时间：2023-01-17 01:34:28
导语：在技术设计论文的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
关键词：串口通信；面向对象方法；多线程；PLC
1引言
传统的金刚石合成机控制系统是由一个PLC和一个可显示终端构成。这种传统的控制系统一般具有如下缺点：
(1)系统所有的工作都由PLC完成，其控制精度较差，致使合成的金刚石质量较差；
(2)显示终端的平面尺寸过小，这一方面使得操作人员观察系统的状态很不方便，另一方面也常常会引起误操作；
(3)金刚石合成工艺复杂，需控制的参数很多，但原控制系统不能对参数进行保存，这样在根据不同产品和工艺要求对部分参数进行调整时，每次都必须重新设置所有的参数，操作非常麻烦；
（4）界面不友好；
（5）不能通过控制系统自动考核操作人员的工作质量。
为了提高控制精度、方便操作，开发新的控制系统迫在眉睫。笔者针对以上问题，将IPC与PLC有机结合在一起，开发了一套新的控制系统。通过该系统可在上位机（IPC）和PLC之间通过RS－232与RS－485进行大量串口通信。
2VC串口通信分析
在32位Windows系统下使用VC开发串口通信程序通常有如下4种方法：
（1）使用Microsoft公司提供的名为MSCOMM的通信控件；
（2）直接使用Windows应用程序接口（API）；
（3）自行设计一个串口通信类；
（4）通过开发一个ActiveX控件来实现串口通信功能。
在上述几种方法中，实际上还是使用WindowsAPI函数，然后把串口通信的细节给封装起来，同时提供给用户几个简单的接口函数。上述几种方法各有优缺点，但在实际情况下，大多数编程人员喜欢使用API函数自行设计串口通信类。
用WindowsAPI函数进行串口通信的编程流程如图1所示。其中打开串口是确定串口号与串口的打开方式；初始化串口用于配置通讯的波特率、每字节位数、校验位、停止位和读写超时等；读写串口用于向串口进行发送数据和从串口接收数据；关闭串口用于将串口关闭并释放串口资源（Windows系统下串口是系统资源）。
由于绝大多数控制系统中串口通信是比较费时的，而且监控系统还要进行数据处理和显示等，所以一般采用多线程技术，并用AfxBeginThread（）函数创建辅助线程来管理串口通信，这样，主进程就能在进行串口读写的同时，处理数据并完成用户指令的响应，但是设计时一定要处理好数据的共享问题。
串口读写既可以选择同步、异步方式，也可以选择查询、定时读写和事件驱动方式。由于同步方式容易造成线程阻塞，所以一般采用异步方式；而查询方式要占用大量的CPU时间，所以一般采用定时读写或者事件驱动方式，事件驱动方式相关文献较多，故此重点讨论定时读写方式。定时读写方式就是上位机向下位机发送固定格式的数据，在下位机收到后向上位机返回状态信息数据。由于数据的传输需要时间，所有上位机发送数据后就调用＿sleep（）函数进行休眠，休眠的时间可根据需要进行不同的设置。这样，可以节省CPU时间，以使系统能够很好地进行监控工作和处理其它事务。
3VC串口通信的设计与实现
笔者在Windows系统下，采用面向对象的方法和多线程技术，并使用VisualC6．0作为编程工具开发了一个通用串口通信类CSerialPort，该CSerialPort类封装了串口通信的基本数据和方法，下面给出CSerialPort类的简单介绍。
CSerialPort类头文件中的主要成员变量和成员函数如下：
ClassCSerialPort
{
private:
HANDELm_hPort;
DCBm_Dcb;
COMMTIMEOUTSm_TimeOuts;
DWORDm_Error;
Public:
CSerialPort();／／构造函数
virtual～CSerialPort();／／析构函数
／／InitPort()函数实现初始化串口
BOOLInitPort(
char＊str＝“com1”,
UINTBaudRate＝9600,
UINTParity＝0,
UINTByteSize＝8,
UINTStopBits＝1,
UINTReadMultiplier＝0,
UINTReadConstant＝0,
UINTWriteMultiplier＝10,
UINTWriteConstant＝1000);
DCBGetDCB();／／获得DCB参数
／／SetDCB()函数实现设置DCB参数
BOOLSetDCB(
UINTBaudRate＝9600,
UINTParity＝0,
UNITByteSize＝8,
UINTStopBits＝1);
／／GetTimeOuts()函数获得超时参数
COMMTIMEOUTSGetTimeOuts();
／／SetTimeOuts()函数设置超时参数
BOOLSetTimeOuts(
UINTReadMultiplier＝0,
UINTReadConstant＝0,
UINTWriteMultiplier＝10,
UINTWriteConstant＝1000);
／／WritePort()函数实现写串口操作
voidWritePort(HANDLEport,CString);
CStringReadPort(HANDLEport);／／读串口操作
BOOLClosePort();／／关闭串口
};
下面对该类的重要函数作以说明：
(1）在构造函数CSerialPort（）中已对该类的数据成员进行了初始化操作。
（2）初始化串口函数InitPort（）函数用于完成串口的初始化工作，包括打开串口、设置DCB参数、设置通信的超时时间等。
打开串口使用CreateFile（）函数，其中InitPort（）函数中的第一个参数为要打开的串口，通常将该参数赋给CreateFile（）函数中的第一个参数；设置DCB参数应调用该类中的SetDCB（）函数，并将InitPort（）函数中的第2至第5参数赋给SetDCB（）函数；设置通信的超时时间应调用该类中的SetTimeOuts（）函数，并将InitPort（）函数中的第6至第9参数赋给SetTimeOuts（）函数。另外，该串口是系统资源，应该根据不同要求对其安全属性进行设置。
（3）SetDCB（）函数用于设置DCB参数，包括传输的波特率、是否进行奇偶校验、每字节长度以及停止位等。
（4）SetTimeOuts（）函数用于设定访问的超时值，根据设置的值可以计算出总的超时间隔。前面两个参数用来设置读操作总的超时值，后面两个参数用来设置写操作总的超时值。
（5）WritePort（）函数用来完成向串口写数据。由于该系统需要对多个串口进行通信，所以首先应把串口号作为参数传递给该函数；接着该函数把按参数传递过来的、要发送的数据进行编码（也就是加入校验，这样能减少误码率），然后再调用WindowsAPI函数WriteFile（）并把数据发送到串口。
（6）ReadPort（）函数用来完成从串口读数据，由于有多个串口，所以应把串口作为参数传递进来，然后调用API函数ReadFile（），并把下位机发送到串口，数据读出来放到缓存里面，接着对数据进行处理以将其变换成字符串（CString）类型并返回。
（7）GetDCB（）函数主要用于获得串口的当前配置，可通过调用API函数GetCommState（）来实现，然后再进行相应的处理。
（8）GetTimeOuts（）函数用于获得访问超时值。
（9）ClosePort（）函数可用来关闭串口。因为在Windows系统中串口是系统资源，因而在不用时，应将其释放掉，以便于其它进程对该资源的使用。
4基于串口通信的金刚石合成控制
金刚石合成控制系统采用主从式控制方式，上位机为微机、下位机为PLC。上位机的主要功能是对系统进行实时监控，下位机的主要功能是对系统进行实时控制。上位机采用Windows98操作系统，其监控程序可用VC开发，上、下位机之间通过RS－232与RS－485串口进行通信，它们之间采用的通信波特率为9600bps，无奇偶校验，每字节8位，并有1位停止位。上、下位机之间传送的数据格式可自己定义。由于传输数据时可能会引起错误，所以加入了校验算法。该系统通过上位机向下位机发送数据，下位机收到后就把当前系统的状态参数返回给上位机。由于该系统中所控制的参数具有迟滞性，所以应采用定时发送数据的方法来采集现场状态信息。
上位机编程时，可用VC6．0生成一个对话框类型的程序框架，然后将自己编写的CSerialPort类加入到该工程中，并在主界面类CCrystal中添加一个CSerialPort类的成员变量serial。当监控系统开始工作时，可用AfxBeginThread函数创建辅助线程来管理串口通信，当调用CSerialPort类中的WritePort函数向串口发送数据后，可调用＿sleep函数使辅助线程休眠一段时间，以便使PLC有充分的时间返回数据；接着再调用CSerialPort类中的ReadPort（）函数并从串口读数据，然后再调用＿sleep（）函数使辅助线程再休眠一定的时间。这样设计后，当进行串口通信时，主线程就能继续完成监控功能和处理其他事务。辅助线程函数的主要代码如下：
UINTSerialPro（void＊param）
{
Ccrystal＊mdlg＝（Ccrystal＊）param
CStringstr；
intflag＝1；
／／如果初始化串口失败返回
if（！InitPort（“com2”））
{AfxMessageBox（“打开串口2失败”）；
return0；
}
／／循环读写串口，直到结束
while（flag）
{
／／这里把要发送的数据传送给变量str
……
／／向串口写数据
mdlg－＞serial．WritePort(hport，str);
／／让辅助线程休眠100ms
＿sleep(100);
／／从串口读数据并赋给变量str
str＝mdlg－＞serial．ReadPort(hport);
／／这里把从串口得到的数据进行处理
……
中国20世纪的社会变革影响了书籍出版业的发展。迈入21世纪，随着出版业的繁荣发展，无论是出版社的美术编辑，还是工作室的设计师，都以巨大的热忱不断学习，使得书籍设计艺术呈现前所未有的繁荣景象。除此之外，国内与国外的书籍设计师的学术交流更为频繁，使得人们对书籍设计的概念有了新的认识。国内的书籍设计大师吕敬人先生曾说过：“书籍装帧设计应该逐步地走向书籍整体设计。”这也是全球著名的书籍设计师共同的认识。日本设计师杉浦康平也曾针对书籍设计提出了“新设计论”的概念：用感性和理性构筑视觉传达媒体的思维方式和运作规则，使设计达到其原构想定位的平方值、立方值以至达到多次方值的增值设计效果。以往书籍只被认为是平面的视觉载体，因而走不出陈旧的设计思维。书籍设计在现代社会已经不仅仅是装帧设计，而是类似于建筑设计的复杂的整体设计。
二、如何理解概念书
概念书是充分体现书籍内涵，但又与众不同、令人耳目一新、独具个性特征的形态书籍。设计师将创作灵感发挥到极致，而不受书籍本身形态、材料的限制。并不是所有概念书都能投入大规模的印刷生产，将概念书的设计方式运用于高校视觉传达专业书籍设计课程的训练中，能更好地激发学生的创意思维。学生的概念书作品《星座》（图1），将十二星座用折纸做出的立体星形作为贯穿书籍的设计点，令人耳目一新。读者能够通过每页不同的镂空看到不同的星座位置，学生很好地运用了空间的概念。学生概念书作品《美容日记》（图2），封面采用镜面的形式，，与主题贴合，根据不同的美容章程选择的不同材料。如，护发篇用黑色毛线模拟发丝，让读者在阅读的同时可以直观感受质感，也更生动有趣。脸部按摩篇更是用不同的装帧手法表现不同的按摩手法，读者可以切换了解按摩的位置和手法，达到与读者互动的目的。
三、从概念书看书籍设计发展的趋势
1.书籍设计从平面走向空间的多元化书籍设计发展最典型的变化就在于书籍设计师已经不再拘泥于装帧设计，更多的人开始关注书籍的整体结构。书籍除了封面、封底、书脊，还有环衬、扉页、内页、书口、腰封、外函等，这些也需要设计师精心进行设计规划。《彼得潘》（图3）立体书是由美国著名立体书设计师罗伯特·萨布达设计的。他所设计的书籍趣味十足，书中层层叠叠的云朵、建筑和灯光效果，既保留了原著内容的原汁原味，又以形象生动的立体效果得到了儿童的喜爱。这种立体空间设计的书籍打破了人们对于书籍设计的传统理解，丰富而饱满，阅读完整本书后印象深刻，整本书更像是一座建筑物，让人回味无穷。2.书籍设计从阅读走向互动更可贵的是，设计师们开始追求情感诉求，也就是探索如何设计出能让读者感动的书，使读者在阅读的时候更投入，更能被书籍的设计所触动。如，图4是一本宣传拯救濒危野生动物的公益书籍，也是一本可以和读者进行互动的手工书籍。读者通过阅读书籍，不仅可以了解野生动物的知识，而且可以通过手工缝纫制作这种动物。通过这样的形式可以让人们更珍爱动物，从而达到了设计师的设计宗旨。
四、书籍设计的发展趋势
前导0计数器电路实现的功能：从数据的高位往低位计算连续0的个数，若出现1，则停止计数．
1.1设计理论本文设计一个108位前导0计数器电路，采用2位分组的并行计数算法，电路设计原理如下：如图2所示，前导0计数电路将数据位宽平分为高半位和低半位两个部分，然后分别对两部分前导0个数进行计算，在下一级计数逻辑对上面两个计数器结果进行汇总．当n＝2时，相当于4位前导0计数电路；当n＞2时，相当于2n位前导0计数电路．
1.24位前导0电路设计如图3所示，Count［1：0］可以表示Data［3：0］不全为0时前导0个数；当Data［3：0］全为0时，前导0的个数为4，Count［1：0］最多也只能表示3，因此需要Z信号作为Count的拓展位［4］．当Data［3：0］全为0时，前导0个数是4，拓展位Z＝1，count［1：0］＝2′b00，Z与Count［1：0］组成3位二进制计数值，为3′b100，正好可以表示Data［3：0］全为0时前导0的个数4．
1.38位前导0电路设计8位前导0电路是在两个4位前导0得出的计数结果后再做一次选择，对前面两个4位前导0的计数结果进行汇总．8位前导0的电路结构如图4所示．图4中，左上方电路计算高4位前导0个数，右上方电路计算低4位前导0个数．当高4位全为0时，则需将高4位前导0个数与低4位前导0个数相加；当高4位不全为0，则只需输出高4位前导0个数即可．当Data［7：0］不全为0，Count［2：0］即可表示前导0的个数；当Data［7：0］全为0，则Count［2：0］＝3’b0，Z＝1，构成二进制1000可以表示成8个0．从8位前导0电路结构，再结合4位前导0电路结构，由此找出前导0电路设计规律，为108位前导0电路设计提供结构的拓展．将8位前导0电路结构进行模块层次化，如图5所示．图5所示，浅灰色模块（四端口模块）是1个NR2D和1个INVD，深灰色模块（三端口模块）是1个AN2D，上一级的白色模块是3个MUX2D，下一级白色模块（五端口模块）是5个MUX2D．在大位宽前导0电路设计中，每向下增加一级模块，模块的个数就会增加一倍，白色模块的MUX2D就会增加2个，浅灰色和深灰色模块的逻辑单元不变．
1.4108前导0电路设计将64位、32位和12位这三个前导0电路进行拼接，组成的108位前导0电路结构如图6所示．如图6所示，从上到下分别是第一级模块、第二级模块、第三级模块、第四级模块、第五级模块、第六级模块、第七级模块．各个模块的内部逻辑电路如图7所示，其中白色模块n（n≥2）是指模块的级数。
2电路优化
2.1Z信号树逻辑优化图6中深灰色模块（三端口模块）是Z信号树逻辑模块，Z信号树经过优化之后如图8所示．
2.2Count树逻辑优化图6中白色模块（五端口模块）构成Count树，Count树由MUX2D逻辑单元构成．由于MUX2D标准单元存在传输管，导致标准单元延时大，以及单元驱动能力弱的情况［5］．因此需要将传输管逻辑单元优化成速度快、稳定性好的CMOS互补逻辑单元。将MUX2D传输管逻辑单元通过逻辑换算，使之成为互补的CMOS逻辑单元，可以有效提高Count树的计算速度和稳定性．根据Count树中白色模块（五端口模块）所处的模块级数，分奇偶两种情况分别进行逻辑换算和重组，优化之后的逻辑结构如图9所示．从图9发现，优化后的逻辑电路中有反相器存在，并且随着模块级数增加，反相器个数也在增加．因此有必要将反相器提取出来，以一个大尺寸的反相器来代替这些分散的反相器，这样既可以满足驱动的需要，也可以用来减少面积．于是进一步优化之后的电路结构如图10所示．
2.3单元尺寸优化在同一级有关联的相邻两个模块，由于扇出不同造成负载不一样，因而不同模块内部单元尺寸的调整顺序也不一样．108位前导0电路逻辑单元尺寸调整的顺序如图11所示．从图11可以看出，首先优化第1条路径的尺寸，按照阿拉伯数字依次增大的顺序，依次进行不同路径的模块单元尺寸调整，最后优化第13条路径．每条路径都是顺着箭头的方向，对各个模块依次进行单元尺寸的调整．
3性能比较
在108位前导0电路设计完成过后，提取电路设计的网表进行PT分析，通过PT分析获得到时序和面积结果．然后分别与传统前导0计数器的RTL级代码［6］进行DC综合的结果，以及8位分组的RTL级代码进行DC综合的结果进行比较，如表1所示．通过比较发现，传统前导0的RTL级代码进行DC综合的时序和面积都太大，相对而言8位分组前导0的RTL级代码进行DC综合的时序却要比它要好得多，这也是当前一直使用8位分组前导0的RTL级代码的原因．然而本文设计的2位分组的108位前导0电路，进行PT分析的时序比8位分组DC综合的时序少了19％，但面积却比8位分组的差了20％．由于计数器的运算速度对浮点加法的运算是至关重要的，在面积相差不大的情况下这个电路设计仍然是非常成功的．
4结束语
通过对电极形状、数目的选择，接地屏蔽层的合理设计和对传感器结构参数的比较优化，最终确定传感器模块采用16极板的ECT系统传感器。为便于在设计中及时发现错误并改正，提高工作效率，设计了基于FPGA的数据采集系统，该方法能够根据需要实现系统的重构。另外，为了有效地抑制杂散电容干扰，采用锁相环技术实现相干检测，进一步完成了对C/V转换电路的设计。计算机成像模块通过接口电路将数据缓存区的数据传输给计算机，采用迭代算法实现对图像的重建。
2传感器模块
ECT系统由均匀安装在管道表面的电极对组成，目前常用的有8极板、12极板、16极板等模型，极板数目越多，则可以获得的测量数据就越多，数据源的增多将提高重建图像的显示质量，然而也会引入信噪比降低、边缘效应增大等隐形问题。综合考虑采用16极板的传感器系统。
3数据采集系统设计和处理模块
结合航空发动机实际工作情况，可知此数据采集过程需满足高速率、高精度、大存储量以及对环境适应性强的性能要求，基于以上比较，本文选取FPGA芯片作为核心的逻辑控制器件。该器件选用Xilinx公司的Spartan—3系列FP-GA芯片，其核心芯片为XC3s500E。选用LTC1407型A/D转换器，VerilogHDL语言作为描述语言实现了对整个系统的采样、数据处理等过程的控制，并以XilinxISEDesignSuite13．1软件为平台，仿真验证了这一系统的可行性。
3．1C/V转换电路
电容作为一个特殊物理量，测量系统中存在的杂散电容值往往要大于被测电容值，而基于ECT技术的测量系统对微小电容的检测存在一定的局限性，因此，应系统要求，本文选择了抗杂散电容能力较强的物理电路。
3．2A/D转换电路
本系统采用的A/D转换电路是一个双通道的模拟信号采集电路，它由可变增益放大器LTC6912—1和A/D转换芯片LTC1407—1两部分组成。通过外部调节，自主改变可变增益放大器的放大倍数可以为芯片提供合适的电压信号，从而提高整个系统的转换精度。
3．3系统流程控制
考虑到FPGA不善长流程控制，在本文设计中引入了MCU软核，用于数据采集过程的流程控制。
4计算机成像模块
图像重建基本思想是依据有限的投影数据，采用简单有效的图像重建算法以实现Radon逆变换的过程。其主要数学理论基础是基于Radon变换和Radon逆变换，奥地利数学家Radon于20世纪初期在其发表的论文中证明，任何N维物体可以通过其N－1维投影来重建。
5仿真结果与验证
由于航空发动机尾气是多相流介质，且各项介质具有不同的相对介电常数。一旦发动机尾气内组分浓度发生变化，相应地就会引起多相流混合介质等价介电常数发生变化，并导致极板间电容值和实时采集的投影数据皆更变的连锁效应，为模拟管内充满相对介电常数为1的物质时所测得的120个电容测量值。如果其中掺杂进去相对介电常数为3的物质流，便可得到120组新的电容测量数据，由数据通过计算机成像便可重建出管道内物质分布，如图10所示，图中四幅图像表示发动机管中存在相对介电常数为3的物质流由汇聚到摊开的形状变化过程。结果表明:当设计管道内放入两相或多相介质时，通过本系统能够成功采集数据，并经USB接口传送给计算机能实现图像重建，最终重建出飞机发动机中介质分布图像，验证了本设计的可行性。
6结束语
信息技术课程的教学网站可以在学习的过程中为学生提供丰富的信息技术课程资源，同时还为学生在信息技术课程各个环节的学习中提供了学习工具，所以在实践中进行信息技术课程教学网站的设计有着重大意义。首先，信息技术课程教学网站的设计是对全体学生的关注。在开展信息技术课程教学网站的设计过程中，主要是面向学生的学习需求，所以对于每一位学生的发展都比较关注，另外，也尊重学生自身的个性化需求。确保每一位学生都能够通过信息技术课程的教学网站学习到相关的技术知识，以此来提升信息技术课程的教学效率。其次，信息技术课程教学网站的设计注重对学生交流与沟通能力的培养。当信息技术课程的教学网站建立之后，一般都设置讨论区，可以和同学，也可以和老师之间就关心的学习问题进行交流，这不仅仅拉近了师生之间的关系，为信息技术课程的教学营造了良好的氛围，也在一定程度上增强了学生自身的沟通能力。另外老师可以通过网站的讨论区对学生所提出的问题进行及时的解答，了解学生在课堂学习中所遇到的难点与困惑，同时对于讨论的结果进行评价和展示，从而更好地满足学生全面发展的现实需求，促进学生综合素质的全面发展。
二、信息技术课程教学网站的实现措施
1．要做好网站的功能定位和需求分析
在对信息技术网站进行设计的时候，应当广泛地进行资料的收集，同时仔细研究和调查已经在使用的信息技术课程网站的优缺点，对信息技术课程网站的日后发展方向开展科学的分析，从而确保所构建的信息技术网站的可行性和科学性。在进行信息技术课程教学网站功能定位的时候，应该从以下几个方面进行努力。首先要构建老师和学生使用的强大信息资源库。实践中在开展信息技术课程教学网站设计的过程中，应该有针对性地系统地构建丰富的信息库资源，以便可以更好地满足学生的日常学习需求，使得信息技术课程的教学效率更高。其次，要注重老师和学生之间交流模块的构建。学习过程中，便捷的学生和学生、学生和老师之间的交流平台是保障信息技术课程教学质量的关键所在，同时也是师生之间良好关系构建的基础保障，因此在进行信息技术课程网站设计的过程中，应该要实现论坛、聊天室之类的功能。第三要构筑信息技术课程完整的课程内容结构。信息技术课程的教学网站是学生开展自主学习的重要场所，因此在进行网站的设计时就应当构建完善的课程内容，同时配以检测习题和评分系统，让学生可以乐学和好学，在学习过程中变得愉快轻松。
2．做好网站内容的设计工作
第一要对学习的资源进行扩展。在进行信息技术课程教学网站内容设计的时候，应该尽量结合信息技术课程教学特点和实际情况，注重对素材资源的额整理和收集，采取不同的学习工具和相关的资源网站链接，对信息技术课程虚席资源的深度和广度进行扩展。第二要做好自我评价系统的设计。在利用网站开展信息技术学习的时候，学生正确的自我评价可以很好地激发学生的学习兴趣，最大限度地调动学生的学习积极性和主动性。所以，在进行信息技术课程教学网站内容设计的时候，应该注重对学生自我评价系统的设计，为学生的学习提供针对性且有真强针对性的强化训练，帮助学生更好地完成自我评价，最大限度地提升信息技术课程的教学效率。
三、结语
任何系统的存在都有目的性，书籍设计系统的目的性要求设计师首先明白这一系统究竟要达到何种目的？究竟要解决什么问题？“不同的设计解决的问题不同，目标系统也在不断移动和重新确立。目标系统确立的过程也就是设计定位的过程。”［5］明确目的对设计人员来说是极其重要的工作，当设计师在面对不同层次不同系统中的问题，就要具体问题具体分析。由于复杂系统是具有多目标和多方案性的，当组织规划这个复杂的大系统时，先确定战略目的这一大的系统，保证大的方向正确无误之后，再制定不同的战术目标等子系统，通过对大系统的各项目的的分析、探讨和商榷，逐渐达到综合平衡，目标的接连实现进而向最终目不断靠近。
二．从整体上认识、处理书籍设计中的问题
系统的整体观念是系统论的核心思想，从整体出发，考虑整体与个体，环境之间的联系和作用，全面的分析和处理问题。书籍设计就是一个大系统，它由若干复杂的子系统所构成。按照书籍设计形态构成要素划分为“文字、图像、媒材、色彩、时间”等子系统。当设计人员面对这样一个如此复杂的设计系统，首先，必须从整体出发，树立全局观念，古人云“不谋全局者不足谋一域”。其次，加强系统要素管理，系统中各要素的性质和行为都会影响到系统的整体功能，确保各要素良性运行和协调发展，最后对各要素资源的组织与利用的归宿又统一于整体。
三．优化书籍设计各系统要素之间的结构关系
恩格斯说：“我们所面对的整个自然界形成一个体系，即各种物体相互联系的总体，这些物体是相互联系的，这就是说，他们是相互作用着的，并且正是这种相互作用构成了运动”可见系统各要素相互联系，相互作用，其中某一要素的变化势必影响其他要素相应的变化。书籍系统各要素之间的相互作用决定系统的工作状态，书籍设计各要素之间相互作用是书籍设计系统形成的基础，书籍设计各要素之间的作用力大于瓦解力时，书籍设计系统才得以存在，反之系统将灭亡。因此，书籍设计就是要通过构建书籍设计文化，建立合理有效的书籍设计机制，加强要素之间的黏性作用力，维护整个系统的稳定性。正如荷加斯所说：“我们首先应该考察的是每一个东西的局部与其整体意图的适应，因为它对整体的美具有最大的意义。”
四．构建书籍设计的环境适应性系统
“书籍并不是瞬间静止的凝固物，而是与周围环境息息相关的生命体”系统的输入来自环境，系统的输出也必须适应环境。在一定的环境条件下，系统只有涌现出特定的整体性，才能与环境相适应，形成稳定的环境依存关系。书籍设计的外部环境包括经济、政治法律、文化、科技、地域、不同群体与读者等因素。书籍设计系统是个开放的系统，他必然与整个外部的社会环境产生物质、信息、能量的交换，又必然受不同文化、不同地域、不同读者环境的制约，因此书籍设计系统必须适其外部环境的变化而变化，其发展的过程也是不断适应环境变化的过程。设计师根据现实情况和现有条件灵活运用设计的一般原理和方法，形成与环境相适应的书籍设计体系和模式。
五．以动态观点看待书籍设计的不断发展
书籍设计的动态性原则要求设计师：首先，在从事书籍设计的过程中，不能静止地看待问题，要以发展变化的观点来研究问题。其次，建立科学发展观，与时俱进。现代科技迅猛发展，新技术、新媒材的新换代使人目不暇接，作为设计师要始终保持对问题变化的敏感度，对书籍设计领域的时化作出积极有效的反应。再次，书籍设计动态性原则要求与外部环境不断进行行为互动和信息交换，随时调整对事物的认识和反应，抓住事物发展的最新势头。耗散结构理论认为，开放系统才能导致有序，而封闭系统只能导致无序、即萎缩、崩溃，直至系统灭亡。
六．结语
我国插画艺术的发展道路是漫长的，其与传统的中国画艺术息息相关。大量中国古代的绘画作品都体现出浓厚的插画意味。先秦时期的《山海经》古图虽然已遗失，但根据考证，该书都是附有插画的。现存于世的明清诸家《山海经图》中精美的畏兽异鸟图像对理解这本天下“奇书”、认识远古社会以及山川信仰，有着无可替代的作用。又如20世纪70年掘的马王堆帛画《社神图》《天文气象杂占图》等，这些关于历史题材的图画，一方面标志着中国传统绘画的起源，另一方面说明了插画早期的基本形态，开辟了中国文化史上以图叙事的先河。再如东晋画家顾恺之的《洛神赋图》《女史箴图》等传世摹本，作品中文字与图画相得益彰。由此看来，最初的插画和国画白描相辅相成，是一个整体。
在造纸术和印刷术没有发明之前，书籍只能靠手抄本作为宣传的手段，使用中国画白描的表现方法是手抄本的主要表现方式。随着印刷术的推广，书籍的出版和插画的复制就更加省力了，并可大批制作，使得插画的形式逐渐丰富和成熟起来。此时，版画已发展成为最为主要和独特的艺术门类，与插画相伴左右。如目前发现的世界上最古老的印刷品《金刚经》，它的卷首扉页刊记的年代是唐懿宗咸通九年，它采用雕版印刷而成，布局精美，线条流畅，刻画圆熟，展现出了成熟的版画插图技法。从五代十国起，中国的插图已经用于历书和类书了。到了宋代，由于人们对通俗读物的需求日益增加，各类图书大量印刷和出版，著名的作品有《尚书图》《梅花喜神谱》《列女传》等。这些作品从图到文刻印俱佳，使用价值很高。元代宗教插图继续占有重要的地位，插图在实用书籍中的地位越来越受到重视，如《全相平话五种》是连环画的通俗读物，共有插图228幅，人物动态生动自然，且无雷同之处，表现出当时较高的版画水平。
综观中国插画的发展历史，宋元是插画快速发展的时期，明清以后就有所停滞了，这和当时的闭关锁国政策有很大的关系。之后，西方的文化思潮、绘画风格、艺术流派对我国的艺术产生了巨大的影响，中国传统的木版水印逐渐被西方的铜版、石版、照相制版等印刷方法取代，原来以白描和小写意为主的绘画造型方法在西方艺术形态的影响下，展现出了崭新的面貌。20世纪30至60年代，是中国插画的繁荣时期，徐悲鸿、李叔同、高剑父、高奇峰等文艺青年到日本或欧洲留学，他们回国之后，提倡中西结合、洋为中用的绘画风格，创作了《鲁迅小说全集》《阿Q正传》《小二黑结婚》等一批文学插画。20世纪60年代是插画艺术在明清之后的又一鼎盛时期。这些插画艺术多采用了中国工笔人物画的表现手法。从20世纪70年代至今，我国的现代插图发展了起来，改变了仅仅用中国画的手绘表现效果，借鉴了西方绘画的众多表现形式，如立体派、未来派、达达派、超现实主义、风格派和构成主义等。这些表现形式给插画设计带来了巨大的影响和变化。插画风格多样，包括中国古代传统写实的风格，还有抽象表现风格、超现实主义表现风格、装饰表现风格、卡通表现风格等。插图的绘制材料广泛，工具不仅仅是画中国工笔画的工具，彩色铅笔、炭笔、色粉笔、蜡笔与油画棒、水粉、水彩、丙烯、马克笔、彩色墨水、喷笔、计算机等都可以用于插画设计。插画的应用范围也扩大了，中国古人以图书并称，“凡有书，必有图”，传统插图在文字中间帮助说明文章的内容。现代插图不仅应用在书籍中，而且应用在宣传品广告中、商品包装中、网络中、影视作品中等。其中，宣传品广告主要包括招贴广告、牌匾灯箱广告、年报样本以及宣传页等广告媒体形式。商品包装插画包括唱片包装上的插画、T恤中的插画、徽章中的插画等。
现代的中国工笔画创作也改变了传统的绘画方法，出现了许多新的表现技法，如用细砂纸打磨熟宣纸：在表现石头、牛仔裤、粗布等粗糙质感时，可以用细砂纸轻轻打磨纸，然后再在打磨好的位置上色；丙烯点染：纸面上的一些位置经过反复擦洗后会出现斑驳、模糊的特殊效果，由于丙烯有耐水性的特性，而用丙烯点染过的地方还是清晰的，画面形成对比的效果；积水撞色法：先用淡墨或者颜色画出形状，水分可以多一些，然后再用浓墨或颜色点染，让其自由流动，这种方法可以画树干或者迷彩服等；蘸吸法：首先把纸面打湿，用撞色法混合颜色，等到稍干后，用毛巾或海绵对色彩进行吸附，可以得到微妙和丰富的肌理。
所谓室内设计，就是根据建筑物的使用性质、环境及一定的标准，运用建筑原理和手段，创造出一个满足要求，功能齐全、环境优美的室内环境。随着人们对居住环境要求的提升，现代的室内设计已经发展成为一门新兴学科，它是环境艺术设计的一个重要专业，是一门既结合艺术，又包含技术的创意性学科。通过教学活动，指导室内设计师对室内环境的设计与美化装饰，赋予室内环境一个优美、温馨的氛围。目前，培养一批具有创新意识及高技术水平的室内设计师已经成为重要的教学研究课题。可见，数字艺术在室内设计教学中发挥着重要的作用，也深刻影响其发展。
二、传统室内设计教学中存在的问题
作为一门综合性、创新性较强的学科，室内设计教学的目的就是为了培养学生的空间想象能力和结构造型能力，充分发挥他们对空间结构的观察力与创造力，运用当前的各种物质条件或科技手段，营造出一个符合居住者心理及生理要求，功能到位、美观舒适的居住环境。在教学深入改革的大背景下，传统室内设计教学已经无法适应社会和时代的需要呈现出种种不足和问题，主要表现在一下几个方面：
（一）教学效果不到位
在传统室内设计教学活动中，老师要求学生要掌握手工绘制设计图纸，包括一些室内效果图、施工图或者动手制作实体模型等技能来锻炼学生的动手能力、制图能力和空间想象力。但同时，手工绘图或制造模型也存在诸多弊端。例如，学生在绘图过程中需要大量的制图工具，而且占用了很多时间，出现问题也不易修改。此外，学生将主要精力都放在绘图和模型制作上，也就减少了对室内环境的观察和思考，例如通过对实际环境的考察，考虑如何运用技术和艺术手段创造室内空间等，也就限制了学生的创新思维及灵感的发挥，没有达到室内设计教学的目的。
（二）传统教学活动与新技术发展脱节
我们正处于一个信息化的社会中，科学技术的飞速发展和信息技术手段的不断进步都促使我们向先进化、科技化迈进。而传统室内设计教学却普遍采用“教师为主体”的教学模式，对学生采用灌输式教学，不注重对先进技术的运用和讲解，忽视对学生创新意识的培养。学生如果缺乏主观能动性及创造性思维，对当前先进的科学手段缺乏认识和了解就无法有效的掌握室内设计精髓，也就不能把所学的专业知识与具体实践相结合，不能满足对室内设计师的要求。
（三）教学理念落后
室内设计教学和美术教学有根本的区别。但长期以来，人们对于室内设计认识不够完全，对其概念缺乏理解，导致一些教师总是以美术老师的教学思维进行教授，乐于把美术知识作为教学的基础内容。这样的教学模式必然会导致教师教学观念的落后，学生对室内设计理念的模糊。学生缺乏热情和参与度，也就不能积极的参与创作，不能自由创新和发挥。从而导致有些学生产生抄袭行为以应付设计作业，造成不良影响。
三、数字艺术如何应用于室内设计教学
数字艺术就是运用数字技术手段和计算机，对一些图片和影音文件进行编辑、分析等，以使作品达到完美的效果和升级。
（一）数字艺术如何应用于室内设计中
将数字艺术应用于室内设计中可以使设计作品取得更优越的效果，使之表现更加立体和全面。数字化的室内设计是依据设计图纸进行表现的，它以独特的透视角度，在设计的材质表现、色彩丰富与形体刻画、光线配合方面都有卓越的优势。数字化的室内设计可以清晰而逼真的表现出设计师的设计目的。特别是在动画表现方面，通过可观的真实场景与逼真的体验，为室内设计提供了一个全新的视角，展开了一个新的发展局面。室内设计师运用数字艺术向客户展示时，可以将设计方案和理念以三维形式表现，为他们提供身临其境的体验，而且可以及时发现设计中的不足，提出改进意见让设计师进行修改，避免了不必要的时间和资金浪费，大大提高了设计效率。
（二）数字艺术对室内设计教学的影响
数字艺术以其独特的表现手段和先进的技术运用为很多人带来便利。数字艺术在室内设计中的优势主要表现在以下几个方面：
1、数字艺术的应用有助于提高教学效果
在传统教学中，学生只注重于手绘能力培养，忽视了创新思维和空间想象能力的提升。而数字艺术在室内设计中的运用可以减轻学生手工绘图的负担，将学生的注重点转移到空间想象和创新思维的培养方面。学生可以借助一些专业的绘图软件，如Photoshop、Flash、Dreamweaver等对室内设计图、施工图、立体模型进行绘制，不仅方便实用，而且能够充分的展示结构效果，避免错误，提升学生想象力。例如，机械专业的学生一般都利用AutoCAD软件进行机械图的绘制，有效保证绘图的精准和数据的精确。同时，这类软件容易掌握，不仅对于室内设计教师，对于其他教师也可以很好的将其利用于教学活动中去，使知识的讲解具体化、形象化，丰富了教学手段，大大提升教学效果。
2、数字艺术的应用改进了教学模式
将数字艺术应用于室内设计可以有效的改变以往灌输式的教学模式，把教师为主体的教学形式转变为学生成主导的课堂学习模式。数字艺术在室内设计教学中的应用注重了对学生自学能力的培养，有利于学生对知识的探索和研究。学生不再被动的接受，而是去主动的学。当在运用一些软件时，学生可以自主的去探究软件的其他方面的应用，提升学生的学习兴趣。例如，在学习3DMAX时，教师可以指导学生将实地考察的建筑材料信息总结后做成材质库，并且可以根据以后设计方案的需要，调用这些材质或尝试不同材质的应用，加深学生的印象。这样的教学方法完全解放了学生思想，鼓励学生创新，提升学生学习热情，从而可以早日达到社会对室内设计人才的要求和需要。
3、数字艺术的应用提升了设计效果
数字艺术在室内设计教学中的应用不但对教师的教学活动产生深远影响，也对学生的学习过程产生巨大改变。同样，对于室内设计本身来说，数字艺术的应用也具有重要意义。数字艺术可以很好的表现室内设计产品，从前的室内设计展示仅仅通过几张设计图或一个模型来进行二维或三维的展示，而三维展示往往耗时耗力，设计师运用并不十分广泛。而现在，无论是平面图还是立体图，数字艺术都可以很好的达成预期效果；甚至已经不再拘泥于静态图，室内设计产品完全可以通过动画进行展示，不仅使其表现更为完整，而且更加生动、形象。这些变化对于室内设计而言无疑是具有跨时代意义的。此外，由于软件应用的普遍性，更多的非专业人士也可以通过使用数字艺术技术自学成才，并将其应用在更多的领域中，促进数字艺术得到更新、更快的发展。
四、结语
【关键词】计算机科学技术；本科高校；计算机教育；应用过程
随着信息技术的日新月异，计算机科学技术已经步入一个崭新的开端，逐渐渗透到学校、社会以及生活的方方面面，在这个强大的电子时代，顺应着时代的潮流变迁，培养出的大批高素质专业计算机应用型人才被推广至社会飞速发展的进程中，逐渐成为了当前科技生产力的重要组成部分。高校教育重在培养专业应用型人才，因此在培养专业应用型人才的过程中应该格外重视社会的要求，致力于不断为社会培养高素质具备专业知识技能与实践操作能力的计算机人才。高校计算机教育工作应该充分去运用当前先进的计算机科学技术实施教学，特别是在课堂上应该格外重视增加学生知识储备的重要性，同时还应该重视学生们的实践能力，在教学过程中积极总结学习经验，保证能够及时有效的形成完整的计算机科学技术应用模式，专注于为高校教育培养专业计算机应用型人才奠定坚实的基础。
一、计算机科学技术在本科高校计算机教育中的价值
（一）限制条件较小
通过计算机应用网络技术的推广，高校的学生与老师可以充分利用网络资源进行实时的交流与沟通，在传统教学的基础上融入了现代信息技术打破了以往的空间与时间界限，老师们与学生们不再受到课堂教学模式的制约，任何时间任何地点都能通过校园网络进行教学活动，在这个过程中学生们还可以通过校园网络图书馆进行阅读，及时有效的获取最新的图书信息，学生们更可以通过网络与各国的学生专家与老师进行交流，拓展了学生们的视野，有助于他们未来的成长。
（二）便捷的信息处理
计算机应用技术在被广泛使用的过程中为人们的生活和工作带来了极大的便利，提供了信息充足的储备空间，同时计算机技术中的处理过程能够及时有效的处理人们生活与工作中的繁杂信息，特别是在学校信息资源的处理中可以有效的储存课堂教学过程中的复杂教育资源，通过合理的信息技术应用过程，为学生们提供了快速且便捷信息查询平台，在此过程中学生们可以充分利用计算机网络平台获取丰富的学习资源，这对于学生们的学习能力与学习效果有着极大的推动作用。
（三）增强学习自由程度
计算机网络技术的应用使学生们可以自主选择学习模式与学习内容，通过自由选择来了解了众多的优秀文学作品，同时又在视频直观的观赏中学习书法佳作的创作技巧，并将其学会分享与保存，对于日后的使用和学习起到了积极的作用。计算机科学技术的应用使得学生们在学习中的自由程度得到大幅度提升，传统的学习模式中，学生们只能通过枯燥的书本知识与老师们在课堂上的讲解对本课程的学习内容进行掌握，因此限制了学生们学习的自由空间，导致学生们无法自主的选择学习模式与内容，从而使学生们的学习成绩得不到实质性提升。
二、计算机网络技术对艺术设计发展的影响
艺术设计的发展是十分重要的。在我国，计算机技术的使用可以说是非常普遍了，在各行各业各个领域都有涉及。在教育行业更是发挥出了其方便高效等优点，老师可以进行大量的信息查找从而获取大量的教育资源，也可以通过让学生上机的方式来探索出新的教学模式，来代替传统的教育模式，具有方便学生的学习，吸引同学注意力、提高课堂效率等优点。同时这可以作为学生学习的辅助工具，计算机技术的发展让社会变成了信息大爆炸时代，如若学生能够合理的运用这项科技，同时能够克制自己，有节制的使用电脑，那么计算机技术带给学生的，将是巨大的学习资源信息库。由于现在科技不断地发展，将计算机运用到设计上，进行立体的构建以及配色上的搭配。现在互联网的高速发展，使得设计过程更加便捷。而且通过计算机进行绘画设计，更加地细致，可以检测出设计中的漏洞。计算机可以作为辅助的学习工具也可以用作一项考核机制，对教师工作的考核可以运用计算机技术，通过推行计算机的考核制度，这样一来更方便了对教师教学能力的审查。更加利于设计的进行。因为设计不仅仅需要有创新的思维，熟练地手法，但是却需要设计师进行反复地修改，需要老师和同学之间的紧密联系，所以交互式应用对于设计方面就十分有利。随着教育和计算机技术的发展，互交式应用已经逐步的运用在了现在的教学模式之中，并优化完善了现今的教学模式。远程通信着重培养了学生对计算机技术的应用与控制能力，对现今高校的计算机教育有着推动和完善的作用。
三、计算机科学技术在本科高校计算机教育中的应用措施
（一）学习先进计算机科学技术
西方国家的计算机科学技术发展速度飞快，水平相较于国内计算机技术水平要高出许多，因此需要从一定的角度去借鉴西方国家的计算机科学技术，通过借鉴的过程与本国实际情况相结合，转化成真正适合国家发展需要的计算机信息技术。本科高校应该重视计算机教育的过程，重点增强与国外高校之间的信息交流，通过不断的吸取国外优秀经验与技术来适应市场的发展需求，同时运用计算机技术调整学校传统的教学模式，以便更加全面的培养高素质综合型人才。
（二）创造提供良好的学习机会
在高校开展的计算机教育中，应该逐渐加强与国外先进科研机构的交流，努力的学习先进科学技术与先进经验，并且利用一切可以创造的价值和利益的条件与机会让学生们充分获取专业的知识与技能，及时有效的接触现代先进的计算机技术，不断拓展自己的视野，提升自己的学习兴趣。学生们需要自己去探索未知的事物，只有通过接触最前沿、最先进的计算机科学技术，才能正确认识自身存在的不足，同时创造出学习并探索的动力，努力提升自身的计算机知识修养与水平。
（三）提升实践能力激发潜能
创造是一种激发动力的必要条件，无论是国家还是个人，如果没有取得进步就无法实现真正意义上的强大，因此高校教育应该格外重视培养学生的目标，并积极的落实到具体的实践过程中，高校培养学生们的主要任务就是帮助他们正确掌握计算机的应用，通过实践过程的根深蒂固，激发他们创造的潜能，通过启发式思维的开拓，让学生们在真正投入到工作以后能够顺应社会的发展需要，并不断的实现计算机科学技术的创新与突破，从而真正在计算机发展领域前途无量。
四、结语
本科高校在计算机科学技术的应用教学上虽然取得了不错的进步，培养出一部分具有专业计算机技术的人才，但是从全面的角度分析，国家计算机教育机制仍旧有需要完善的空间和提升的必要，因此在这个过程中，各个高校应该格外重视计算机科学技术的应用并保证其有效的发挥出来，通过高校对计算机应用技术的推广不断激发学生们的创新才能，为国家计算机科学技术的发展保驾护航。
作者:李波 单位:湖南应用技术学院
参考文献
[1]高芳健.计算机科学技术在高校计算机教育中的应用[J].信息与电脑(理论版),2016,10:210-212.
[2]章才能,樊洪斌.地方本科高校计算机科学与技术专业转型发展研究——以湘南学院为例[J].信息与电脑(理论版),2015,06:116-118.