电子地图界面设计

2025-03-04|版权声明|我要投稿

电子地图界面设计(共12篇)

电子地图界面设计 篇1

0引言

电子地图是以地图数据库为基础, 以计算机系统为处理平台, 在屏幕上实时显示的地图。电子地图就地图本质来讲, 是一种视觉产品, 其使用价值就在于它的视觉图像之中, 它可以把各种信息以直观、动态、形象的方式传达给用户。因多媒体技术的支持, 极大的丰富了显示各种类型信息的能力。从而对艺术性的应用提出了更高的要求, 需要更加丰富的地图表达形式。设计不仅仅注重于地图内容, 而是内容与美的形式相统一, 让美的形式表现地图内容, 重视电子地图界面的设计, 提升电子地图的艺术性价值, 使人赏心悦目, 增强其信息传输功能。

读图者对电子地图的信息获取主要通过视觉来完成, 缺乏明显视觉层次的电子地图必然是内容主次不分、易读性差。一幅电子地图的信息表现应有主次之分, 制图者的任务不仅仅是设计每一个地图符号, 而是应更注重于如何组织这些符号, 把各种图像要素合理安排到电子地图整体中去。使符号表现制图对象的结构关系及电子地图内容的主次关系, 形成良好的视觉层次, 提高电子地图信息的传输效率。

1电子地图界面设计

电子地图界面设计, 是指分析组成电子地图界面的元素, 按照视觉传达设计原则, 确定界面中各个组成部分的位置和相互关系, 设计和谐、统一的完美界面的过程。其界面设计的要素主要包括地图显示区、工具条、窗口、图标、文字、图片、色彩、动画、视频、皮肤、按钮、菜单等内容。界面设计最根本的原则是从用户出发, 满足用户的要求, 同时又要实现系统设计者的目的。因此界面设计应注意以下要点:

1) 操作便捷。界面布局有较强的灵活性和交互性, 交互操作方便, 地图主体突出, 便于检索查找。

2) 美观性:界面设计必须符合美学原则, 各界面设计元素及其它们的组合构成方式要协调美观, 符合大众的审美习惯, 达到审美和信息传递的目的。

3) 一致性:结构布局、图片、动画、交互按钮、菜单、色彩等界面元素风格和位置保持一致;把相关内容以功能区的形式组织在一起, 用不同的颜色进行区分, 位置安排合理紧凑, 使界面具有整体感;具有相同功能的图标在整个交流中必须保持形式上的一致。

4) 动静适宜:动画、视频等动态媒体极大的丰富了界面的形式, 使人们可以得到更直观的信息, 方便了用户操作。但在多媒体电子地图界面中多媒体的动和静的比例要适当, 否则将会产生视觉疲劳。

界面的设计必须适应人们视觉流向的心理和生理特点, 由此确定各种视觉构成元素之间的关系和秩序。视觉流程的形成是由人类的视觉特性所决定的。科学研究表明, 人眼的视线沿水平方向运动比沿垂直方向运动快而且不易疲劳。视线的变化习惯于从左到右, 从上到下和顺时针方向运动。视区内上部比下部注目程度高, 左侧比右侧更引人注意。平面的上部和中上部被称为“最佳视域”, 在界面设计中一些突出的信息, 通常放在这个位置。界面布局要体现出一定的艺术性, 应恰当地应用对称与均衡、变化与统一、对比与和谐、节奏与韵律等形式美法则, 使界面的内容和形式统一和具有秩序, 并突出主题要素, 形式表现应服从内容要求, 界面的各种构成要素之间的视觉流程, 能自然而有序地达到信息诉求的重点位置。地图显示区域、图层控制区域、查询区域、导航区域、文字、动画等要素在组合时, 要注意其结构的轻重大小、虚实、多少等对比因素, 加强视觉力度, 以强化界面的整体吸引力。地图显示区一般位于地图界面的正中, 图层控制区习惯上设在地图显示区的左、右两侧, 查询区域可以在地图的上下左右各个方向, 一般导航区设在屏幕左侧或上面。界面的色彩设计主要是以色彩学原理、美学、心理学等理论为依据, 考虑色彩的对比、色彩的调和及色彩的远近感等, 色彩搭配组合要符合人们的审美需求。

2电子地图视觉层次的表现及影响视觉层次的因素

电子地图视觉层次是指采用各种图解手段, 使图面各要素分别处于不同的感受水平上, 使得原本是平面的地图产生—种假象:似乎成为具有一定厚度的空间, 有的图像突现于上层, 有的则隐退到下层, 从而方便阅读使用。电子地图按其内容可分为普通电子地图和专题电子地图两类, 专题电子地图由于其内容的多样性和专门性, 往往要求更明确地表现地图内存的结构关系和主次关系, 因而也更需要多层次的图面结构。专题电子地图上要素的层次主要体现在以3个方面。

1) 专题要素和地理底图要素的层次差别。

在专题电子地图上, 专题要素是地图的主题, 应突出地表现于地图整饰效果的上层平面。地理底图要素是说明主题内容所处的地理环境, 用于专题要素的定位及定向, 一般处于从属地位, 应置于视觉效果的不太明显的层次。专题要素和地理底图要素的分层是电子专题地图最基本的层次。

2) 不同专题要素的层次差别。

在许多电子地图上有十分丰富的内容, 专题要素包含多项指标, 因为专题要素的重要程度或逻辑次序不同, 它们所要求的视觉层次也是不同的, 有的应置于上层平面, 有的则应在下层平面。在有些地图上, 尽管几项要素并无明确的主次之分, 但为了提高图面清晰度和易读性, 也需要拉开它们的视觉层次。

3) 同类要素中不同等级符号的层次差别。

在同类要素中, 较高等级的应位于上层视觉平面, 而较低等级的则应位于较低层的视觉平面, 以显示其等级差别。

影响构建视觉层次的因素有图型、制图对象结构层次和分类多少、地图性质及用途。简单图型内容单纯, 因而大多只分专题和底图要素两个层次;复合图型因表示方法和符号种类较多, 大多需要多层结构。制图对象结构层次多, 分类、分级多, 往往需要较多的视觉层次来表现。反之则只要简单的分层即可。一般参考性地图的层次不宜多, 容简明, 一目了然。而各种专业性图件和科学参考地图则往往制作成结构严谨、整饰精细的多层次地图。电子地图上安排3-4个视觉层面是比较理想的。

3电子地图视觉层次设计方法

电子地图不同的视觉层次指要素不同的醒目程度, 是由视觉刺激的不同特点造成的, 视觉总是首先选择冲击力强、有吸引力的对象。视觉的选择原理包括强度选择性、理解选择性、新奇选择性以及美观选择性。根据这些选择原理, 可以按照以下方法设计电子地图的视觉层次。

1) 符号尺寸。

在其他因素相同的条件下, 符号尺寸大小能直接影响感受水平的高低。尺寸大、线划粗, 其视觉选择性高, 就处在视觉的上层平面。反之则沉于下层平面。在符号的尺寸设计中, 要考虑到电子地图环境下符号需要缩放这一特性, 符号的各个组成图元比例要协调, 保证符号缩放时不产生变形、不互相压盖, 以免影响地图阅读。

2) 色彩的变化。

色彩是构成地图的重要因素, 色彩设计比较成功的地图, 可使主题内容突出, 要素的类型、特征及其视觉层次变化分明。色彩的的变化主要体现在色相、明度和饱和度方面三个方面。利用色彩的强度变化可以造成视觉层次差别。颜色越饱和, 其视觉刺激性越高, 越突出, 颜色的明度也有同样的效果。所以上层平面的符号用色要鲜艳或暗些, 下层平面的则用色应浅淡或偏灰。利用色彩的前进与后退性质也可形成视觉层次差别。在符号形式和尺寸相同的情况下, 暖色符号和饱和度高的鲜艳符号有近感, 比较突出, 处于上层平面。相反冷色和饱和度低的符号往往退于下层平面, 不过色彩的进退感并不是绝对的, 它受明度等因素的影响很大。利用色彩透视性同样可以构建层次差别。透视效果主要与饱和度有关, 专题要素符号要用鲜艳而饱和度大的颜色, 使之看起采近。需要隐退的符号和底图要素符号, 可用偏冷的不饱和色, 使之看上去远而处于下层。

3) 不同的视觉形态。

线划符号和面积色彩属于不同的视觉形态。尽管面积色也有轮廓线, 但经验证明当采用面状设色表现范围时, 其轮廓线在视觉上就会作为面积色的一部分而降低其明显性, 从而大大减少对其他线划的干扰。所以在地图上一部分轮廓范围内设以颜色, 使之与其他线划分离, 有利于形成层次差别。

4) 对比度的使用。

对比度是产生视觉冲击力的重要手段。可以使符号与背景有明显的对比及加强图形符号的内部对比度。要使某些符号突出于周围环境, 一定要使它们与背景形成较强的对比。例如在某种颜色背景上用与之成对比或互补色的符号。当对比出现在同—图形符号中时, 也会加强该符号的视觉冲击力, 使其感受水平大为提高。因此采用内部强对比 (尤其是明度对比) 结构的符号, 可以提高其视觉层次。

5) 对符号立体装饰。

为突出显示个体符号, 常对符号立体装饰。透视法则等立体装饰方法能造成要素凸出于平面背景的感觉, 因而可用于构成视觉层次。对符号加衬影或采用透视图形, 能体现其体积感觉, 使符号很容易突出于上层平面。

4结束语

电子地图是传统地图与计算机技术、地理信息系统技术、网络技术相融合的产物, 是地理信息的符号化表现, 是提供地理信息公共服务的重要渠道。电子地图的界面、视觉层次信息组织及表达是地图设计生产的重要内容, 其界面设计及视觉层次信息组织, 要考虑如何使用户更好地和更有效率地接收信息, 因而需要遵循一定的设计原则及构建方法。本文探讨了电子地图界面设计的要点, 并通过构建视觉层次来实现电子地图信息的高效率传输之目的, 可为电子地图的设计生产提供参考。

摘要:电子地图是在电子介质上使用的地图, 是一种模拟地图产品, 是通过符号系统表示的图像。电子地图界面、图像结构、主次关系及其图面视觉层次设计的优劣, 将直接影响电子地图信息的传输效率, 从而影响其使用价值。文章介绍了重视电子地图界面及视觉层次设计的意义, 阐述了提高视觉感受水平的电子地图界面构图设计要点, 探讨了建立高效信息传输的图像视觉层次设计原理和方法。

关键词:电子地图,电子地图界面设计,选择原理,视觉层次设计

参考文献

[1]谢超, 陈毓芬.洛阳多媒体旅游信息系统设计与实现[J].测绘科学, 2008, 33 (1) :235-237.

[2]杨阳, 等.网络电子地图的设计及应用[J].测绘科学, 2007, 增刊:93-95.

[3]丁勇江.浅谈电子地图的应用及前景[J].新疆有色金属, 2010 (2) :32-33.

[4]李水英, 等.基础电子地图符号尺寸设计探讨与实践[J].浙江测绘, 2011 (3) :34-35.

[5]杜研文.电子地图与应用[M].北京:测绘出版社, 2007

[6]王驹, 等.中西电子地图色彩设计的分析与应用[J].测绘科学, 2009, 34 (10) 增刊:175-177.

电子地图界面设计 篇2

课 程 名 称 电子技术基础 院 部 名 称

机电工程学院

自动化

班 级 10自动化 指 导 教 师 赵国树

金陵科技学院教务处制

目录

一、课程设计应达到的目的............................................二、课程设计题目及要求..............................................三、课程设计任务及工作量的要求....................................1.设计要求.......................................................2.总体参考方案.................................................3.单元电路设计....................................................(1).秒脉冲发生器.............................................(2).秒、分、时计数器...........................................(3).秒、分、时译码显示模块....................................(4).校时电路................................................4.附图说明各部分功能的实现....................................(1).开始状态................................................(2).时、分、秒分别校时........................................(3).3满60秒向分钟进位状态...................................(4).满60分向小时进位状态....................................(5).23:59:59向00:00:00进位状态................................5.整体电路图....................................................6.实验室调试....................................................(1).元件清单.................................................(2).调试过程...............................................(3).调试结果(照片).........................................(4).调试心得体会..............................................参考文献.......................................................致谢........................................................一、课程设计应达到的目的

1、掌握组合逻辑电路、时序逻辑电路及数字逻辑电路系统的设计、安装、测试方法;

2、进一步巩固所学的理论知识,提高运用所学知识分析和解决实际问题的能力;

3、提高电路布局﹑布线及检查和排除故障的能力;

4、培养书写综合实验报告的能力。

二、课程设计题目及要求

数字电子时钟设计

1、准确计时,以数字形式显示时、分、秒的时间。

2、小时计时采用24进制的计时方式,分、秒采用60进制的计时方式。

3、具有快速校准时、分的功能。

三、课程设计任务及工作量的要求

1、设计要求

(1)、准确计时,以数字形式显示时、分、秒的时间。

(2)、小时计时采用24进制的计时方式,分、秒采用60进制的计时方式。(3)、具有快速校准时、分的功能。

2、总体参考方案 框图

T0.7(R12R2)C0.7(6k24.7k)100uF1.078s

3.单元电路设计(1).秒脉冲发生器

采用555施密特触发器

相关计算如下

仿真图

(2).秒、分、时计数器

秒脉冲信号经过6级计数器,分别得到“秒”个位、十位、“分”个位、十位以及“时”个位、十位的计时。“秒”“分”计数器为六十进制,小时为二十四进制。

由秒脉冲获得的1Hz的频率首先送到计数器,这里采用的是十进制计数器74LS192,达到10次脉冲向前进位并且同步清零,一次来实现“秒”各位的十进制,然后产生一个进位信号,向“秒”的十位送达一个脉冲,“秒”的十位数字将要显示六时,将Q1,Q2经过与门与MR相连,一次达到“秒”的六十清零的目的,同样,分钟的个位的计数要通过秒十位的Q1,Q2经过与门,与“分”个位的家计数器相连,时,“12翻1”小时计数器是按照“01——02——03——„„——22——23——00——01——02——„„”规律计数的,这与日常生活中的计时规律相同。在此实验中,它是由两片cc40192和一片cc4011构造成的同步二十四计数器,利用异步清零端实现起从23——00的翻转,其中“24”为过渡状态不显示。其中,“时”十位是3进制,“时”个位是十进制。

74LS192功能及引脚图

、可预置的十进制加/减计数器

仿真图

(3).秒、分、时译码显示模块

本系统用七段发光二极管来显示译码器输出的数字,显示器有两种:共阳极显示器或共阴极显示器。74LS48译码器对应的显示器是共阴极显示器。

(4).校时电路

当数字钟走时出现误差时,需要校正时间。校时电路实现对“时”“分”

“秒”的校准。在电路中设有正常计时和校对位置。本实验实现“时”“分”的校对。对校时的要求是,在小时校正时不影响分和秒的正常计数;在分校正时不影响秒和小时的正常计数。需要注意的时,校时电路是由与门构成的组合逻辑电路如下图示:

方法:“秒”校时采用等待校时法。正常工作时,将开关S1拨向VDD位置,不影响与门G1传送秒计数信号。进行校对时,将S1拨向接地位置,封闭与门G1,暂停秒计时。标准时间一到,立即将S1拨回VDD位置,开放与门G1。“分”和“时”校时采用加速校时法。正常工作时,S2和S3接地,封闭与门G3或G5,不影响或门G2或G4传送秒、分进位计数脉冲。进行校对时,将S2、S3拨向VDD位置,秒脉冲通过G3、G2或G5、G4直接引入“分”、“时”计数器,让“分”、“时”计数器以秒节奏快速计数。待标准时、分一到,立即将S2、S3拨回接地位置,封锁秒脉冲信号,开放或门G2、G4对秒、分进位计数脉冲的传送

仿真图

4、附图说明各部分功能的实现

(1).开始状态

(2).时、分、秒分别校时

.(3)..满60秒向分钟进位状态

(4)、满60分向小时进位状态

(5)、23:59:59向00:00:00进位状态

5.整体电路图

6、实验室调试(1)元件清单

(2)调试过程

于6月7日下午开始进行实物调试,历时四个小时。首先调试的是秒脉冲发生器,以NE555为主要芯片其引脚示意图如下图示

选择合适的电阻电容,根据仿真的数据以及连接方式,对其进行调试,由于脉冲产生的波形不稳定,可以采取将脉冲信号经过非门调试。计数器采用的是十进制计数器74LS192,其引脚示意图以及功能表如下示

74ls192引脚图

74ls192功能表

将192的输出端Q1、Q2、Q3、Q4分别与译码器74LS48的A、B、C、D相连接,其引脚示意图如下图示

译码器与共阴极的七段数码管分别相连接。主要部分已经完成,所需要注意的是,每一个芯片都要接通电源和地。至于控制电路以及逻辑进位和清零,所需要的芯片主要是与门和或门以及非门,三者的引脚示意图分别如下示

(与门74LS08)(或门74LS32)(非门74LS00)

(3)调试结果(照片)由于跳动的太大,在进行校正时,可能不会尽如人意,照片如下图示

(4)调试心得体会

通过这次数字电子钟的课程设计,我们才把学到的东西与实践相结合。从中对我们学的知识有了更进一步的理解,而且更进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法。也锻炼了自己独立思考问题的能力和通过查看相关资料来解决问题的习惯。虽然这只是一次简单的课程设计,但通过这次课程设计我们了解了课程设计的一般步骤,和设计中应注意的问题。设计本身并不是有很重要的意义,而是同学们对待问题时的态度和处理事情的能力。各个芯片能够完成什么样的功能,使用芯片时应该注意那些要点。同一个电路可以用那些芯片实现,各个芯片实现同一个功能的区别。

另外,我还渐渐熟悉了pruteus这个仿真软件的各个功能,让我体会到了期中的乐趣,还在电脑制作文档的过程中,使我对办公软件有了更进一步的了解和掌握。

参考文献

1.现代数字电路与逻辑设计 清华大学出版社 北京交通大学出版社.2.模拟电子技术(修订版)清华大学出版社 北京交通大学出版社

3.模拟电子技术教程 电子工业出版社

4.朱定华主编.电子电路测试与实验.北京:清华大学出版社,2004.致谢

电子设计竞赛 篇3

作为教育部倡导的大学生学科竞赛之一,全国大学生电子设计竞赛自1994年开始举办,由教育部高等教育司和信息产业部人事司共同主办。该竞赛着重考察大学生的创新能力、协作精神和实际动手能力,竞赛内容既有理论设计,又有实际制作,以全面检验和加强参赛学生的理论基础和实践创新能力。经过多年的发展,本项竞赛得到国内高校和学生的普遍认可和积极参与。

自1997年起,全国大学生电子设计竞赛改为每两年举办一次,竞赛时间定于竞赛举办年度的9月份,赛期4天。该竞赛以高等学校为基本参赛单位,3人一队,参赛学校一般会成立电子竞赛工作领导小组,负责本校学生的参赛事宜,包括组队、报名、赛前准备、赛期管理和赛后总结等。具有正式学籍的全日制在校本科生、专科生均有资格报名参赛。为鼓励不同类型的高校和不同专业或专业方向的学生都能参加竞赛,全国竞赛专家组根据命题原则,将统一编制若干个竞赛题目,供参赛学生选用。赛题一般分为:电源类、信号源类、高频无线电类、放大器类、仪器仪表类、数据采集与处理类、控制类等7类。竞赛所需场地、仪器设备、元器件或耗材原则上由参赛学校负责提供。

其中,全国竞赛采用两套题目,即本科生组题目和高职高专学生组题目,参赛的本科生只能选本科生组题目;高职高专学生原则上选择高职高专学生组题目,但也可选择本科生组题目,并按本科生组题目的标准进行评审。全国分组设立一、二等奖。本科生组和高职高专学生组获奖队数量分别不超过当年实际参赛队的8%,其中一等奖和二等奖的比例原则上为3:7。值得一提的是,为保证全国大学生电子设计竞赛评奖工作的公正性,大赛对全国和赛区的评奖初步结果坚持执行异议制度,“异议期”自公布评审初步结果之日起为期15天,过期不再受理。异议期间,各赛区竞赛组委会和全国竞赛组委会受理参赛队有关违反竞赛章程、竞赛规则和纪律的行为等。

2013年12月7日,瑞萨杯2013全国大学生电子设计竞赛颁奖典礼在北京航空航天大学举行。2013年是第11届,此次大赛规模空前,全国共有1069所院校、11036支队伍、33108名大学生最终完成并提交了作品,无论是参赛院校、参赛队伍还是人数都保持了连续增长。本届命题在历届经验的基础上不断创新,与时俱进,增加了飞行器这样的更具有趣味性、观赏性和挑战性的内容,鼓励同学开发思维充分发挥想象力和创造性。来自华中科技大学的参赛代表队(本科组)和湖南工业职业技术学院的参赛代表队(高职高专组)从全国11036支队伍中脱颖而出,一举夺得本届竞赛的最高荣誉“瑞萨杯”。此外,大赛还评出全国一等奖240队,全国二等奖566队。

大赛影响

经过了20年的积累与沉淀,“政府主办、专家主导、学生主体、社会参与”的模式为电子信息产业界搭建了一个人才储备的平台,也为在校学生开拓视野、促进理论和实践的结合提供了平台。该竞赛已成为我国电子信息领域里举办时间最长、实施范围最广、参与学生最多的大学生基础学科竞赛,是全国大学生电子竞赛最高级别赛事。此外,该竞赛还吸引了许多全球领先的电子公司的关注,每届竞赛还以独家冠名赞助商的名义特设最高奖,以奖励本届竞赛最优秀的参赛队伍。最近两届,是由全球领先的半导体及解决方案供应商——瑞萨电子(中国)有限公司独家冠名赞助的。

电子地图管理系统设计 篇4

一、读取模块

该模块是实现从二进制文件中将原始数据读出, 作为后边功能实现的数据, 从下图中选择“1”将实现该功能, 读取成功后形成新的文件。该功能的实现采用了移位运算, 从二进制文件中提取了相关数据, 包括:道路编号、道路名称、岔路数、道路番号等关键字信息。

二、排序模块

排序功能是对已加载成功的数据文件进行排序。这里采用了两种排序方法:冒泡排序和快速排序, 每种排序又可以选取不同的关键字进行排序, 本文实现了按道路编号、道路名称、道路番号和岔路数进行冒泡排序和快速排序。并且对每种排序加以记时 (部分功能图略) , 对所有排序的结果与预测的进行比较, 如图2。

三、查询模块

该功能模块是在排序的基础上进行的, 按不同的关键字 (道路编号、道路名称、岔路数、道路番号) 进行顺序查找和二分法查找。对于已检索到的信息分两部分处理, 一部分可以作为界面显示, 这部分内容一般数量较少, 只有几条记录;另一部分数量比较大的可以写在一个文本文件中, 这样有利于查阅和校对。

以下是部分主要代码, 不是详细代码:

(一) 对不同的关键码进行顺序查找。INT16U SH_wusSquenceSearch (WstRoadArray astArray, INT16U ausKeytype, INT16U ausIscompare)

(二) 对不同的关键码进行二分法查找。INT16U SH_wusBinarySearch (WstRoadArray astArray, INT16U ausKeytype, INT16U ausIscompare)

四、更新模块

该模块是对已排序好的二进制文件替换原来的文件, 如果出现错误会作出提示, 一旦成功后源文件就是新文件了。

五、结语

随着计算机技术的发展, 人们对网络的需求也与日俱增, 网上购物、网上订票、网上订餐、网上查询等等, 可以足不出户就能满足日常所需。电子地图管理系统可以使普通用户从网上就能查询国家每条道路的信息, 对于街道管理员可以从网上直接更新道路信息, 对道路进行管理。

参考文献

[1].邓文华.数据结构[M].北京:清华大学出版社, 2011

电子地图界面设计 篇5

电子设计领域的一大趋势是开源硬件及其配套的开源原理图和PCB布局图的使用。使用开源硬件及其配套资源意味着工程师可以方便地使用现有设计方案,从而提高效率并缩短产品上市时间。随着工程师更加深入地了解传统PCB与开源PCB设计之间的区别,该趋势将极有可能获得进一步增长。

开源PCB设计较传统PCB设计具有几大优势,其中包括电源和数字部分以及高速数据部分的重复可用性,这使得工程师更加青睐于开源PCB设计。在以往的设计过程中,工程师就一直面临着电源布局的问题,而在开源设计中,电路板变得更加高速且配置了RF架构,这就导致电源布局变得更加复杂,工程师必须更加密切关注电路板的线宽、线距以及通孔。在开源PCB设计环境中,只要是证明有效的布局就可复制使用,无需从头开始重新设计。

增长趋势

在进行更高速的电路板布局(或相似性能的布局)设计时,许多工程师一般都习惯参考应用笔记或向制造商寻求帮助,甚至使用电路板PDF版本在纸上按比例测量布线。因此,面对涉及多样复杂布局的应用设计时,工程师更青睐于开源PCB。开源设计易于使用,工程师无需成为“布局专家”即可完成PCB设计流程的所有模块设计,尤其是在遇到特别的难题时,工程师将明显感觉毫无布局压力。例如:就传统PCB设计中较难的电源模块来说,若使用现有的开源设计方案,其布局将变得更加简单。电源、高速接口及线路,甚至阻抗匹配线路布局等复杂的PCB设计布局均可通过开放源码简单快速地进行重复使用或者复制。

挑战与优势

开源设计的整合面临几个挑战,例如更多噪音问题。当电路板使用大电流开关时,噪音便会散射到其他线路中。但开源设计面临的最大且最首要的挑战可能是学习曲线的变化。举个简单的例子,虽然工程师可以将开源布局轻松地进行复制、粘贴,但他们同时可能失去学习完整设计基础知识的机会,包括设定间距、必要线宽、阻抗匹配等。

这无疑使工程师陷入了两难之境:不使用开源设计将在设计流程中遇到某些元件设计难题,使用开源设计则有可能无法学习到深层次的设计知识。若工程师无法了解设计的基本原理知识,他们将难以应对未来的独特设计挑战。

另一方面,使用开源设计可为工程师提供一个观看PCB设计流程的全新角度。也就是说,若方法得当,使用开源设计造成的学习障碍便可转化为一个真正学习的机会。

使用开源设计可为工程师学习设计提供一个起点。若工程师将开源布局视为参考点,那么他们就可以深入学习PCB设计知识。从这个参考点出发,工程师可以逆向思考以便更好地理解为什么某些布局会采取某种特定布局方式,这便为工程师创造了一种传统PCB设计模式无法提供的从现有设计学习的新方法。

回到之前提及的电源设计,若工程师在设计过程中使用了开源布局,那么就可根据电源设计所采用的特定元件、线距以及铜线数量从结果逆向分析设计过程,这为工程师提供了一个从实践学习设计基础知识的绝好机会,包括热管理、阻抗匹配、电源布局等。

一些小提示

工程师必须谨慎决定是否选择使用开源设计,因为并不是所有的开源设计都确实是“经过验证的”。例如,有的工程师在创建开源布局时可能没有充分考虑它是否适用于其他工程师的设计布局。就拿开源设计中的热管理来说,若工程师没有完全理解设计方案之间的区别,那么其设计就可能失败。简单地说,有时候我们并不知道所使用的开源布局来源何处,因此很难预测其可靠性。

再拿基于开源布局的电源模块设计来说,起初工程师可能认为电路板运行良好就把它集成到设计当中。但当进入测试阶段时,可能才发现初始设计并没有进行全面测试以满足特定规范或要求,例如来自辐射或传导造成的电磁干扰(EMI)。

电子地图界面设计 篇6

关键词:工程;电子文件;阅读;环境;电子纸

在工程施工的环境下,如野外勘探、铁路公路构建、灾害救援等,现有的电子文件传输、存储和使用方法和工具不能有效地满足实际需要。比如最常见的是将电子文件拷贝到笔记本电脑上,但使用上存在着充电难、有阅读死角、不容易携带等问题,而且工程现场阅读环境比较差:温度高或低、电磁兼容、潮湿、交通差;操作人员水平参差不齐。而且,随着时间和任务量的积累,电子文件的存储量迅速增长。因此,如何轻松地实现工程电子文件的移动阅读实时、高质量阅读成为迫切需要解决的问题。

1 纸质工程文件与电子工程文件比较分析

采用顺序图、用例图等工具,对2011年1月到2014年4月期间,中建二局第二建筑工程有限公司负责的郑州京广快速路解放路立交桥、北环快速通道文化路立交桥等工程标段的工程文件进行分析,探究其使用特性、载体特性和用户特性。

1.1 工程文件施工现场使用特性。使用特性包括4个方面:(1)工程文件使用实时性:施工现场一般都在野外,而且可能多处异地施工,在施工过程中,一直需要工程资料的支持,也很有可能因某项新需求,对工程资料如施工图纸等,进行现场调研、临时变更,工程文件实时产生,难以预测。不少人员需要直接在工程资料上进行修改,导致工程资料的原始性难以保持,造成损坏。(2)工程文件使用综合性:施工过程中,并不一定仅仅需要某一个时刻的档案资料,有些时候,需要将整个工程施工前后相关的所有资料综合在一起,进行比对,工程文件需求量比较大,造成运输、保管困难,甚至有些工程资料只有一份,导致多处需要。(3)工程文件使用环境差:工程施工现场,有可能盛夏酷暑、烈日炎炎,也可能寒风凛冽、冰天雪地,也可能风雨交加,也可能尘土飞扬,这不管对电子文件还是纸质文件,都存在着很大的挑战;有的工程现场可能存在着电磁干扰等,对笔记本电脑或其他电子设备中的电子文件阅读产生影响。(4)工程文件用户多方性:不少工程文件在使用过程中,需要双方甚至三方、四方在一起,几十个人看同一个文件资料的情况,这就需要用户轮流观看,可能导致理解不一致,从而影响工程。

1.2 工程文件载体特性。工程文件的载体主要是纸质载体和电子文件。纸质载体在使用过程中,因为工程施工的环境比较恶劣,经常容易损坏、破裂,甚至发霉长毛等;因为工程变更,多方需求表达在纸质载体上,导致原始工程资料被涂改。如果不直接涂改,那就没有办法更好地将实时需求表达记录下来。

电子文件在工程现场,最主要的方式还是采用电脑或者平板电脑存储、使用的方式。但在使用这些电子设备的时候,还存在着充电比较难、不容易携带等问题,因为工程现场的电源基本上都高压的。而且,现在的电子阅读设备都采用液晶屏幕,有阅读死角,只适合正面观看。而且显示屏幕较小,不适合多人阅读;更重要的是,这些电子设备的显示器,在阳光底下,可见度极差,几乎看不清楚,但在工程施工现场,这是最基本的阅读环境。另外,工程现场的环境对这些电子设备的损害也比较大。

电子文件在多方使用时,也可以采用投影的方式,但具有很强的使用地点限制,比如只能在工程的办公室中观看,而且某些工程文件如图纸等,比较细致,因为环境影响,可能投影效果不好。

1.3 工程文件用户特性。工程文件的用户包括5方:工程设计单位、工程勘察单位、工程建设单位、工程监理单位和工程施工单位。这5方用户对工程文件的使用要求不同,管理知识与水平也参差不齐,而且,在工程文件的使用过程中,尤其是在施工现场,多方围绕变更产生讨论时,笔迹、汗水等经常伴随原始工程文件,甚至不小心撕裂等。

2 研究现状与设计目标

2.1 研究现状。据调研,国内外研究已经考虑了在工程中运用电子文件的益处,研究了纸质工程文件和电子文件同时使用、电子文件单独使用的模式,如早在2002年,洪艳华在《工程纸质档案与电子档案的配套管理和利用》一文中,就提到了“采用双轨运行的办法,对工程纸质档案和电子档案进行配套管理和利用”,但研究重点是为了确保档案的完整性和安全性。[1]

高利华在《水电工程设计档案中电子文件管理的讨论》中,讨论了“水电工程设计电子档案的标准化管理”等方面的内容。[2]路淑文也在《公路工程电子档案管理中存在的问题及对策》中,研究了“公路工程电子文件管理的规范化、完整化”,[3]此类文章较多,研究重点更多的关注工程中电子文件的使用方法或者归档方法。

也有的考虑了技术层面的内容,如吴永平、尤勇、林辉的《GIS在退耕还林档案管理中的应用——以建立文县2004年退耕还林工程电子文件为例》,也主要围绕着“退耕还林工程数据管理操作一体化和多源信息管理一体化”而展开的。[4]这些研究仅仅丰富电子档案的使用,拓宽了使用范围,并没有增加电子文件的可用性。

2.2 设计目标。经上述研究分析认为,工程文件在使用过程中最大的困难是阅读的困难,现有的纸质文件和电子文件都无法有效满足实际需要。而且传统的纸质阅读和电子阅读的安全也得不到保障。

因此,根据需求和实际调研,构建如下设计目标:面向工程环境,分析工程档案的产生与使用的业务流程,从档案使用(主要是阅读)环境、档案本身特点、用户的特点三个方面分析了工程档案使用的需求因素,设计一个针对工程电子文件使用的支持移动、悬挂与手持的阅读设备,并对该阅读设备的功能、性能和关键实现技术做了剖析。

整体上讲,该工程电子文件阅读设备计划采用电子纸(EPD,Electronic Paper Display)作为阅读的主要显示模块,阅读性能良好,轻薄、易携带;采用电池和电源充电两种方式,功耗低;支持多种工程档案格式与多来源内容获取;支持远程无线数据传输,支持短距离无线数据传输与共享;操作界面图形化,操控灵活方便,易用性强;支持硬件模块自由组合功能。

3 基于电子纸的工程电子文件显示

本文设计的工程电子文件阅读设备,主要先进性体现在两个方面:电子纸作为设备的显示材质;来源多渠道,内容多格式。普适性有四个方面:支持无线远程传输、近程共享;分模块自由组装;获取验证与内容保护;操作图形化,灵活方便。这里主要考虑和阅读相关的电子纸显示。

3.1 现有电子阅读显示材质。电子阅读器以及阅读范围都越来越多,对此,见仁见智的讨论很多,但的确数量很多,手持阅读的现象普遍。电子内容移动阅读、良好阅读这两个方面,已经成为国内、外研究和应用的热点,开发了不少相关产品,而且社会效益、经济效益明显。如汉王科技、南开津科、福昕软件等公司陆续推出了自主品牌的电子阅读器。国外的苹果公司开发的iPad可支持彩色版的电子信息,而亚马逊的电子阅读的利润也早已超过了纸质图书。但这些阅读器主要采用了液晶屏,适合在良好的工作环境下阅读,而且有各自的数字版权管理技术,封闭性太强,格式和获取方法单一,无法应用于其他系统。

3.2 基于电子纸的工程电子文件显示。本文设计的工程电子文件阅读设备采用电子纸作为显示屏。

(1)显示原理:电子纸的材质也有多种,最常见的是用电子墨水作为专用材料。电子墨水由数百万个尺寸极小的微胶囊构成,直径与头发丝相当。每一个微胶囊中含有白色和黑色颗粒,分别带有正电荷和负电荷,它们悬浮在清洁的液体中。电子墨水胶囊夹在上下两层电极之间,有黑色和白色两种颗粒。当受到正负不同电荷作用的时候,两种颜色的胶囊颗粒分别上浮下沉而显示不同的颜色。只要改变电场作用方向就能在显示黑色和白色间切换,白色部位对应于纸张的未着墨部分,而黑色则对应着纸张上的印刷图文部分,[5]如图-1所示。而彩色电子纸则通过光子晶体显示,它控制光子晶体的间距,从而影响这些晶体所反射出的光的波长,从而达到不同的效果。

图-1 电子纸显示原理

(2)工程电子文件显示问题解决。用电子纸作为工程电子文件阅读设备的显示屏,可有效解决前文总结的问题:①内容可修改、标记:因为前面提到的原因,所以工程电子文件阅读设备的很多内容,尤其是工程图纸,经常变更。电子纸显示屏可直接对相对应的内容直接进行标记、更新。这是除了阅读效果之外,最重要的性能,避免了原始纸质图纸的损坏。②阅读效果好:因为采用电子墨水或光子颗粒显示,因此内容非常清晰,特别适合工程文件尤其是图纸。不管是文字还是图形都非常细致,因为显示颗粒本身就非常小,哪怕再细微的工程文件参数都可以显示。更重要的是,利用电子纸显示,在任何角度观看都很清楚,而且阳光底下也清晰可见,对阅读环境不挑剔,这是目前其他电子文件阅读设备所做不到的。③便携易带,自由使用:电子纸的显示器,重量轻,非常薄,2007年大约12毫米,[6]而2009年已经达到了0.3毫米,[7]可以折叠,可以悬挂,也可以嵌套到某个设备中,因此可在任何地方使用。④节省电源:工程施工现场,电力设备一般电压比较高,很难找到适合电子设备的电源。异地施工,电源携带也不方便。电子纸非常节能,只有在显示图像改变的时候才会消耗能量。而且即使脱离主机和电源,也可以保持较长时间的显示结果,这一点对于工程文件的使用是非常具有针对性的。这也符合工程文件使用的实际情况:在讨论和观看的时候,也不要发生变化。

4 工程电子文件阅读设备系统结构

根据工程电子文件使用的关键需求,结合电子纸的特点,设计工程电子文件阅读设备系统结构如图-2所示。

图-2 工程电子文件阅读设备系统结构

工程电子文件阅读设备分基础部分和外延部分。

4.1 基础部分。基础部分包括基础硬件和基础系统,即图中深色部分。

①基础硬件。基础硬件是工程电子文件阅读设备的核心硬件,标准配件。它包括了处理器、内置存储、操控设备、供电的锂电池和电子纸显示器。这些标准配件确保了阅读设备最低的使用标准,特点是小、轻,便于携带。当前的计算机技术确保基础硬件和一个MP3差不多大小,但足以发挥需要的作用。电子纸显示器是可以拆卸的,也可以外接到一台电脑或其他的电子设备上。

②基础系统。基础系统首先包括了一个基于Linux的操作系统,Linux是一种自由和开放源码的类Unix操作系统[8],完全免费,任意更改。而且它可安装在各种计算机硬件设备中,比如手机、平板电脑、路由器、视频游戏控制台、台式计算机、大型机和超级计算机,兼容性非常好。另外基础系统还包括了验证使用权限的软件和内容保护的软件,这些软件是内置的,可以升级,这主要考虑的是工程文件本身的安全保密性。

4.2 外延部分。外延部分包括外接设备和应用软件。

①外接设备。外接设备包括了无线网络、录音设备、手写笔、绘图板、外置键盘、外置音箱、外置电源、移动存储、打印机、摄像头。这些外接通过外接面板与工程电子文件阅读设备相连,根据需要和现场条件选择使用。

无线网络确保异地施工,能够接收和发送即时需要的工程电子文件,确保设备上有且只有需要的工程电子文件。

在文件图纸变更现场,可能条件非常艰苦,不适合用笔在纸上书写,可以用录音设备直接录下讨论的结果。手写笔和绘图板则支持在电子纸上直接书写,或者将绘图结果直接更改到图纸上。

在条件允许的情况下,外置键盘、外置音箱和外置电源为设备更好使用提供了支持。打印机、摄像头则提供了更丰富的输入、输出帮助。

移动存储将要阅读的图纸文件、文档存储在SD卡上,或者通过WiFi连接到Internet上,使用浏览器进行在线阅读。

②应用软件。根据工程电子文件的需要,在具备使用环境的情况下,可通过移动存储器或网络选择需要的软件安装。这些软件也可以安装到移动存储器上,在使用的时候连接即可。

经郑州航空工业管理学院信息技术研究所与中建二局第二建筑工程有限公司以实际工程为研究样本,研究、设计并已经实现了工程电子文件阅读设备的原型机,经正确性验证与静态验证,符合工程电子文件的需求,能有效解决施工过程中的电子文件使用难题,据预测,社会效益、经济效益、技术效益明显,值得进一步研究、推广。

*本文为2014年国家档案局科技项目计划:面向恶劣环境的电子工程档案EPD移动阅读设备研究(2014-X-61)。

参考文献:

[1]洪艳华.工程纸质档案与电子档案的配套管理和利用[J].湖南档案,2002(06):18~19.

[2]高利华.水电工程设计档案中电子文件管理的讨论[J].浙江水利水电专科学校学报,2013(03):16~18.

[3]路淑文.公路工程电子档案管理中存在的问题及对策[J].陕西档案,2013(04):32.

[4]吴永平,尤勇,林辉.GIS在退耕还林档案管理中的应用——以建立文县2004年退耕还林工程电子文件为例[J].襄樊职业技术学院学报,2007(03):43~46.

[5]付永华,江源,胡星波.一种面向数字版权保护的EPD电子教材的设计与实现[J].江西科学,2013(1):117~122.

[6]彩色电子纸.[EB/OL].[2013-5-21].http://tech.sina.com.cn/roll/2007-06-28/0851348861.shtml

[7]彩色电子纸.[EB/OL].[2013-5-21].http:

//baike.baidu.com/view/2268511.htm

[8]Linux系统简介.[EB/OL]:[2013-4-16]ht

tp://www.cyberhome.cn/app/linuxbase.htm.

电子地图界面设计 篇7

20世纪末, 电子设计技术获得了飞速的发展, 现代电子设计技术的核心已日趋转向基于计算机的电子设计自动化技术, 即EDA (Electronic Design Automation) 技术。EDA技术就是依赖功能强大的计算机, 在EDA工具软件平台上, 对以硬件描述语言HDL (Hardware Description Language) 为系统逻辑描述手段完成的设计文件, 自动地完成逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合、结构综合 (布局布线) , 以及逻辑优化和仿真测试, 直至实现既定的电子线路系统功能。

EDA技术在硬件实现方面融合了大规模集成电路制造技术, IC版图设计技术、ASIC测试和封装技术、FPGA/CPLD编程下载技术、自动测试技术等;在计算机辅助工程方面融合了计算机辅助设计 (CAD) 、计算机辅助制造 (CAM) 、计算机辅助测试 (CAT) 、计算机辅助工程 (CAE) 技术以及多种计算机语言的设计概念;而在现代电子学方面则容纳了更多的内容, 如电子线路设计理论、数字信号处理技术、数字系统建模和优化技术及长线技术理论等。

二、电子设计自动化技术的发展历程

EDA技术的发展经历了一个由浅到深的过程。20世纪70年代, 随着中小规模集成电路的开发应用, 传统的手工制图设计印刷电路板和集成电路的方法已无法满足设计精度和效率的要求, 因此工程师们开始进行二维平面图形的计算机辅助设计, 以便把人们从繁杂、机械的版图设计工作中解脱出来, 这就产生了第一代EDA工具。

到了80年代, 为了适应电子产品在规模和制作上的需要, 随之出现了以计算机仿真和自动布线为核心技术的第二代EDA技术。其特点是以软件工具为核心, 通过这些软件完成产品开发的设计、分析、生产、测试等各项工作。

90年代后, EDA技术继续发展, 出现了以高级语言描述、系统级仿真和综合技术为特征的第三代EDA技术。它的出现, 极大地提高了系统设计的效率, 使广大的电子设计师开始实现“概念驱动工程”的梦想。设计师们摆脱了大量的辅助设计工作, 而把精力集中于创造性的方案与概念构思上, 从而极大地提高了设计效率, 缩短了产品的研制周期。

由此可见, EDA技术可以看做是电子CAD的高级阶段。EDA工具的出现, 给电子系统设计带来了革命性的变化。随着Intel公司Pentium处理器的推出, Xilinx等公司几十万门规模的FPGA的上市, 以及大规模的芯片组和高速、高密度印刷电路板的应用, EDA技术在仿真、时序分析、集成电路自动测试、高速印刷电路板设计及操作平台的扩展等方面都面临着新的巨大的挑战。这些问题实际上也是新一代EDA技术未来发展的趋势。

三、电子设计自动化技术的优势

在传统的数字电子系统或IC设计中, 手工设计占了较大的比例。一般先按电子系统的具体功能要求进行功能划分, 然后将每个电子模块画出真值表, 用卡诺图进行手工逻辑简化, 写出布尔表达式, 画出相应的逻辑线路图, 再据此选择元器件, 设计电路板, 最后进行实测与调试。手工设计方法主要有以下缺点:复杂电路的设计、调试十分困难;由于无法进行硬件系统功能仿真, 如果某一过程存在错误, 查找和修改十分不便;设计过程中产生大量文档, 不易管理;对于IC设计而言, 设计实现过程与具体生产工艺直接相关, 因此可移植性差;只有在设计出样机或生产出芯片后才能进行实测。

与之相比, EDA技术的优势则显而易见。

1. 用HDL对数字电子系统进行抽象的行为与功能描述到具体的

内部线路结构描述, 从而可以在电子设计的各个阶段、各个层次进行计算机模拟验证, 保证设计过程的正确性, 可以大大降低设计成本, 缩短设计周期。

2. EDA

工具之所以能够完成各种自动设计过程, 关键是有各类库的支持, 如逻辑仿真时的模拟库、逻辑综合时的综合库、版图综合时的版图库、测试综合时的测试库等。

3. 某些HDL语言也是文档型的语言 (如VHDL) , 极大地简化设计文档的管理。

4. EDA

技术中最为令人瞩目的功能, 即最具现代电子设计技术特征的功能是日益强大的逻辑设计仿真测试技术。这极大地提高了大规模系统电子设计的自动化程度。

5. 传统的电子设计方法至今没有任何标准规范加以约束, 因

此, 设计效率低, 系统性能差, 开发成本高, 市场竞争能力小。EDA技术的设计语言是标准化的, 不会由于设计对象的不同而改变;它的开发工具是规范化的, EDA软件平台支持任何标准化的设计语言;它的设计成果是通用性的, IP核具有规范的接口协议。良好的可移植与可测试性, 为系统开发提供了可靠的保证。

6. EDA技术最大的优势就是能将所有设计环节纳入统一的自顶向下的设计方案中。

7. EDA不但在整个设计流程上充分利用计算机的自动设计能

力, 在各个设计层次上利用计算机完成不同内容的仿真模拟, 而且在系统板设计结束后仍可利用计算机对硬件系统进行完整的测试。而传统的设计方法, 如单片机仿真器的使用仅仅只能在最后完成的系统上进行局部的软件仿真调试, 在整个设计的中间过程是无能为力的。

四、电子设计自动化技术的展望

目前, 现代集成电路技术的发展使以现场可编程门阵列为代表的大容量可编程逻辑器件的等效门数迅速提高, 其规模直逼标准门阵列, 达到了系统集成的水平。特别是进入20世纪90年代后, 随着CPLD、FPGA等现场可编程逻辑器件的逐渐兴起, VHDL、Verilog等通用性好、移植性强的硬件描述语言的普及, ASIC技术的不断完善, EDA技术在现代数字系统和微电子技术应用中起着越来越重要的作用。从通常意义上来说, 现代电子系统的设计已经再也离不开EDA技术的帮助了。

电子地图界面设计 篇8

1 坐标系

自然界本身没有坐标, 人类发明了坐标。坐标定义了一种参考系, 在此参考系下, 空间任何物体的位置都可通过坐标值来表示。有了坐标系, 图形上的点就有了确定的位置。对于平面而言, 确定平面上的一个点只需要两个参数, 可以用 (x, y) 或者 (ρ, θ) 表示。坐标系是空间数据的基准, 也是GIS系统的基础, 只有正确定义GIS系统的坐标系, 才能在系统中正确表示、分析实测数据[3]。

1.1 屏幕坐标系

屏幕坐标系, 即以屏幕为参考建立的坐标系, 是指窗口上某一点相对于左上角的偏移。在计算机中, 屏幕左上角坐标为 (0, 0) , 向右X坐标值为正, 向下Y坐标值为正, 并且以像素 (px) 为单位。

1.2 高斯坐标系

高斯坐标系 (Gauss coordinate system) 是一种平面笛卡尔直角坐标系, 它是用二维平面坐标来准确表示空间地理数据, 是根据高斯—克吕格投影, 并以经投影后的中央子午线和赤道这两条相互正交的直线为坐标轴而建立的平面直角坐标系。此坐标系中:中央子午线是纵坐标轴, 为x轴, 并规定向北 (向上) 为正方向;赤道是横坐标轴, 为Y轴, 并规定向东 (向右) 为正方向;两轴的交点为坐标原点;角度从纵坐标轴 (x轴) 的正向开始按顺时针方向量取, 象限也按顺时针编号。

1.3 大地坐标系

大地坐标 (Geodetic coordinate system) 是以地球椭球赤道面和大地起始子午面为起算面并依地球椭球面为参考面而建立的地球椭球面坐标系。它是大地测量的基本坐标系, 其大地经度L、大地纬度B和大地高H为此坐标系的3个坐标分量, 由起始子午面起算, 向东为正, 叫东经 (0~180°) , 向西为负, 叫西经 (0~180°) [4]。它包括地心大地坐标系和参心大地坐标系。

2 各坐标系下的转换

2.1 屏幕坐标系与高斯坐标系之间的转换

对计算机而言, 只认识一种坐标, 即屏幕坐标。计算机所有输入输出行为直接关系到屏幕坐标。在电子地图中, 数据输入时, 如地理查询、鼠标点击查询、缓冲区查询等, 地图显示时, 如目标地物的地理位置、标注位置等, 都直接表现在屏幕坐标下;而对于电子地图各功能实现过程, 如地图放大、缩小、平移、查询、缓冲区分析等都是在高斯坐标系下进行的。

屏幕坐标系到高斯坐标系:

高斯坐标系到屏幕坐标系:

其中, mapX、mapY代表高斯坐标系下某位置;

screenX、screenY代表屏幕坐标系下某位置;

viewerMinX、viewerMaxY代表子午坐标系下, 可视范围处的最小X轴和最大Y轴;

mapBoundX、mapBoundY代表子午坐标系下, 地图范围;

mapWidth、mapHeight代表屏幕坐标系下, 地图范围;

2.2 高斯坐标系与大地坐标系之间的转换

现实世界, 地球是不规则的旋转椭球由于它的不规则性, 直接将地图表示在地球椭球体上是件很繁琐的事情, 而基准面则是利用特定椭球体对特定地区地球表面的逼近, 因此每个国家或地区均有各自的椭球体, 新中国建立以来, 我国采用的1954年北京坐标系应用的是克拉索夫斯基椭球;以后采用的1980年国家大地坐标系应用的是1975国际椭球;而全球定位系统 (GPS) 应用的是WGS-84椭球参数[4]。

大地坐标系到高斯坐标系。

我国基本比例尺地图均利用高斯投影, 为适用计算机计算, 这里给出高斯投影正算公式:

其中:

B″代表纬度, 单位为分。

L代表经度, 单位为分。

对于不同的椭球体, 我们代入不同的参数。

高斯坐标系到大地坐标系。

对于不同的椭球体, 我们代入不同的参数。

3 在电子地图中的运用与实现

在电子地图中, 其主要工作就是处理不同坐标系下的交互, 对于各类输入事件, 我们需将其从屏幕坐标转化到二维平面直角坐标, 经过处理后, 将结果返回到屏幕坐标或者将结果以地理坐标的形式保存在数据库中, 如图1。

为处理好各坐标系之间的关系, 我们将其封装成类 (CCordinate类) , 通过调用类方法, 来实现各坐标的转换。其类结构图如图2。

这样, 以任一坐标系下的一对参数来初始化这个结构, 就能快速得到其他坐标系下对应的坐标。

4 总结与结论

本文介绍了二维电子地图中屏幕坐标系、高斯坐标系、大地坐标系的基本原理、特点、相互转化及其在电子地图中的实际运用。在二维电子地图中, 屏幕坐标系主要是电脑的直接交互层, 也是各地理要素的直接表现层;高斯坐标系主要用来处理逻辑事务, 如地图查询、定位、分析等, 它是地图的逻辑事务层;大地坐标系主要用来存储地理数据, 是数据存储层。

由于研究范围的局限性, 本文着重讲述二维电子地图下坐标系之间的转化, 为二维电子地图的制作提供了方法基础。

本研究需要进一步探讨的问题包括 (1) 坐标系的扩展, 如天文坐标系、极坐标系等的研究。 (2) 二维电子地图的扩展, 在三维电子地图中, 涉及到的坐标系及其相互转化关系。 (3) 从单幅地图扩展到多幅地图, 多种地图坐标系统的转换方法及比较[5]。

参考文献

[1]龙毅, 温永宁, 盛业华.电子地图学[M].北京:科学出版社, 2006.

[2]孔令华, 孔玲.浅谈地图的现状与发展方[J].河北:勘察科学技术, 2005 (5) :53~57.

[3]戴勤奋.地理信息系统的坐标系定义[J].青岛:海洋地质动态, 2002, 18 (6) :24~27.

[4]孔祥元, 郭际明, 刘宗泉.大地测量学基础[M].武汉:武汉大学出版社, 2001.

J2ME电子地图的设计 篇9

随着3G时代的到来,手机的普及量已达到前所未有的程度,集办公、娱乐、通信于一体的智能化手机已成为各移动设备开发商的热点。J2ME被公认为当今最优秀的移动开发平台之一。在此平台上结合Google地图设计并实现了一种手机电子地图,该地图实现了定位、移动、缩放功能[1,2,3,4,5,6]。

2 J2ME体系结构

J2ME应用程序的体系结构主要分为4个部分:操作系统、Java虚拟机、CLDC/CDC和MIDP应用程序,如图1所示。

KVM(Kilo Virtual Machine,千字节虚拟机)与传统的Java虚拟机不同:KVM本身仅需要40~80KB静态内存和0~40KB动态内存,而且能够运行在16位25MHZ处理器上。因为KVM主要针对的是移动设备,所以相对于JVM来说,KVM有很大程度的简化,因此,也有很大的局限性:KVM不支持浮点数、不支持JNI、不支持用户自定义的类装载器、不支持线程组、不支持映射、不支持类实例的销毁、不支持弱引用、有限的错误处理机制。

CLDC(有限连接设备配置,The Connected,Limited Device Configuration)和CDC(The Connected De-vice Configuration)是目前J2ME中存在的两种配置。CLDC是与KVM一起用于内存有限的16位或32位设备。这是用于开发小型J2ME应用程序的配置(虚拟机),它提供低端消费电子产品运行的最小库集和APIs是所有低端消费电子产品必须支持的,因此这些APIs在所有的设备上都是可以运行的。

MIDP是Java Community Process(JCP)定义的,是一个公共的、为移动设备设计的工业标准间表。MID框架的核心是一个MIDlet应用程序,这个应用程序继承自MIDlet类,MIDle类提供用于调用、暂停、重新启动和停止MIDlet应用程序的API,运行时环境通过传送相关事件来改变应用程序状态。

3 手机电子地图

3.1 核心技术

本系统通过GPS模块获取当地的经纬度,运用J2ME网络编程技术读取Google地图,从而实现了手机电子地图。

3.2 代码解析

3.2.1 GoogleMap类

3.2.2 getMapUrl()方法

3.2.3 Canvas类

4 测试结果

经测试,该系统能够良好地实现定位、移动和缩放等功能。模拟器调试结果如图2所示。

5 结语

系统覆盖面积广,可以定位全球各个地点。而且系统的实现基本上全部由软件完成,基本上与移动设备的硬件无关,因此系统的可移植性大大增强,从而真正体现了Sun公司所倡导的“write once,run anywhere”的理念。

随着移动通信技术的发展和移动终端设备的广泛应用,手机的功能也将越来越强大,基于J2ME技术的手机软件也必将成为众多手机开发商的热点,手机软件开发领域的前途一片繁荣。因此,系统的应用前景也相当可观,特别是在导航、监控等领域可以发挥重大作用。

参考文献

[1]仵博,张立涓,池瑞楠.J2ME无线开发使用教程[M].北京:清华大学出版社,2006.

[2]王江,王华民,刘庆丰.基于J2ME技术的手机程序开发研究[M].

[3]王森.JAVA手机/PDA程序设计入门[M].北京:电子工业出版社,2004.

[4]张小伟.J2ME无线平台应用开发[M].北京:清华大学出版社,2004.

[5]庄东,刘晓华.JBuilderX无线应用开发[M].北京:电子工业出版社,2004.

电子地图界面设计 篇10

1 基于MapXtreme的人防电子地图系统设计

1.1 系统总体架构

通过对系统的背景和设计原则的分析,考虑到要充分利用客户现有的网络环境,达到支持网络共享和并发控制,允许多个用户同时进行相关操作的需求,系统采用基于C/S与B/S混合的总体架构方案。

系统由表示层、业务层和数据层组成。针对地理空间数据量大、种类多,且用户并发请求多,网络传输量大的特点[3],将系统组网方式分为内部的局域网和连接外部用户的外网。内网负责处理业务逻辑和生成包含地图数据的HTML代码。外网负责对外发布地理信息服务,实现内网与外网在物理上的隔离。其中,地图数据和应用程序都放在服务器端,客户端不需要安装GIS软件,使用浏览器即可获得GIS应用功能,这使得GIS应用不受地域和终端类型的限制。业务层采用MapXtreme2004.NET作为应用服务器,专门负责生成和打包在网络上传输的地图信息。当MapXtreme应用服务器运行后,若接收到客户端的请求,由MapXtreme应用服务器将矢量地图通过MapX引擎转换成GIF或JPG格式的栅格图像,并生成包含图像数据的HTML代码,使用户可以通过WWW浏览器访问地图数据。由于传递到浏览器端的是一幅经过压缩的栅格地图,而真正的矢量地图和属性数据仍保留在服务器端,因此减少了网络传输负担,同时降低了原始数据被盗用的可能。

1.2 系统数据库设计

系统数据包括空间数据和属性数据,它们通过唯一的ID号关联。本系统对数据的管理采用文件系统和数据库相结合的混合管理方式,其中地图数据采用文件管理策略,即每一类型的地图数据都存放在一个图层文件中,对应地图对象的属性数据和人防工程数据则由关系数据库统一管理。

1.2.1 空间数据库

系统选择MapInfo格式的矢量图作为地图数据,其中属性数据存储在关系数据库的若干属性表中,而空间数据则以MapInfo自定义模式保存于若干文件中。

本设计将人防业务相关的空间数据分为图层类和专题图类:

(1)图层类。本系统将具有相同空间几何特征和属性特征的空间对象的集合,如河流、公路、行政区域、居民地等分别存储在不同的图层中。同一个层上的多个空间地物共享同一个属性结构,同一个图层中的所有对象共享相同的颜色、符号、线型等特性。

(2)专题图类。某市人防电子地图系统涉及到“来袭敌情判断图”、“预防空袭部署图”、“离城人口疏散图”、“留城人员隐蔽图”、“通信警报保障图”、“物资保障计划图”和“人防工程保障图”7个预案专题图。每个专题图由多个图层构建而成。系统共有56个自定义图层数据,其中某市的地图(包括道路、湖泊等基础信息)是这7个预案专题图共享的,其余的人防业务相关图层按照其所包含的地物类别来分层组织。

1.2.2 属性数据库

属性数据库主要包括两类属性表,一类是对应于地图实体的可地图化的属性表,用于存储地图实体的属性。本系主要设计了路段属性表、连接点属性表、行政区划属性表、土地利用属性表、铁路属性表等。另一类是非地图化的常规的属性表,本系统主要有用户表、人防设施类型表、人防工程类型表、人防工程表、人防工程维修表、人防设备类型表、人防设备表、人防设备维修表、保护对象类型表、保护对象表和预案数据表等,由Oracle 9i进行管理和维护。

1.3 系统功能设计

根据系统的业务要求和设计原则,某市人防电子地图系统由人防远程子系统和人防本地子系统组成,远程子系统用B/S模式实现,本地子系统用C/S模式实现。系统功能模块设计如图1所示。

主要功能模块如下:

(1)图形变换与图层管理:包括专题地图切换、地图缩放、鹰眼图例管理和图层添加删除等。此模块提供(1)缩放、平移等几何变换功能,电子地图可以按照任意比例进行放大、缩小、漫游,使用户能够详细地查看空间目标及目标的周围情况;(2)鹰眼功能,根据电子地图的缩放比例,将当前区域在整幅地图中所处的位置显示在鹰眼窗口,使用户能够把握全局;(3)图层、标注和图例的显示控制功能,使得用户能够专注于当前关心的目标,并且可以让显示的图形更加简洁清晰。

(2)空间信息查询:包括空间量算、坐标查询和地物查询功能。空间量算包含距离查询和面积查询功能,其中距离查询能够得到当前地图任意连续点构成的折线的总长度,面积查询则能够得到当前地图任意多边形的面积。空间量算功能使用户能够快捷准确地得到空袭后受灾面积的大小以及救助人员及设施离受灾地区的距离。坐标查询功能使用户能够查询空间地理坐标位置。地物查询根据用户鼠标在地图上选中的实体,将与该实体相关的属性信息(如名称、位置等)及多媒体信息(如图片、音频和视频等)展现给用户,能清楚查询显示任何一处人防要素及其周边环境的状况。

(3)空间分析模块:此模块包括最短路径规划和缓冲区分析功能。最短路径分析功能根据用户输入的起点及终点位置的名称,规划出了两者之间连通的1条最短路径,系统将在地图上予以展现,还可以根据道路状况等约束条件优化其路径,从而达到战时快速疏散、救护、维修、消防和集结等目的。缓冲区分析功能则根据用户输入的点状或线状地物名称查询其周围指定半径范围内的地物,并将符合条件的地物在地图上突出显示。

(4)地图编辑模块:包括点状、线状和面状地物的添加、删除功能。利用GIS数据编辑技术,对人防工程、重点保护目标、人防指挥所等人防要素进行增加、删除、修改,该模块相当于一个GIS数据维护平台。

(5)人防预案模块:包括预案查询、预案管理和预案评估。将所有人防预案集成到一个统一的平台,方便战时或演习时调用。

(6)专题制图:用于制作专题地图和电子沙盘,包括二维数据网格化、三角网等值线嵌入、地形图三维显示、地形图栅格图像生成、预案套图制作与查询。

2 人防系统的关键问题及实现

2.1 最短路径查询及其优化

根据某市人防电子地图系统的实际需求,最短路径查询有时要求距离最短、有时要求时间最短,且道路或桥梁有可能被炸毁而不能通行,这使得道路的正向、反向权值不是固定值,需随着应用背景的变化而更新。因此,进行最短路径分析时,若要求距离最短,则可以直接利用路段的正向、反向权值进行计算;若要求时间最短,则可以利用路段的正向、反向权值,并结合道路的平均速度进行计算。然而,无论按时间还是距离查询最短路径,其实还是一个单源单目问题,可以使用最经典的Dijkstra算法[4]并加以优化。

在本系统中,首先将现实中的道路网络实体抽象化为网络图论理论中的网络拓扑图,交叉路口为结点,道路为边,道路长度为权值;其次,获取起始点名与终止点名,并对输入的始末点名,通过在道路结点表中查询的点的名称,得到始末点的结点NODE_ID;再次,将道路结点集与道路弧段集作为Dijkstra算法中的参数,计算从出发点到目的点的最短路径的结点序列;最后,将返回结点序列即最佳路径在电子地图上高亮显示。

在最短路径查询的实际应用中,本系统从以下两方面进行了优化:

(1)初始化始末点时,若该点不是道路结点,则一般的处理是遍历道路结点表,查询离该地物点最近的道路结点作为起始点。由于道路结点数据量太大,这种方法不仅效率低,且对于某些特殊的地物点会出错。比如某点A,若离它最近的道路较长,则该道路的端点离A就比较远,继而选择的是另一条端点离A近的道路,而实际上该选择结果并不是离A最近的道路。为了解决这两个问题,系统在初始化始末点时,不是以道路结点为参照,而是将道路层单独提练出来。设定某个距离值为半径画圆,若该圆与某条道路有交点,则说明此道路为离该点最近的道路,从该点向道路作垂线,即为该点的第1条路线;若没有交点,则按某个设定值继续扩大半径搜索,直至查询到最近道路为止。这种优化方法,一方面解决了某些对特殊地物点进行最短路径查询时可能出现的错误;另一方面也提高了查询的效率。在实际情况中,道路结点数据量大,而采用优化方法后只需进行几次循环查找即可。

(2)由于每次做路径查询时都需要将所有道路结点和道路弧段的集合构建道路拓扑网络,但道路网络的数据量非常大,而且该拓扑关系是不会改变的,所以原有的最短路径查询功能在构建路网拓扑关系时做了大量重复的工作。为提高最短路径查询过程的效率,在系统初始化过程中,将所有道路节点的拓扑关系缓冲到服务器端内存中,每次做路径查询时先检查缓存中是否已经存在生成的路网拓扑信息,避免了道路拓扑网络的重复生成。优化后的最短路径查询的工作流程如图2所示。

本文将系统重构为基于上述优化方法的电子地图系统,并选择8对相同的始末结点进行最短路径查询,并与使用传统方法的系统进行比较测试,最终得到如图3所示的性能测试对比图。

从图中可以看出,未经优化的电子地图系统响应时间比优化后的系统响应时间长,可见该优化在当前实验环境下,对系统性能的提升有较大的帮助。

2.2 基于MapXtreme的鹰眼技术

鹰眼是除了主视图外的一个小视图窗口,用来显示全图,并用1个矩形表示大图的地图边界。点击鹰眼窗口时,地图自动定位到相应位置,当地图视图(包括缩放比例和中心)发生变化时,鹰眼上的导航矩形框相应变化,以指示用户当前所处的位置。

鹰眼的实现思路:在同一页面表单上放置2个MapControl控件,分别为地图主窗口(mainMapControl)和鹰眼窗口(overviewMapControl),地图主窗口用于显示实际的地图,鹰眼窗口则需要将地图按合适的比例尺显示,然后在鹰眼窗口上创建1个图层,在该图层上添加1个矩形对象FeatureGeometry,该矩形的大小随着主图边界而变化。由于两个窗口的大小不同,需要经过1次比例转换,因此首先定义1个set View()方法,该方法用于实现地图数据自适应任意大小地图窗口。当地图主窗口中的图形被缩放或者平移之后,在鹰眼窗口已有图层中加入1个临时层,在临时层上动态生成1个红色矩形,显示地图主窗口中显示的图形在整体地图中所处的位置。

系统中鹰眼功能的具体实现步骤如下:(1)判断用户是否对主地图窗口进行了缩放或平移操作,若没有变换则鹰眼窗口内容不变,若有变换则获取主地图窗口显示的地图范围。然后创建1个矩形对象并设置其颜色和宽度属性,创建窗口样式并设置样式属性;(2)再判断鹰眼窗口的图层中是否已经存在临时图层,若存在则先清空临时图层中的所有对象;若不存在则创建1个临时图层并将临时图层加入到鹰眼窗口图层中;(3)将矩形对象插入临时图层。到此系统即完成了鹰眼窗口的地图视图变换。

2.3 人防系统的安全保证

由于本系统应用于市人防办,涉及国家安全信息,对数据安全性非常敏感,因此使用了多种安全机制保障系统的安全。

(1)表单验证和Session认证机制[5]相结合

本系统采用表单验证和Session认证机制相结合的方式加强登录过程的身份认证,即由用户以表单形式向服务器发送登录凭证,如果用户通过了服务器端的身份验证,系统的权限管理将会给用户授予一定的权限标志信息,通过Session对象跟踪本次登录的整个会话生存周期;如果用户没有通过身份验证,客户端将重定向到指定的页面。Session对象用于存储特定的用户会话所需的信息,从1个用户开始访问某个特定的主页起,到用户离开为止。服务器可以分配给每个用户1个Session,以存储特定的用户信息,包括用户名、用户ID等。如果用户没有经过登录而直接进入页面,则Session中存放的用户信息无效,程序将重定位到用户登录界面,以防止通过网页地址而绕过登录控制的企图。

(2)基于角色的访问控制

为了保证系统的访问安全,防止非法用户进入系统及合法用户对系统资源的非法使用,本系统采用基于角色的访问控制模型RBAC(Role Based Access Control)来实现。RBAC的基本思想[6]是:在用户和访问权限之间引入角色的概念,将用户和角色联系起来,通过对角色的授权来控制用户对系统资源的访问。根据人防电子地图系统的具体应用需求,系统定义了3种角色:系统管理员、通信指挥用户和普通用户。系统管理员负责管理维护系统,没有任何业务权限,其主要权限有添加、删除、修改用户信息,授予用户权限和管理日志等;通信指挥用户除了具有对地图数据的操作权限,包括地图的查询、浏览等以外,还有一个特殊的权限——编辑地图,与人防业务相关的信息都交由这类角色的用户负责;普通用户则只拥有浏览和查询一些指定专题地图的权限。系统将根据登录用户的角色加载不同的功能模块。

此外,本系统还通过数据库身份验证模式和防SQL注入攻击保证了数据库的安全;使用SSL机制对客户端和服务器之间发送的消息进行加密和解密,保证系统数据通信的安全;通过采用完全备份、增量备份、系统备份3种备份方式,定期对空间数据进行备份,保证数据和使用对象都不崩溃。

3 系统实例及运行效果

人防电子地图系统采用MapInfo公司推出的MapXtreme2004组件式GIS平台作为实现地理信息存储、显示、操作等功能的二次开发平台,以Visual Studio 2003.net为开发工具,采用Oracle 9i作为数据库管理系统,在此基础上实现了具有GIS特点和功能的某市人防电子地图系统。图4是该系统应用于某市时系统最短路径查询的功能界面。

人防电子地图系统是现代化国防建设的核心应用系统之一,其研发涉及地理信息系统和计算机科学领域的众多应用技术,是一项较大规模的软件开发工程。该系统不仅实现了电子地图操作的基本功能以及多种方式的信息查询,而且专门针对某市“防空袭预案”中对人口疏散、空袭后果消除等方面的要求,设计了空间量算、最短路径规划和缓冲区分析等实用功能,另外还集成了人防工程信息管理系统。

目前,该系统已经在某市人防办得到了实际应用。通过用户反馈表明,该系统具有功能强大、实时性强、安全可靠、易于使用等优点,可以进行人防工程信息管理、应急指挥调度、预案管理和组织演练等,不但能够满足该市在战时组织防空袭指挥的需求,也能为平时防灾、救灾等城市应急管理工作提供技术平台和决策支持。

摘要:根据国家和地方人防法规的要求,设计并实现了人防电子地图系统。系统采用基于C/S与B/S混合的体系结构,通过MapInfo地图编辑和基于MapXtreme2004中间件的编程,解决了最短路径查询、人防预案评估、空间分析与鹰眼图等关健问题。采用表单验证和Session认证机制相结合、基于角色的访问控制等安全机制保证了系统的可靠性。系统运行稳定可靠,完全满足人防管理与应急指挥的要求。

关键词:人防工程,应急指挥,最短路径,鹰眼,MapXtreme

参考文献

[1]翁纪勤,杨海,杜文兴.人防信息化建设的重点及难点[J].中国人民防空,2006(3):10-11.

[2]沈蔚,陈去浩,胡德勇,等.城市应急联运系统的研究与实现[J].计算机工程,2006,32(20):267-272.

[3]刘明德,林杰斌.地理信息系统GIS理论与实务[M].北京:清华大学出版社,2006.

[4]ORDA A,ROM R.Shortest path and minimum delay algorithms in networks with time dependent edge length[J].Journal of the Association for Computing Machinery,2002,37(3):607-625.

百变电子门铃的设计 篇11

关键词:电子门铃 WT588 单片机

0 引言

目前市场上所出售的电子门铃多用音乐片加触发延时电路构成。这些产品普遍具有声音固定单调的缺点。随居民生活水平的提高,语音播报质量好、用户可DIY播报音乐、具有播报音乐随机变换功能的高档门铃有较大市场。

以单片机为控制核心,扩展语音芯片和按键电路的高档电子门铃可实现来访者按下按键时,随机播放存储在语音芯片中的乐曲,以实现门铃迎宾乐曲百变的效果。

1 语音电路

电子门铃的核心电路是语音电路。近年来语音处理合成芯片构成的语音电路在单片机系统中的应用越来越广,大多是先将语音经A/D转换后存入内存中,放音时取出再经D/A转换输出。美国信息内存软件公司推出的ISD系列语音电路采用直接模拟存储技术,不需要专用开发工具、编程器,操作简单,接口灵活。广州唯创科技有限公司联合台湾华邦共同研发可编辑语音芯片WT588D系列语音单片机将单片机和语音电路集成,性能稳定、功能较多、音质好,而且具有多种工作模式,控制便捷。本项目选用WT588D-16,如图1所示。

WT588D-16内嵌DSP高速音频处理器、13位DA转换器和12位PWM。PWM输出可直接推动0.5W/8Ω扬声器,可加载WAV音频格式。通过随机专业上位机操作软件,随意组合语音,最多可加载500段用于编辑的语音。支持USB下载方式,支持在线下载/脱机下载;即便是在WT588D语音芯片通电的情况下,也一样可以正常下载数据到SPI-Flash;支持MP3控制模式、按键控制模式、3×8按键组合控制模式、并口控制模式、一线串口控制模式、三线串口控制模式以及三线串口控制控制端口扩展输出模式。WT588语音模块工作在三线串口控制模式。三线控制模式的三条通信线分别是片选CS,数据DATA,时钟CLK,时序同于标准SPI通信方式。通过三线串口可以实现语音芯片命令控制、语音播放。语音及命令码对应表见表1,语音地址对应关系见表2。三线串口模式下,所有按键均无效,WT588D-16的端口分配:P01为DATA,P02为CS,P03为CLK功能。

三线串口控制时序

三线串口控制模式复位信号在发指令码前先拉低5ms,然后拉高等待17ms。三线串口控制时序如图2所示。工作时RESET需要一直保持高电平。片选信号CS拉低5ms~10ms以唤醒WT588D语音芯片,推荐使用5ms。接收数据低位在先,在时钟的上升沿接收数据。时钟周期介于300us~1ms之间,推荐使用300us。数据成功接收后,语音播放忙信号BUSY输出在20ms之后做出响应。发送数据时先发低位,再发高位。发完指令码后,DATA、CLK、CS均要保持高电平。在发送数据时,无需先发送命令码再发送指令。D0~D7表示一个地址或者命令数据,数据中的00H~DBH为地址指令,E0H~E7H为音量调节命令,F2H为循环播放命令,FEH为停止播放命令,F5H为进入三线串口控制控制端口扩展输出命令,F6H为退出三线串口控制控制端口扩展输出命令。复位信号仅在外界干扰比较强烈的环境中使用,如不是特殊的工业场合,不需要发送复位信号,直接发送片选、时钟和数据信号即可。

2 电路硬件设计

百变电子门铃的硬件电路原理图如图3所示。以深圳宏晶公司供电电压DC3.3V的STC12LE5A60S2单片机为控制核心。该型号单片机与WT588语音模块工作电压相同。DC3.3V电压由LM1117为核心的稳压模块稳压,供电电源电压DC4.2V-DC9V均可。扩展微动开关S1,用于来访者按压呼叫。

3 软件设计

可使用广州唯创科技有限公司音乐片WT588D的专用固化软件内置音乐,由生产厂家将厂家预置或用户指定的多首音乐歌曲内置到音乐片中,地址对应00~219,即最多220首乐曲,不能超过220段而且音乐歌曲时间容量受WT588D扩展存储器容量限制。当访客按下门铃按键后,门铃随机播放乐曲,实现百变效果。音乐播放到时,单片机控制切断门铃电源,达到节省电能的目的。

4 结论

采用专用单片机+音乐片的门铃设计,具有DIY个性,有广阔的市场前景。

地图符号设计 篇12

1 地图符号的特征

符号是采用一一对应的方式, 把客观现实中复杂的事物用简单的形式表现出来, 便于人们认知和接受。

(1) 符号是表达事物最本质的属性, 经过加工完全删除非本质的、枝节的、偶然的因素, 提炼其最本质的方面加以反映。 (2) 符号是人们对于客观事物的指称物, 比如, 界线就是人们行政区划的指称物。 (3) 符号是人类认识和表描客观世界, 对客观世界进行科学抽象的工具。

2 地图符号的分类

根据空间事物的分布状况, 地图符号一般分为点状符号、线状符号、面状符号三大类。

2.1 点状符号

点状符号一般是存在于一个独立位置上的事物、离散的空间现象、一个测量控制点、一座山峰、一座城市等, 或者专题图中代表一个区域的统计图形。因此, 点状符号在地图上是一个定位点, 指空间的点符号。

2.2 线状符号

线状符号一般指具有相对长度和路线为主要特征, 存在于空间的有序现象, 如:河流、河堤、道路、铁路运输线、经济带、产业带等。线状符号在地图上是一个线段, 指空间的线符号沿着某个方向延伸。

2.3 面状符号

面状符号指事物的占有区域、连续的空间现象, 如:区域性的自然资源、民族、语言和宗教分布, 以及气候类型、城市的范围等。因此面状符号在地图上是一个图斑。

3 地图符号设计的原则

地图符号由形状、尺寸、方向、色彩、亮度和密度六个基本变量构成, 其中形状、尺寸、色彩是地图符号构成的三要素。在符号设计时候, 要全面考虑地图用途、成图比例尺、制图区域特征和使用方式, 使用多种变量联合应用, 产生的视觉感受也不同, 展示给读者不一样的地图信息。地图符号的设计就是将视觉变量完美地组合, 结合表示的内容要素, 才能设计出好的地图符号。

地图是从内容到形式双重创造的成果, 应该既具有科学的内核, 又具有艺术的外表。所以, 在设计符号时候要考虑:

(1) 符号的大小要和成图的开本、地图的载负量相适应, 整体图面和谐;图1是编制的广州市地图, 符号、注记与整个图面的载负量的关系处理结果。

(2) 符号应具有极强的概括力和表现力, 符号是客观事物的抽象集合, 能让读者易于理解接收到真实的地图信息。

(3) 符号应有一定的系统性, 对于地图符号, 通常是采用一种变量来区分大类, 然后在亚级分类里面来进一步来设计, 这样可以保证符号具有明确的系统性;图2就是将旅游景点首先按照结构来区分一级类别, 然后再根据颜色来区分符号二级类别。

(4) 符号要简洁、易读, 有内涵, 符号就是要对客观事物进行抽象化概括, 但不能太过于艺术化, 应该是要保持原来要素的基本特征来化简。大家所熟悉的火电站, 采用红色代表的符号就是非常抽象、简洁的符号。 (见图3)

4 结语

当今技术的发展, 大家对地图的审美要求受到“快餐文化”的冲击, 已经产生了一些不正常的思维习惯。在技术如何发展、生活怎么变化, 做为科学性和艺术性的地图始终的信息传递和视觉的审美特征不会变化, 需要我们地图编制者潜心思考, 设计出优秀的地图符号, 生产优良的地图产品, 为地图制图的发展做好基础工作。

摘要:地图符号是一种视觉的图解语言, 它是表达地图内容的基本手段。是地图赖以存在的基础和信息得以传输的媒介。地图符号决定着地图内容能否充分表达、地图是否便于阅读和使用、地图信息的传输效果。设计和制作标准、规范、美观的地图符号是编制好地图作品的关键所在。

关键词:地图,地图符号,符号设计,分类

参考文献

[1]段体学.地图整饰[M].武汉:测绘出版社, 1985.

[2]田德林.现代地图学理论[M].北京:测绘出版社, 1991.

[3]黄仁涛.专题地图编制[M].武汉:武汉大学出版社, 2003.

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