计算机理论的论文锦集
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在微机上模拟电器控制线路的工作过程
摘要：本文对电器控制线路在微机上模拟运行的核心问题——逻辑表达式分析过程的实现进行论述，简要说明程序设计的主要思路。
关键词：计算机，电器控制，模拟，CAD
一、引言
实现顺序控制的电器控制线路的数学模型是一组逻辑关系表达式，其中逻辑变量代表控制触点，受控元件的电磁线圈为各触点的逻辑函数，逻辑函数值即对应受控元件的工作状态。在电器控制系统运行过程中，各元件及触点状态的变化，使逻辑运算结果随之改变，这种变化的过程实际就是电器控制线路的运行过程。
电器控制系统中元件与控制触点之间的逻辑关系是根据系统控制要求确定的，模拟控制线路的运行过程就是要按一定顺序解算控制系统的数学模型——逻辑代数方程组。在方程组中，以逻辑函数代表运算元件的电磁线圈，以逻辑变量代表元件触点。对同一电器元件来说，其线圈和触点的物理状态是互相关联的，可约定逻辑函数值为“1”时表示线圈得电，同名的原变量取值为“1”，表示动合触点闭合;反之，逻辑函数值为“0”时表示线圈得电，同名的原变量取值为“0”，动合触点断开。
二、电器控制线路模拟运行程序设计的主要思路
1. 表达式分析的基本原理
计算机高级程序设计语言编译系统中，通常配备有字符型变量，一个数学表达式可以以集中或分散的形式存储在这类变量中。将一个具有物理意义或数学意义的函数表达式转换为计算机能够执行的指令的过程，称为表达式句法分析。表达式的分析过程是按严格的代数规则进行的，因为电器控制线路的数学模型是逻辑代数方程，故模拟运行程序中表达式分析依据的即为逻辑代数运算规则。
“递归下降法”是比较常用的表达式句法分析方法，其基本过程就是将一个完整的表达式逐项分解，分解出的成分可以是变量、运算符或子表达式，当根据分解规则识别出被分解出来的某个成分为子表达式时，就要继续进行分解，直至所有被分解出的成分皆为最基本元素为止(所谓最基本元素，即为事先约定的可以直接参与计算的变量和运算符)。
在设计表达式分析程序时，首先要约定变量、运算符及子表达式定界符，笔者根据电器控制线路数学模型——逻辑代数方程的基本运算规则，以及有关电器元件文字符号的标准规定，约定以下一些字符串为合法的逻辑变量：
sb——手动按钮动合触点变量;nsb——手动按钮动断触点变量;
sq——行程开关动合触点变量;nsq——行程开关动断触点变量;
KM——接触器线圈函数;
km——接触器动合触点变量;nkm——接触器动断触点变量;
K——中间继电器线圈函数;
k——中间继电器动合触点变量;nk——中间继电器动断触点变量;
KT——时间继电器线圈函数;
kt——时间继电器瞬时动合触点变量;nkt——时间继电器瞬时动断触点变量;
t——时间继电器延时动合触点变量;nt——时间继电器延时动断触点变量;
YA——电磁铁线圈函数，
约定在上述各逻辑函数及逻辑变量之后可附加0～9数字序号。约定“*”为逻辑“与”运算符，表示线路中的串联连接;“+”为逻辑“或”运算符，表示线路中的并联连接;“=”为逻辑函数赋值符。约定“(”、“)”为子表达式的定界符。
2. 表达式分析的实现过程
设一电器控制线路原理图如图1所示，对应的逻辑关系表达式如下：
K = ( sb1 + k ) * nsb2
其中sb1为K的起始信号，sb2为K的终止信号，k是元件K的自锁触点。当sb1出现时其逻辑值为“1”，在sb2没有出现之前sb2的逻辑值为“0”，nsb2即为“1”，故经逻辑运算K的逻辑值是“1”，即表示元件K得电，随即k的逻辑值由“0”变为“1”，表示自锁触点k自锁闭合。
对这样的逻辑函数表达式的分析过程是从“=”右侧字符串分解开始的，每分解出一个元素就要返回一个记号(称作token)，这是表达式分解的核心过程，图2为求取表达式元素分解子程序(get_token)流程图，围绕元素分解过程构成的表达式分析程序(caculate)流程图如图3所示。
图2 表达式元素分解子程序(get_token)流程图
以前面图1为例，进入caculat程序后调用get_token函数，得到函数名K及“=”符号，以下顺序调用level2、level3、leve4子程，判断出得到的是“(”符号时，说明后面是一个子表达式，随即递归调用level2子程，且再依次进入level3、level4子程，这时可得出逻辑变量名sb1极其状态值。其后由level4返回到level3并调用get_token函数，得到“+”运算符后返回。返回到level2后判断出“+”运算符，即要调用get_token函数，得到变量名k及其状态值并执行逻辑或运算，将计算结果存入一暂存变量result中，然后从level2退出。这时会返回到level4子程中且调用get_token函数，得到“)”返回返回到level3子程。在level3中判断出为“*”运算符时调用get_token函数，得到 nsb2及其状态值后执行逻辑与运算，最终将计算结果返回到变量K中，结束表达式分析计算过程。
三、结束语
本文论述了电器控制线路在微机上模拟运行的核心问题——逻辑关系表达式的分解计算。设计这样一个应用软件，可以帮助设计者快速有效地检验设计结果、分析线路潜在问题，可以说是电器控制线路CAD不可缺少的重要环节，同时也是CAD技术大有可为的一个领域。
四、参考文献
卢有杰、吴炜煜，《C语言高级程序设计》，清华大学出版社，1991
基于分层教学理论的高校计算机基础教学课堂改革及实践分析
1 传统教学中所存在的问题
1.1 教学内容偏重理论
我们从小到大接受的教学内容大多偏重理论，也就造成了现在对应用要求了解不足。长时间以来由于各方面的因素使得我们中大多数人对计算机基础教学课程有了一些错误的理解，只要掌握了理论就会操作，将计算机教育和专业教育混为一谈。从这里就可以看出许多学生对计算机教育的特点不够了解，不注重计算机在实际生活中的应用，相反认为计算机基础教育应向理论方向靠拢而不是应用方向。这在一定程度上阻碍了计算机基础教育改革发展，同时也导致了许多高校中，学生们操作能力薄弱，即使拿到了计算机证书，也不能够满足社会发展的需求。
1.2 缺乏对课程体系的研究
在传统的计算机基础课堂上，老师们通常只对学生们传授他所从事的一门学科或者几门学科的内容，缺乏系统知识体系理论。教师们的教学内容应当包括两个方面：一是全体大学生的必修课程。二是与学生所学专业相关联的内容，即选修课程。计算机基础教育不能只考虑当前教学的内容，而是要包括大学生在大学期间的整体的系统性的计算机知识教育。
1.3 学生特点分析不够深入
不同专业的学生对计算机的要求和掌握的内容不同，学校应对不同专业的学生，针对他们所学专业的要求和特点安排不同的教学内容，实施分类分层次教学。然而，当代的一些高校，没有对不同专业、不同层次的学生的需求进行深入探索研究。对所有专业的学生采用一样的课本和要求，没有针对性。使学生所学的知识难以与专业之间结合，不能学以致用，不能突显出不同专业对应用能力的不同要求。
1.4 教学手段和方法简单落后
中国的大多数高校计算机的课堂教学模式比较单一，教学方法和手段简单易操作，单一性、枯燥性，现代的高科技技术并没有很好的运用到上面，一般只是在非网络的环境下，通常在多媒体教室中，将课程ppt投影到大屏幕上进行教学。教学的核心还是以教师为主，缺乏交互性，学生因此会感觉枯燥乏味，教学效果大打折扣，没有实质去改变创新。
2 高校计算机公共课程教学改革的指导原则
取其精华，去其糟粕，向国外的一些成功的高校吸取相关经验，结合计算机基础课程的特点。在改革计算机课程的进程中我们要遵循几点原则：
2.1 以学生为主
在计算机课堂教学中我们应当坚持以学生为中心，老师只是充当教学的辅助者不能反客为主充当主导者。在课堂的教学过程中，不能只是将所有的思路全部告诉学生而是指导学生应该怎么学，这样才能激发学生能动精神发挥内在潜能，更好的理解知识从使其掌握的更牢固，提升自身能力。教师们应该为学生打造一个积极进取的氛围环境鼓励学生积极参与课堂讨论，积极表现自我。
2.2 面向应用需求
对不是计算机专业的学生们，对他们的要求也不能松懈，仅仅只掌握一定的信息技能是远远不够的。还应当要求学生们能够熟练的利用计算机技术对所学的内容进行研究与实践。学习计算机技术的目的为应用，不能仅掌握简单的理论知识，最重要的是将所学计算机技术与本专业相结合学以致用。帮助学生们更好的了解本专业的发展前景以及了解计算技术在职场生涯中对他们的重要性。因此在计算机基础课程中面向应用是我们要长期坚持的目标。
2.3 多种模式相结合
我国幅员辽阔，各地区发展也不近相同，各个地区学生计算机水平当然也各不相同，如果采用单一的模式，同一个教学方法，同一个课本，同一个评分机制是不切实际的。计算机的公共课程基础教育应当在同一个指导原则下，按照不同专业、不同层次，进行分类。针对其自身特点安排不同的教学课程内容，采用不同的教学手段，在实践中积累经验形成独特教学理论，实现教学最优化。
3 以培养学生计算机技能和信息化素养为核心的分层次教学改革的实践
3.1 实施分层次教学，因材施教
不同地区的学生们在人大学前掌握的计算机知识水平都不一样，纵观近几年，新生们的计算机的应用能力逐年加强。目前为止大多数高校在教学模式上也进行了相应的改革，但是对不同的专业或是不同水平的学生都采取相同的课本和课时的现象还是相当普遍。造成了一些计算机基础好的学生觉得教学进程缓慢或是觉得没有新知识可学，而对于一些底子较差的学生确认为教学进程太快跟不上老师节奏，听不懂。为了满足不同学生的需求，能根据学生自身的情况，完成学校所给与的学习任务，又能学到新的知识技能丰富自己。高校应当因材施教，采用分班的教学模式，不同专业、不同水平进行分班，教师们则根据他们的特点采取不同的教学方案进行教学。
3.2 构建学习网站和资源库
仅仅凭借老师上课传授的知识是不能满足学生们对知识的需求，高校应当建立专门的学习网站和相关课程的资源库以便不论哪一个班级的学生都能查阅与学习。在网络的帮助下学生们可以不受空间和时间的限制，随时随地都可以学习，也可以与其他的学习者们讨论交流，与专家们沟通。计算机技术不是一成不变的它具有较强的时效性，高校的教学目标不能仅仅局限于使学生掌握计算机的基本知识与简单的操作应用。而是要让学生们懂得如何利用在实际上，学会主动利用网络资源去学习。
3.3 培养学生的兴趣激发学习积极性
在以往的传统教学中，老师在教学过程中往往占据主导位置，以教为核心，学生们都是被动的去学习，课堂枯燥乏味，难以调动学生学习的热情与积极性。最主要的原因就是不能引起学生们学习的兴趣，被动式教育己不能适应时代发生的潮流，当代的教师们的教学的任务应当是教给学生们学习的方法而不是直接告诉学生怎样去解决，重点是教学生们怎样去分析问题，培养学生们解决问题的能力和创新能力。我们要鄙弃题海战术，要将理论教学与实践结合在一起，要让学生们能够举一反三，多种角度、多种方法，去看待问题、去解决问题。使得学生们能够将课堂所学运用到实际生活。使得学生能够通过计算机学习工作。从被动变为主动，提升教学质量。
3.4 加强实践教学环节，重视学生的操作技能
现在许多高校都建有多媒体教室但这仅仅只是改变了知识的传播工具，实质还是以传授知识为主，只是它由传统的人传授变为电传授，很难激发学生的创新精神和发挥学生的主动意识。在采取分班制的基础上上机实践，使得各个班级的计算机基础教学根据有针对性。
3.5 改革考核方式，实行上机考试
传统的笔试无法检验出学生的操作能力，所以必须要改变考试形式，应当实行理论与上机考试两部分相结合的考试形式。一方面巩固学生的基础知识，另一方面又能更好的检验学生的操作水平，激发学生们自觉的去加强操作练习，提高实践能力。
3.6 推行开放式网上考试、建立科学、合理的平分体系
计算机基础教育主要是培养学生们的应用操作能力，因此考核方式也不能实施传统的评分模式，必须实施多元化的评分模式，利用评价来督促和约束学生积极参加课程学习。在计算机基础课程改革的进程中，不能仅根据期末成绩来评价一个学生的好与坏，应当实施结论性评价和过程性评价相结合策略，将平时课堂成绩如学生出勤率、平时作业、课堂参与、上机学习情况等都纳入期末成绩中。实践也证明，将学生的平时成绩纳入期末成绩中，大大提高了学生的出勤率和课堂参与的积极性。
4 结语
它的快速发展和在教学领域的深入应用，只要采取正确的方法适当运用，就能收到事半功倍的效果。当然，分层教学改革也需要学生的配合。在深化计算机基础课分层教学改革的环境下，对传统教学方法存在的问题加以改造，结合先进的技术，相信这种新的教学模式必将会推动教育事业伴随着人类社会一起快速步入信息时代。
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