Разработка лабораторного стенда для исследования фотоэффекта

Смоленский промышленно — экономический колледж Кафедра Математики и Информатики Специальность Программное Обеспечение Вычислительной Техники и Автоматизированных Систем Дипломный проект По теме: «Разработка лабораторного стенда для исследования фотоэффекта»

• Введение
• 1. Теоретическая часть
• 1.1 Обзор литературы
• 1.2 Введение в базы данных
• 1.2.1 Основные положения
• 1.2.2 Виды баз данных
• 1.2.3 Основные концепции реляционных баз данных
• 1.2.4 Требования к базам данных
• 1.2.5 Проектирование базы данных
• 1.2.6 Базы данных в среде Delphi
• 1.2.7 Компилятор языка Delphi
• 1.2.8 Объектная ориентация языка Delphi
• 1.2.9 Формы, модули и метод разработки
• 2. Практическая часть
• 2.1 Назначение программы
• 2.2 Описание программы
• 3. Программная документация
• 3.1 Спецификация
• 3.2 Техническое задание
• 3.2.1 Требования к функциональным характеристикам
• 3.2.2 Требования к программной документации
• 3.2.3 Вызов и загрузка программы
• 4. Эксплуатационная документация
• 4.1 Ведомость эксплуатационных документов
• 4.2 Описание применения
• 4.3 Составные части программы
• 5. Экономическое обоснование разработки
• 5.1 Технико-экономическое обоснование
• 6. Охрана труда и техника безопасности
• 6.1 Введение
• 6.2 Освещение рабочего места оператора
• 7. Эргономика
• 7.1 Введение
• 7.2 Базовый подход к конструированию рабочего места оператора
• 7.3 Понятие рабочего места и рабочей зоны оператора
• 7.4 Формирование типового состава рабочей зоны
• 7.5 Условия, которым должна удовлетворять рабочая зона
• 7.6 Основные эргономические требования, предъявляемые к клавиатуре
• Заключение
• Список литературы
• Приложения

Аннотация

Дипломный проект на тему «Разработка лабораторного стенда для исследования фотоэффекта». Выполнил студент 4 курса группы 0814 Жгутов Кирилл Анатольевич. Проект предназначен для изучения темы фотоэффект из раздела физики. Он позволяет изучить теорию, проверить и закрепить свои знания, а так же провести лабораторную работу по изученному материалу.

В работе содержится приложения, листинг программы и электронная версия программы, 16 рисунков, 3 таблицы. Количество страниц в дипломе — 87.

The summary

The degree project on a theme «Development of the laboratory stand for research of a photoeffect «. The student has executed 4 rates of group 0814 Shgutov Kirill Anatolevich. The project is intended for study of a theme «Photoeffect» from the units of physics. He allows to study the theory, to check up and to fix the knowledge, and as to lead laboratory job on the investigated material.

Work contains the applications, listing of the program and electronic version of the program, 16 figures, 3 tables. Quantity (amount) of pages in the diploma — 87.

Данный дипломный проект на тему «Создание стенда по изучению фотоэффекта». Он предназначен для учащихся, для частного использования и для работников различных учебных заведений. Для написания программы я использовал язык программирования Borland Delphi v.7.0.

Для изучения принципа фотоэффекта требуется большое количество времени и средств. Многие учебные заведения не могут позволить себе провести наглядные эксперименты, поэтому выбор мной данной темы очень актуален. Для проведения экспериментов требуется дорогостоящее оборудование. Программа «Создание стенда по изучению фотоэффекта» позволяет экономить время и средства, так как для проведения эксперимента требуется только компьютер.

Объектно-ориентированный язык программирования Borland Delphi v.7.0. предназначен для разработки программ и имеет две характерные особенности: создаваемые им программы могут работать не только под управлением Windows, а сам он относится к классу инструментальных средств ускоренной разработки программ. Это ускорение достигается за счет двух характерных свойств Delphi: визуального конструирования форм и широкого использования библиотеки визуальных компонентов.

Визуальное конструирование форм избавляет программиста от многих аспектов разработки интерфейса программы, так как Delphi автоматически готовит необходимые программные заготовки. Delphi является объектно-ориентированным, визуально программируемым языком, управляемым по событиям и в полной мере соответствует новым требованиям, предъявляемым к современным средствам проектирования. В Borland Delphi v.7.0. имеется несколько уровней разработки приложений. Если необходимо в кротчайшее время разработать не очень сложное приложение, то можно воспользоваться средствами быстрой разработки приложений, которые представлены многочисленными мастерами для создания форм, отчётов и многого другого. Borland Delphi v.7.0. является системой управления реляционными базами данных, которые в настоящее время являются наиболее распространёнными.

В Borland Delphi 7 существует понятие базы данных, которая содержит совокупность таблиц. Borland Delphi 7 использует средства Windows, с помощью которых приложение Borland Delphi 7 может обмениваться данными с другими приложениями Windows. Borland Delphi 7 является системой управления реляционными базами данных. Реляционные базы данных в настоящее время наиболее распространенны и фактически являются промышленным стандартом. В Borland Delphi7 реализованы все атрибуты реляционных СУБД. Прежде всего, введено понятие базы данных, которая содержит совокупность таблиц. В базе данных вы можете определить условия целостности данных с помощью первичных и внешних ключей таблиц. В Borland Delphi 7 реализованы триггеры и хранимые процедуры, которые позволяют централизовано обрабатывать события, возникающие при любых изменениях в базе данных.

В данной работе рассматривались следующие вопросы:

Проектирование структуры базы данных;

Создание удобного интерфейса;

Расчёт экономической эффективности данного проекта;

Также в работе подробно описаны этапы разработки дипломного проекта. Представлено приложение, содержащее формы, отчёты проекта.

Для того чтобы облегчить процесс обучения учащихся в области физики и облегчить работу преподавателей я решил создать обучающую программу, написанную на языке программирования Borland Delphi v 7.0 и при помощи средств MS ACCESS.

В процессе обучения учащемуся объясняет данную тему преподаватель или же он самостоятельно ищет необходимую информацию в библиотеках, из лекций, что влечет за собой большую трату времени и сил. В процессе поиска информация может находиться в разбросанном виде или будет предоставлена ему на короткий срок. Возможность ксерокопирования возможна, но стоит определённых затрат и, если информация разбросана, то затраты могут оказаться большими.

После анализа поставленной задачи стало необходимо изучить предметную область, в которой решалась задача создания вышеупомянутой программы. Для этого первым этапом стало: подбор и изучение информации по заданным темам и предоставление информации в удобном виде. В ходе изучения этой области, стоит уделить немалое внимание проработке интерфейса. Плохо продуманный интерфейс может свести к минимуму желание работать с программой независимо от примененных аппаратно-программных средств для ее работы.

Наиболее подходящей системой программирования с учетом имеющихся знаний является Borland Delphi. Мною было решено создать программу именно на ее основе, так как Delphi является системой программирования очень высокого уровня и даже «сама» пишет значительную часть текста программы: описание объектов, заголовки процедур и многое другое. Разработчику остаётся лишь вписать необходимые строчки, определяющие индивидуальное поведение программы. Однако ряд вопросов требовал более глубокого изучения, что и было проделано при исследовании задачи.

На основе имеющихся знаний относительно построения баз данных с помощью объектно-ориентированного языка программирования Borland Delphi было принято решение создать программу учитывая следующие требования:

1. Требование к эффективности, то есть получение выходных данных с минимальными расходами машинного времени.

2. Требование к мобильности, то есть возможность сохранения и эффективного использования программы в процессе развития аппаратуры ЭВМ.

3. Требование к лёгкости восприятия, то есть для пользователя данной программы должен быть понятен принцип её работы. Интерфейс должен быть удобным.

4. Требование к надёжности. Надёжность программы зависит от уровня подготовки пользователя по работе с данной программой, от используемого языка программирования, от архитектуры ЭВМ, от используемых аппаратных и программных средств. От надёжности зависит общая производительность и эффективность программы. Именно поэтому надёжности уделяется пристальное внимание на этапе проектирования, то есть надёжность программы заключается в том, что она должна выполнять поставленные перед ней задачи.

5. Требования к эксплуатации, то есть требования к аппаратным и программным средствам, необходимых для эффективного функционирования программы.

Реализовать описанные требования и было целью дипломной работы. Данные средства реализации программы являются перспективными и позволили решить поставленную задачу в соответствии с требованиями к программе.

Таким образом, автоматизация процесса обучения учащихся является нужным и перспективным процессом.

1. Теоретическая часть

1.1 Обзор литературы

1.2 Введение в базы данных

1.2.1 Основные положения

Сложившийся в прошлом подход к проектированию систем сбора и накопления информации и ее эффективного использования для всевозможных целей состоял в автоматизации отдельных процессов в рамках фрагментов предметной области, или как говорят, в создании множества локальных приложений. В силу значительной независимости приложений одни и те же данные многократно представлялись в памяти ЭВМ, а их соответствие действительным значениям обеспечивалось периодическим применением процедур обновления. При изменении каких-либо сведений приходилось корректировать от нескольких до сотен и даже тысяч записей.

При переходе от автоматизации отдельных процессов предметной области к созданию автоматизированных информационных систем требуется не только взаимоувязка приложений, но и качественно новый подход к организации данных. Этот подход состоит в использовании единого хранилища — базы данных. БД — это объективная форма представления и организации совокупности данных, систематизированных таким образом, что эти данные могли быть найдены и обработаны с помощью ЭВМ.

Отдельные пользователи перестают быть владельцами тех или иных данных. Все данные накапливаются и хранятся централизованно. В памяти ЭВМ создается динамически обновляемая модель предметной области.

Слова «динамически обновляемая» означают, что соответствие БД текущему состоянию предметной области обеспечивается не периодически (раз в месяц, неделю, день), а в режиме реального времени.

При выборках для разных приложений эти записи могут быть упорядочены по-разному, т. е. пользователи информационной системы имеют возможность обращаться к интересующим их данным, а одни и те же данные могут быть по-разному представлены в соответствии с потребностями пользователей. При этом всякое обращение к данным осуществляется через некий программный фильтр, обеспечивающий, если это необходимо, предварительные преобразования запрошенных пользователем данных.

Современный подход требует, чтобы в программе были лишь перечислены необходимые для обработки данные и заданы требуемые форматы их представления. При этом описание баз данных становится независимым от программ пользователей и составляет самостоятельный объект хранения. Эти описания обычно называют метаданными.

Для управления различного вида информацией требуется большое количество баз и банков данных. По этой причине появилось множество различных компьютерных систем, систем управления базами данных, предназначенных для этих целей. Пользователю таких систем предоставляется возможность осуществлять множество различных операций над определёнными наборами данных. Например:

1. Добавлять новые данные в существующие файлы.

Вести поиск информации в БД.

Изменять информацию в БД.

Удалять информацию из существующей БД.

1.2.2 Виды баз данных

Выбор модели базы данных зависит прежде всего от анализа поставленной задачи. Существуют четыре модели баз данных:

Автономные.

Файл-серверные.

Клиент/сервер.

Многоярусные.

Автономные локальные базы хранят свои данные в локальной файловой системе на том компьютере, на котором установлены. Сеть при этом не используется. Они полезны для тех приложений, в которых каждый пользователь такого приложения манипулирует своими собственными данными на своём компьютере.

Файл — серверные базы данных могут быть доступны многим клиентам через сеть. Сама база данных хранится на сетевом файл-сервере в единственном экземпляре. Во время работы для каждого клиента создаётся локальная копия, которой он манипулирует. При каждом запросе клиента данные в его локальной копии полностью обновляются из базы данных на сервере. Даже если запрос относится к одной записи обновляются все записи данных. Недостаток данной модели состоит в том, что забота о целостности данных при такой организации работы возлагается на программы клиентов. Если они недостаточно тщательно продуманы, в базу данных легко занести ошибки, которые могут отразиться на всех пользователях.

Для баз данных с множеством пользователей часто используются базы данных на платформе клиент-сервер. Доступ к базе данных для группы клиентов выполняется специальным компьютером — сервером. Клиент даёт задание серверу выполнить те или иные операции, а сервер выполняет их и сообщает клиенту результаты своей работы.

Многоярусные базы данных — это новый путь обработки данных в сети. По другому этот способ организации данных называется multi-tier — многонитевые. Под нитью понимается один из множества потоков данных, обменивающихся одновременно с базой данных.

Наиболее распространён трехъярусный вариант:

на нижнем уровне на компьютерах пользователя располагаются приложения клиентов, которые обеспечивают пользовательский интерфейс;

на втором уровне расположен сервер приложений, который обеспечивает обмен данными между пользователями и распределёнными базами данных. Сервер приложений располагается в узле сети, доступном всем клиентам;

на третьем уровне расположен удалённый сервер баз данных, принимающий информацию от серверов приложений и управляющий ими.

Это наиболее сложная и гибкая организация баз данных. Delphi обеспечивает в основном создание приложений для первых двух уровней этой системы.

1.2.3 Основные концепции реляционных баз данных

Реляционная база данных представляет собой совокупность отношений, содержащих всю необходимую информацию и объединённых различными связями.

В реляционной теории одним из главных является понятие отношения. С точки зрения обработки данных отношение представляет собой таблицу с характеристиками (атрибутами). Поскольку в локальных базах данных каждая таблица размещается в отдельном файле, то сточки зрения размещения данных для локальных баз данных отношение можно отождествлять с файлом. Таблица имеет имя — идентификатор, по которому на неё можно сослаться.

Столбцы в таблице соответствуют тем или иным характеристикам объектов — полям. Каждое поле имеет своё имя и тип хранящихся данных.

Тип поля определяет тип хранящихся в поле данных (числа, тексты и так далее).

Имя поля — это идентификатор, который используется для манипуляции данными.

Строка таблицы называется записью. Причём она соответствует одному из объектов и содержит значения всех полей, которые характеризуют данный объект.

Во избежание противоречивости информации используются ключевые поля, назначение которых заключается в организации уникальности каждой записи.

Для упорядочивания данных используется индекс, который показывает, в какой последовательности желательно просматривать таблицу. При этом пользователь может поменять индекс и последовательность записей изменится. Это объясняется изменением последовательности ссылок на записи, а не перестройкой самой таблицы. Существуют первичные и вторичные индексы. Первичным индексом может быть поле, которое было отмечено при создании базы данных как ключевое. Вторичные индексы могут быть созданы из других полей в процессе работы с базой данных или в процессе её создания.

Существует такое понятие как связанные таблицы. То есть между несколькими таблицами организуется связь, с помощью ключа. При этом одна таблица является главной, а несколько других — вспомогательными. Ключом могут быть поля, которые присутствуют в обеих таблицах.

1.2.4 Требования к базам данных

Поскольку использование баз данных является одним из краеугольных камней, на которых построено существование различных организаций, пристальное внимание разработчиков приложений баз данных вызывают инструменты, при помощи которых такие приложения можно было бы создавать. Выдвигаемые к ним требования в общем виде можно сформулировать как: «быстрота, простота, эффективность, надежность» .

Надёжность — это вероятность того, что программа какой-то период времени будет работать без сбоев с учётом степени их влияния на выходные результаты. Так как надёжность является одним из важнейших факторов, определяющих общую производительность и эффективность БД, то в связи с этим на стадии проектирования БД вопросам надёжности уделяется пристальное внимание.

1.2.5 Проектирование базы данных

Эффективность БД определяется количеством времени необходимым для работы с ней, скоростью выполнения различных операций.

Хорошо спроектированная БД:

Удовлетворяет всем требованиям пользователей к содержимому базы данных.

Гарантирует непротиворечивость и целостность данных. При проектировании таблиц нужно определить их атрибуты и некоторые правила, ограничивающие возможность ввода пользователем неверных значений. Для верификации данных перед непосредственной записью их в таблицу база данных должна осуществлять вызов правил модели данных и тем самым гарантировать сохранение целостности информации.

Обеспечивает естественное лёгкое для восприятия структурирование информации. Качественное построение базы данных позволяет делать запросы к базе более «прозрачными» и лёгкими для понимания. Следовательно, снижается вероятность внесения некорректных данных и улучшается качество сопровождения базы.

Удовлетворяет требованиям пользователей к производительности базы данных. При больших объёмах информации вопросы сохранения производительности начинают играть главную роль, сразу «высвечивая» все недочёты этапа проектирования.

1.2.6 Базы данных в среде Delphi

Первый шаг состоит в определении информационных потребностей базы данных. Он включает в себя опрос будущих пользователей для того, чтобы понять и задокументировать их требования. Выясняются следующие вопросы:

кто будет вводить данные в базу и в какой форме, как часто будут изменяться данные;

какая информация является наиболее чувствительной к скорости её извлечения и изменения.

Следующий шаг включает в себя анализ объектов реального мира, которые необходимо смоделировать в базе данных:

идентификация функциональной деятельности предметной области;

идентификация объектов, которые осуществляют функциональную деятельность, и формирование из их операций последовательности событий, которые помогут идентифицировать все сущности и взаимосвязи между ними;

идентификация характеристик этих сущностей;

идентификацию взаимосвязей между сущностями.

Третий шаг заключается в установлении соответствия между сущностями и характеристиками предметной области и отношениями и атрибутами в рамках выбранной СУБД.

Четвёртый шаг предполагает выработку правил, которые будут устанавливать и поддерживать целостность данных.

На пятом шаге устанавливаются связи между объектами.

На седьмом шаге необходимо спланировать вопросы надёжности данных и при необходимости сохранение секретности информации и решить нужно ли делать различие в правах доступа.

Реализация дипломной работы проводится в системе программирования Delphi v.7.0, располагающей широкими возможностями по созданию приложений баз данных. Уже с более ранних версии система Delphi снабжена необходимым набором драйверов для доступа к самым известным форматам баз данных, удобными и развитыми средствами для доступа к информации, расположенной как на локальном диске, так и на удаленном сервере. В поставку продукта входит большое количество коллекций визуальных компонент для построения отображаемых на экране окон, что необходимо для создания удобного интерфейса между пользователем и исполняемым кодом.

Среди большого разнообразия продуктов для разработки приложений Delphi занимает одно из ведущих мест. Delphi отдают предпочтение разработчики с разным стажем, привычками, профессиональными интересами. С помощью Delphi написано колоссальное количество приложений, десятки фирм и тысячи программистов-одиночек разрабатывают для Delphi дополнительные компоненты.

В основе такой общепризнанной популярности лежит тот факт, что Delphi, как никакая другая система программирования, удовлетворяет изложенным выше требованиям. Delphi-приложения эффективны, если разработчик соблюдает определенные правила. Эти приложения надежны и при эксплуатации обладают предсказуемым поведением.

Язык, на котором предстоит разрабатывать программу, характеризуется наличием множества новых понятий и конструкций, и в нем предпочтение отдается удобству работы профессионального пользователя.

Delphi содержит полноценный текстовый редактор типа Brief, назначения клавиш в котором соответствуют принятым в Windows стандартам, а глубина иерархии операций Undo неограниченна. Как это стало уже обязательным, реализовано цветовое выделение различных лексических элементов программы. Процесс построения приложения достаточно прост. Нужно выбрать форму (в понятие формы входят обычные, диалоговые, родительские и дочерние окна MDI), задать ее свойства и включить в нее необходимые компоненты (видимые и, если понадобится, неотображаемые): меню, инструментальные панели, строку состояния и т. п., задать их свойства и далее написать (с помощью редактора исходного кода) обработчики событий.

1.2.7 Компилятор языка Delphi

В смысле проектирования в Delphi после выполнения компиляции мы получаем код, который исполняется в 10−20 раз быстрее, чем тоже самое, сделанное при помощи интерпретатора. Кроме того в Delphi компиляция производится непосредственно в родной машинный код, в то время как существуют компиляторы, превращающие программу в так называемый p-код, который затем интерпретируется виртуальной p-машиной. Это не может не сказаться на фактическом быстродействии готового приложения.

Следует отметить также, что благодаря опции оптимизации сегментов удается существенно сократить размер выполняемого файла. Можно запустить компилятор в режиме проверки синтаксиса. При этом наиболее длительная операция компоновки и изготовления исполняемого файла выполняться не будет.

1.2.8 Объектная ориентация языка Delphi

Язык программирования Delphi базируется на Borland Object Pascal. Кроме того, Delphi поддерживает такие низкоуровневые особенности, как подклассы элементов управления Windows, перекрытие цикла обработки сообщений Windows, использование встроенного ассемблера.

Предусмотренный в Delphi аппарат исключений максимально упрощает кодирование обработки нештатных ситуаций и освобождения ресурсов.

При построении Delphi использовалась следующая технология: ссылки на классы придают дополнительный уровень гибкости, так, когда вы хотите динамически создавать объекты, чьи типы могут быть известны только во время выполнения кода. К примеру, ссылки на классы используются при формировании пользователем документа из разного типа объектов, где пользователь набирает нужные объекты из меню или палитры.

Введено средство, известное как механизм делегирования. Под делегированием понимается то, что некий объект может предоставить другому объекту отвечать на некоторые события. Он используется в Delphi для упрощения программирования событийно-ориентированных частей программ, т. е. пользовательского интерфейса и всевозможных процедур, запускаемых в ответ на манипуляции с базой данных.

Основной упор этой модели в Delphi делается на максимальном повторном использовании кода. Это позволяет разработчикам строить приложения весьма быстро из заранее подготовленных объектов, а также дает им возможность создавать свои собственные объекты для среды Delphi. Никаких ограничений по типам объектов, которые могут создавать разработчики, не существует.д.ействительно, все в Delphi написано на нем же, поэтому разработчики имеют доступ к тем же объектам и инструментам, которые использовались для создания среды разработки. В результате нет никакой разницы между объектами, поставляемыми Borland или третьими фирмами, и объектами, которые можно создать самостоятельно.

В стандартную поставку Delphi входят основные объекты, которые образуют удачно подобранную иерархию из 270 базовых классов. На Delphi можно одинаково хорошо писать как приложения к корпоративным базам данных, так и, к примеру, игровые программы. Во многом это объясняется тем, что традиционно в среде Windows было достаточно сложно реализовывать пользовательский интерфейс. Событийная модель в Windows всегда была сложна для понимания и отладки. Но именно разработка интерфейса в Delphi является самой простой задачей для программиста.

Благодаря такой возможности приложения, изготовленные при помощи Delphi, работают надежно и устойчиво. Из готовых компонент работающие приложения собираются очень быстро. Кроме того, поскольку Delphi имеет полностью объектную ориентацию, разработчики могут создавать свои повторно используемые объекты для того, чтобы уменьшить затараты на разработку.

Delphi предлагает разработчикам — как в составе команды, так и индивидуальным — открытую архитектуру, позволяющую добавлять компоненты, где бы они ни были изготовлены, и оперировать этими вновь введенными компонентами в визуальном построителе. Разработчики могут добавлять CASE-инструменты, кодовые генераторы, а также авторские help’ы, доступные через меню Delphi.

1.2.9 Формы, модули и метод разработки

Формы — это объекты, в которые помещаются другие объекты для создания пользовательского интерфейса любого приложения. Модули состоят из кода, который реализует функционирование приложения, обработчики событий для форм и их компонент. Информация о формах хранится в двух типах файлов — dfm и. pas, причем первый тип файла — двоичный — хранит образ формы и ее свойства, второй тип описывает функционирование обработчиков событий и поведение компонент. Оба файла автоматически синхронизируются Delphi, так что если добавить новую форму проект, связанный с ним файл. pas автоматически будет создан, и его имя будет добавлено в проект. Визуальный построитель интерфейсов (Visual User-interface builder) дает возможность быстро создавать клиент-серверные приложения визуально, просто выбирая компоненты из соответствующей палитры. В процессе построения приложения разработчик выбирает из палитры компонент готовые компоненты как художник, делающий крупные мазки кистью. Еще до компиляции он видит результаты своей работы — после подключения к источнику данных их можно видеть отображенными на форме, можно перемещаться по данным, представлять их в том или ином виде.

2. Практическая часть

2.1 Назначение программы

Программный продукт «Создание стенда для изучения фотоэффекта» предназначен для автоматизации обучения учащихся различных учебных заведений, а так же для личного использования.

После изучения вопросов, описанных выше в исследовательском разделе, были разработаны структура базы данных и интерфейс программы. При этом пришлось решить ряд сложностей, выявленных уже на этапе программирования: подбор информации по заданной теме, создание удобного интерфейса, создание теста и само создание лабораторного стенда.

Наиболее рутинными и в то же время наиболее ответственными процессами являются:

поиск и ввод нужной информации;

заполнение вопросов к тестирующей программе;

создание лабораторного стенда.

Облегчения условий труда достигается благодаря возможности автоматизировать основные процессы ознакомления с информацией. Ознакомление с информацией превращается в четкий и удобный процесс. Это заметно упрощает усвоение информации и позволяет закрепить полученные знания при помощи тестирующей программы, а так же наглядно провести лабораторную работу по изучению фотоэффекта.

2.2 Описание программы

Форма 1

Главная форма (Приложение 1, рис.1). Она появляется при запуске программы. На ней находятся компоненты: MainMenu1 — это компонент главного меню, клавиши Button1, Button2, Button3, текстовые поля Label1, Label2, Label3 и поле Image1.

Главное меню содержит пункты «Файл», «Справка», «Помощь». В пункте меню «Файл» находятся подпункты:

«Теория» — при его выборе на экране появляется теоретическая часть (Приложение 1, рис.2);

«Тест» — на экране появляется форма с тестом (Приложение 1, рис.3);

«Лабораторная работа» — на экране появляется форма с лабораторной работой (Приложение 1, рис. 8,9);

«Выход» — при выборе этого пункта программа завершает работу (Приложение 1, рис.14).

В пункте меню «Справка» находятся подпункты:

«О программе» — появляется сообщение о программе (Приложение 1, рис.5);

«Автор» — появляется сообщение об авторе (Приложение 1, Рис.6).

При выборе пункта меню «Помощь» появляется справка, помогающая разобраться в программе (Приложение 1, рис.7).

Клавиша Button1 — «Теория» при ее нажатии на экране появляется теоретическая часть (Приложение 1, рис.2). Клавиша Button2 — «Тест» — на экране появляется форма с тестом (Приложение 1, рис.3). Клавиша Button3 — «Лабораторная работа» — на экране появляется форма с лабораторной работой (Приложение 1, рис.8).

Форма 2.

Форма регистрации (Приложение 1, рис.12). На ней находятся компоненты: ComboBox1 — в нем находится список групп, Edit1 — в это поле вводится фамилия, Button1 — фиксирует значения в полях и позволяет начать работу с тестом, Label1 и Label2 — содержат пояснения для полей.

Форма 3.

Форма содержит информацию о программе (Приложение 1, рис.7). На ней находятся компоненты Memo1, в котором записывается информация о программе и Button1, при нажатии на которую, данная форма закрывается.

Форма 4.

Тестирующая форма (Приложение 1, рис.3). На ней находятся компоненты: 4 компонента DBEdit — в них отображаются вопросы и ответы к тесту. Button2 (Следующий) — переходит к следующему вопросу. Button1 (Выход) — закрывает форму и возвращается на главную форму.6 компонентов Label.12 компонентов Image, в которых записываются формулы. Компонент Gauge1 — считает процент правильных ответов. MainMenu1 — компонент главного меню.

Главное меню содержит пункты меню «Файл» и «Справка». Пункт меню «Файл» содержит подменю:

«Начать» — при его выборе происходит обнуление результатов и появляется окно регистрации (Приложение 1, рис.4), после чего начинается сам тест (Приложение 1, рис.10);

«Выход» — закрывается форма теста и переходит на главную форму.

Пункт меню «Справка» содержит подменю:

«Список результатов» — появляется форма пароля (Приложение 1, рис.15), если пароль введен правильно, то появляется форма, в которой содержится список учеников, прошедших тест (Приложение 1, рис.12);

«Помощь» — содержится информация о том, как работать с тестом (Приложение 1, рис.13).

Компоненты DataSource1, ADOTable1, DBGrid1, подключают базу данных с вопросами и ответами к компонентам DBEdit.

Форма 5.

Форма «Список студентов» (Приложение 1, рис.12). На ней находятся компоненты DataSource1, ADOTable1, DBGrid1, DBNavigator1 подключают базу данных со списком студентов, прошедших тест. Button1 «Выход» — закрывает форму 5 и переходит на форму 4.

Форма 6.

Форма ввода пароля (Приложение 1, рис.15). На ней находится компонент Password, в который вводится пароль. OkBtn — клавиша подтверждения пароля. CancelBtn — клавиша подтверждения выхода из формы пароля.

Форма 7.

Форма справки (Приложение 1, рис.13). На ней находится компонент

Memo1, в котором находится информация о том, как работать с тестом. Клавиша Button1 выходит из формы 7 и возвращается на форму 4.

Форма 8.

Форма «Лабораторная работа» (Приложение 1, рис. 8,9). На ней находится компоненты: GroupBox1, в котором находятся компоненты RadioButton1, RadioButton2, RadioButton3, которые, в свою очередь, служат для выбора цвета, 9 компонентов Image — им соответствуют все графические компоненты формы. Gauge1 и Gauge2 измеряют показания амперметра и вольтметра. ScrollBar1 — служит для увеличения и уменьшения напряжения в цепи. Button1 — закрывает форму 8 и переходит на главную форму. Button2 — включает цепь, Button3 — выключает цепь.

Форма 9.

Форма помощь (Приложение 1, рис.7). На ней находится компонент Memo1, в котором находится информация о том, как работать с программой. Клавиша Button1 выходит из формы 9 и возвращается на форму 1.

3. Программная документация

3.1 Спецификация

Таблица 3.1

3.2 Техническое задание

Техническое задание — включает назначение, области применения программы; технические, технико-экономические и специальные требования, предъявляемые к программе; необходимые стадии и сроки разработки; виды испытаний.

3.2.1 Требования к функциональным характеристикам

Требования к программе или программному изделию

Программа «Фотоэффект» должна: обеспечить пользователя информацией по данной теме, провести проверку знаний по изученной теме, предоставить стенд для проведения лабораторной работы при благополучном прохождении теста.

Входные данные программы — это база вопросов к тестирующей программе.

Выходные данные программы — это результат, получаемый при прохождении лабораторной работы.

Требования к надёжности

Надёжность — один из важнейших факторов, определяющих общую производительность и эффективность систем. В связи с этим уже на стадии проектирования вопросам надёжности должно уделяться пристальное внимание.

Надёжность программного продукта — это вероятность того, что программа в какой-то период времени будет работать без сбоев, с учётом степени их влияния на входные результаты. Другими словами, надёжность программного продукта — есть функция от ущерба, наносимого ошибкой пользователю.

Надёжность программного продукта определяется как свойство системы выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей, заданных пределов, соответствующих заданным режимам и условиям использования технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования.

Свойства надёжности проявляются в том, что система выполняет поставленные перед ней задачи без проблем. Потери надёжности системой связываются с появлением отказа в работе.

Надёжность программного продукта зависит от многих факторов, определяющих на различных этапах разработки данного программного продукта.

Условия эксплуатации.

Программа устанавливается на компьютер и записывается на жестком диске (создается ярлык на рабочем столе), поэтому защищена от климатических условий. Но так как она устанавливается с гибкого диска, то этот диск должен храниться в футляре при комнатной температуре в сухом месте.

Требования к составу и параметрам технических средств.

Для установки и работы на компьютере данного программного продукта должна быть установлена операционная система Windows 98.

Минимальный набор технических средств для работы программы:

Компьютер на базе процессора Pentium II 233 MMX;

CD-ROM для установки программного продукта на компьютере;

Манипулятор типа «мышь»;

Клавиатура;

4 Gb на жестком диске;

Цветной монитор.

Требования к информационной и программной совместимости

Структура данных программы должна соответствовать установленным требованиям, в противном случае произойдет сбой в ее работе.

Так как программа была разработана на языке программирования Delphi 6, то она будет работать даже на том компьютере, где не установлен этот язык программирования или библиотека данного языка.

3.2.2 Требования к программной документации

Программный документ — это документ, содержащий необходимые сведения, необходимые для разработки, изготовления, эксплуатации и сопровождения программного продукта.

Программная документация может включать следующий комплекс документов:

Техническое задание (ГОСТ 19. 201−78), определяющее требования, предъявляемые к программному обеспечению, необходимые стадии и сроки разработки, виды испытаний;

Текст программы (ГОСТ 19.401−78) — запись программы с необходимыми комментариями;

Описание программы (ГОСТ 19.402−78), в котором содержатся сведения о логической структуре и функционировании программного обеспечения;

Пояснительная записка (ГОСТ 19. 201−78), включающая общее описание алгоритмов и функционирования программного обеспечения.

Общие требования к программным документам.

Каждый программный документ состоит из нескольких частей, каждая из которых имеет своё название:

Титульный лист.

Информационная часть. Включает аннотацию и содержание данного документа. В аннотации приводят сведения о назначении данного документа и краткое изложение его основной части. Содержание включает перечень записей о структурных элементах основной части документа, в каждую из которых входят:

— обозначение структурного элемента (номер раздела, код раздела);

— наименование структурного элемента;

— адрес структурного элемента на носителе данных (номер страницы, номер файла).

Основная часть. Содержит всю информацию о программе, саму программу (текст), структуру отдельных частей, модулей и т. д.

Регистрация изменений. О каждом изменении программного документа делается соответствующая запись, которая оформляется в данной части.

Порядок контроля и приёмки.

Прежде чем передать программный продукт в эксплуатацию, необходимо проверить его на наличие ошибок и отладить её.

Под ошибкой понимают неправильность, любые отклонения, искажения процесса выполнения программы.

Отладка программы — это процесс, позволяющий получить программу, функционирующую с требующимися характеристиками в заданной области входных данных. Отладка программы предполагает наличие той или иной ошибки.

Для того чтобы убедиться в правильности программы, нужно произвести тестирование. Тестирование программного продукта — это процесс выполнения программ данного программного продукта на некотором наборе данных, для которых заранее известен результат. По окончанию тестирования мы сопоставляем полученные выходные данные с теми, которые ожидали получить. Если ожидаемые и полученные данные совпадают, то программа работает без отклонений.

Основными целями тестирования является:

Получение результатов по конкретным данным;

Контроль качества программы;

Убедиться в правильности работы программного средства.

Произведём некоторые тесты с данным программным продуктом:

при выборе пункта меню «Файл — > Тест» мы переходим на другую форму, где находится тестирующая программа;

при начале работы с тестом в пункте меню «Файл — > Начать тест» на форме появляется окно, в котором Вам будет предложено занести свои данные в базу. В случае, если Вы ничего не ввели и нажали клавишу «Дальше», то появится окно с сообщением: «Введите фамилию» или «Введите номер группы». Программа не будет дальше работать, пока Вы не введете фамилию и номер группы;

при работе с тестом необходимо отвечать на вопросы. Для этого нужно выбрать правильный вариант ответа. Если вариант ответа не был выбран, то на форме появляется сообщение, в котором находится информация «Выберите вариант ответа». Программа не будет работать дальше пока не выбран вариант ответа.

3.2.3 Вызов и загрузка программы

Запуск программы осуществляется так же, как и запуск любой другой программы в среде Windows, то есть для ее запуска необходимо щелкнуть мышью по пиктограмме запускающего файла.

4. Эксплуатационная документация

4.1 Ведомость эксплуатационных документов

Эксплуатационный программный документ — это такой программный документ, который содержит сведения необходимые для обеспечения функционирования и эксплуатации программного изделия.

Ведомость эксплуатационных документов — включает перечень эксплуатационных документов на программу.

Ведомость эксплуатационных документов

Таблица 4.1

4.2 Описание применения

Условия применения.

Данный проект может работать на любом компьютере, где не установлен язык программирования Delphi 6. Погодные условия особого значения не играют, если компьютер установлен в закрытом помещении. Но так как она устанавливается с гибкого диска, то этот диск должен храниться в футляре при комнатной температуре в сухом месте.

Программа проста в обращении, с ней может работать не только специалисты в области программирования, а простые пользователи.

Описание задачи.

Программа «Фотоэффект» должна: обеспечить пользователя информацией по данной теме, провести проверку знаний по изученной теме, предоставить стенд для проведения лабораторной работы при благополучном прохождении теста.

Входные и выходные данные .

Входные данные программы — это база вопросов к тестирующей программе.

Выходные данные программы — это результат, получаемый при прохождении лабораторной работы.

Максимальный состав технических средств:

Компьютер на базе процессора Pentium III 1400;

Винчестер;

Цветной монитор;

Windows 98;

Язык программирования Delphi 6;

Дисковод 3,5″ 1,44Мб;

Клавиатура;

Мышь.

Для программы должен иметься компьютер, работающий под управлением Windows 98, и установленным на нем языком программирования Microsoft Office 2000. Программа проста в обращении, отлажена и не должны возникать ошибки при правильной работе с ней. В большинстве случаев, для продолжения работы после отказа, вызванного некорректными действиями пользователя, нужно просто перезапустить программу.

4.3 Составные части программы

С точки зрения пользователя-оператора (т.е. обучаемого) существует лишь запускаемая программа «Фотоэффект». Вся работа с информацие происходит в пределах запущенной программы.

Однако программа состоит из двух логически раздельных блоков — базы данных и программы — оболочки.

Базы данных хранят вопросы к тестирующей части программы. База данных абсолютно не имеет никакой привязки к оболочке, и к ее данным может обращатся какая-либо другая программа.

Программа жестко привязана к базе данных. Она выполняет две определенные функции. Во-первых она содержит вопросы к тесту, а во-вторых содержит информацию о тех, кто прошел тест.

Прежде чем начать строить приложение, надо иметь саму базу данных. Создание таблиц осуществляется при помощи программы Microsoft Access 2000. Работа в базе данных осуществляется на основе двух таблиц: Вопросы (приложение 1 рис. 1.1), Сведения (приложение 1 рис. 1.2).

База данных в программе «Стенд по изучению фотоэффекта» имеет следующую структуру, которая представлена на рис.16:

Рис. 16. Структура базы данных

5. Экономическое обоснование разработки

5.1 Технико-экономическое обоснование

Цель проекта — создание программы «Стенд для исследования фотоэффекта». Основная цель составления программного продукта заключается в том, чтобы упростить процесс изучения фотоэффекта, так как для проведения экспериментов требуется дорогостоящее оборудование. Данный программный продукт позволит наглядно изучить фотоэффект. Он поможет изучить теорию по данной теме, закрепить полученные знания и проверить на практике принцип работы фотоэффекта.

Для изучения принципа фотоэффекта требуется большое количество времени и средств. Многие учебные заведения не могут позволить себе провести наглядные эксперименты, поэтому выбор мной данной темы очень актуален. Для проведения экспериментов требуется дорогостоящее оборудование. Программа «Создание стенда по изучению фотоэффекта» позволяет экономить время и средства, так как для проведения эксперимента требуется только компьютер.

Мероприятия по составлению программного продукта «Стенд для исследования фотоэффекта» затрагивает функции преподавателей физики. Он упростит работу преподавателей по объяснению данной темы.

Для изучения темы необходим лишь компьютер, что заметно сокращает затраты на проведение наглядных опытов и делает процесс изучения более интересным.

Проект «Стенд для исследования фотоэффекта» предполагает некоторые затраты на выполнение работ по разработке программного продукта для ЭВМ, продвижения его на рынке. Планируя затраты на эти работы, я производил расчеты на получение некоторого положительного эффекта, который заключается в получении дополнительной прибыли.

Если общий результат оказывается положительным, то проект является полезным.

Для определения затрат, связанных с созданием программного продукта «Стенд для исследования фотоэффекта» необходимо определить по фактическим затратам значения:

Заработной платы программиста (часовая, дневная или месячная), руб.;

Доля накладных расходов на предприятии;

Время на составление программы (чел. /час, чел. /дней, чел. /мес);

Для определения трудозатрат на составление программного продукта необходимо весь трудовой процесс расчленить на составные части и затем определить норму рабочего времени на продукт.

Основными методами изучения затрат рабочего времени являются: хронометраж и фотография рабочего времени. В современных условиях широко используется фотохронометраж.

Фотохронометраж составления программы «Стенд по исследованию фотоэффекта»

Таблица 3