(shí)功能的實(shí)現(xiàn)。置時(shí)功能主要由兩個(gè)按鈕實(shí)現(xiàn)，分別是“設(shè)置”鍵和“調(diào)整”鍵。為設(shè)置鍵定義一個(gè)事件響應(yīng)函數(shù)，即MouseClick（）函數(shù)，表示鼠標(biāo)點(diǎn)擊按鈕。設(shè)置一個(gè)全局靜態(tài)整型變量num，用來(lái)標(biāo)識(shí)哪些數(shù)碼管閃爍。MouseClick（）函數(shù)發(fā)生1次，則num加1，并且timer1開(kāi)始計(jì)時(shí)，即“this?>timer1?>start（）”。timer1_Tick（）函數(shù)內(nèi)有一個(gè)switch語(yǔ)句，通過(guò)讀取num的值，指定對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管閃爍。當(dāng)num值為6時(shí)，執(zhí)行令num=0，且把小時(shí)鐘的值賦給大時(shí)鐘，停止timer1和timer2兩個(gè)時(shí)鐘。為調(diào)整按鈕定義兩個(gè)事件函數(shù)，即MouseDown（）函數(shù)和MouseUp（）函數(shù)，分別表示鼠標(biāo)點(diǎn)擊按下和彈起。在MouseDown（）函數(shù)發(fā)生時(shí)，timer3開(kāi)始計(jì)時(shí)，即“this?>timer3?>start（）”，則timer3_Tick（）事件發(fā)生，內(nèi)部的計(jì)數(shù)變量開(kāi)始計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)變量值大于20時(shí)，相應(yīng)位時(shí)鐘數(shù)字便以ms為單位開(kāi)始增加。當(dāng)MouseUp（）函數(shù)發(fā)生時(shí)，timer3停止計(jì)時(shí)，即“this?>timer3?>stop（）”，然后執(zhí)行相應(yīng)位的時(shí)鐘數(shù)字加1。在調(diào)整鍵的兩個(gè)事件響應(yīng)函數(shù)中也分別加了一個(gè)switch語(yǔ)句，通過(guò)讀取num的值來(lái)控制哪幾位數(shù)碼管數(shù)字加減。本文分別在“設(shè)置”鍵和“調(diào)整”鍵的時(shí)間相應(yīng)函數(shù)里設(shè)置了一個(gè)計(jì)時(shí)變量fclk，用于判定系統(tǒng)在60 s內(nèi)如果未再進(jìn)行操作，則停止timer1和timer2兩個(gè)時(shí)鐘，令num歸零，使按鍵復(fù)位，并把小時(shí)鐘的值賦給大時(shí)鐘。

時(shí)鐘顯示的實(shí)現(xiàn)。數(shù)碼管部分用了8個(gè)Label控件作為數(shù)字顯示和一個(gè)PictureBox控件作為顯示屏。

按鈕和指示燈效果的實(shí)現(xiàn)。為了逼真地再現(xiàn)人機(jī)界面，對(duì)按鈕和指示燈控件分別做了特殊處理。對(duì)儀器未啟動(dòng)、按鈕被按下和按鈕彈起這3種狀態(tài)下的按鈕圖片分別用Photoshop進(jìn)行了處理；在實(shí)現(xiàn)指示燈閃爍時(shí)，則是采用一個(gè)亮色和一個(gè)暗色重合的方式實(shí)現(xiàn)。

2.2 安裝包制作

在完成頻標(biāo)單元各個(gè)功能軟件編程實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，為軟件制作了安裝包。安裝包的內(nèi)容包括面板模擬程序和卸載項(xiàng)程序、字體和圖標(biāo)等資源、桌面快捷方式、“開(kāi)始”菜單快捷方式、“開(kāi)始”菜單卸載快捷方式和.NET Framework 3.5組件，具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：

（1） 建立工程并添加程序。首先建立一個(gè)“安裝和部署”工程，在系統(tǒng)自動(dòng)建立的“應(yīng)用程序文件夾”、“用戶桌面”和“用戶的‘程序菜單”三個(gè)文件夾中分別添加面板模擬程序和圖標(biāo)文件，程序的快捷方式。

（2） 添加卸載程序。卸載程序添加到“應(yīng)用程序文件夾”中，需要從“C：＼WINDOWS＼system32”路徑下添加Windows自帶的卸載程序文件“msiexec.exe”，并重命名為“uninstall.exe”。卸載程序快捷方式要添加在“用戶的‘程序菜單”中。在為卸載程序添加快捷方式時(shí)，需要將卸載快捷方式的Arguments屬性設(shè)置為所屬項(xiàng)目屬性下的ProductCode對(duì)應(yīng)的值，并在前面加上“/x”，這樣系統(tǒng)在進(jìn)行卸載時(shí)才能準(zhǔn)確地卸載用戶想要卸載的軟件。

（3） 隨后為安裝包添加系統(tǒng)依賴項(xiàng)，即.NET Framework 3.5等組件。在項(xiàng)目的屬性頁(yè)上點(diǎn)擊系統(tǒng)必備，選擇相應(yīng)組件，再選擇“從與我的應(yīng)用程序相同的位置下載系統(tǒng)必備組件”，然后確定。

（4） 生成可執(zhí)行文件。為解決方案配置Release屬性，最后生成項(xiàng)目的解決方案。在項(xiàng)目文件夾中存在一個(gè)名為Release的文件夾，打開(kāi)后便能看到*.exe文件、*.msi文件和相應(yīng)的系統(tǒng)組件文件夾。將Release文件夾進(jìn)行壓縮，重命名，那么安裝包便做成了。

3 模擬結(jié)果

軟件生成的頻標(biāo)單元模擬面板圖如圖4所示，頻標(biāo)單元面板外觀模擬與實(shí)物相同，點(diǎn)擊圖中按鍵，相應(yīng)的響應(yīng)界面也與實(shí)物一致。因而實(shí)現(xiàn)了頻標(biāo)單元人機(jī)界面模擬。

4 結(jié) 語(yǔ)

時(shí)統(tǒng)系統(tǒng)越來(lái)越多地在導(dǎo)航、通信、電力、科學(xué)試驗(yàn)中得到應(yīng)用，時(shí)統(tǒng)系統(tǒng)教學(xué)軟件隨之出現(xiàn)。針對(duì)時(shí)統(tǒng)系統(tǒng)中的頻標(biāo)單元，用Visual C++ 2008制作了模擬教學(xué)軟件，其中包括程序的打包處理。運(yùn)行結(jié)果表明，頻標(biāo)單元模擬軟件實(shí)現(xiàn)了與實(shí)物一致的人機(jī)界面。文中的編程方法可以應(yīng)用到類似的頻標(biāo)單元模擬軟件中，也為其他類型設(shè)備的人機(jī)界面模擬提供了參考。

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