Размещено на http://www.Allbest.ru/

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Негосударственное аккредитованное некоммерческое частное профессиональное образовательное учреждение

Северо-Кавказский техникум «Знание»

Дисциплина: «Технология разработки программного обеспечения»

КУРСОВАЯ РАБОТА

Расчет номинала предохранителей в электрической цепи

Содержание

• Введение
• 1. Техническое задание
• 2. Анализ предметной области
• 3. Разработка и проектирование
• 4. Обоснование выбора языка программирования и IDE
• 5. Программный код
• 6. Тестирование и отладка
• Заключение
• Список использованной литературы


Введение

1. Техническое задание

Программное обеспечение для расчета номинала предохранителя, является полезным инструментом в работе у электриков.

Основанием для создания служит тема данной курсовой работы.

Наименование работы: Создание программного продукта для расчета номинала предохранителя в электрической цепи.

Исполнитель: техник-программист Остриков Сергей Александрович

Разработка программного продукта «расчет номинала предохранителя в электрической цепи», поможет оперативно выполнять свою работу электрикам.

Технические требования

Разрабатываемое программное обеспечение должно обеспечивать:

· Ввод исходных данных;

· Произведение расчетов;

· Стабильность в работе;

· Вывод обработанных данных;

· Вывод формированного результата;

Организация входных и выходных данных:

Исходные данные в систему поступают при вводе их, пользователем, далее данные обрабатываются, и пользователь видит выходные данные в виде сформированных результатов работы программного обеспечения.

Требования к надёжности:

Для обеспечения надёжности, в программном коде есть функцию отвечающие за корректность данных, а также за их расчет, поэтому работа приложения будет проходить всегда успешно, и не выдаст вам неверных результатов.

Условия эксплуатации и требования к составу и параметрам технических средств

Требования к программной совместимости:

· Любая операционная система;

· Любой процессор одноядерный 1GHz или лучше;

· Оперативная память для работы программы ~9.3 MB;

· Требует 1 890 байт памяти на диске;

· Требуется предустановленный высокоуровневый язык программирования общего назначения Python третьей версии;

Специальные требования:

Программа должна выполняться предельно быстро, при этом приложение должно работать стабильно, дружественный интерфейс рассчитанный на пользователя низкой квалификации.

Требования к программной документации:

Основными документами, регламентирующими разработку будущих программ, должны быть документы Единой Системы Программной Документации (ЕСПД); руководство пользователя, описание применения.

Технико-экономические показатели

Эффективность программного продукта определяется временем, затраченным на его использование для нахождения результата.

Порядок контроля и приёмки:

После передачи Исполнителем программного обеспечения Заказчику, последний имеет право тестировать модуль в течении двух недель. После тестирования Заказчик должен принять работу или в письменном виде изложить недостатки программного продукта. Исполнитель обязуется доработать модуль. В случае полного отказа от программного продукта, Заказчик должен выплатить 80% от полной суммы стоимости заказа.

Календарный план работ

2. Анализ предметной области

2. Разработка и проектирование

При запуске программы, первоначально подключается сторонняя библиотека, так называемый модуль с классами и функциями, которые необходимы в программном обеспечении для округления результатов работы главной и второстепенных вычислительных функций,затем выводиться в консольном приложении информация о запущенном скриптовом программном обеспечении.

Далее запускается бесконечный цикл while, в начале которого инициализируются переменные и каждой из них присваивается значение «0», это служит функцией сброса данных. Затем начинается ещё один бесконечный цикл внутри которого рассчитана защита от системных ошибок, с учётом их перехвата и условия, в котором описывается дальнейшие действия по ходу работы программы, учтен вариант перезапуска последнего цикла с пропуском оставшейся части тела и началом новой итерации, а также сохранение введённых данных для первой переменой Pmax которая будет участвовать в главной вычислительной функции Inom = Pmax/U, и происходит выход из цикла. Затем новый цикл с идентичным функционалом для второй переменной U, с целочисленным типом данных int, соответственным первой переменной, так же участвующей в главной вычислительной функции программы.

После последнего выхода из последнего бесконечного внутреннего цикла внутри главного бесконечного цикла программы, выполняется главная функция в программе, по вычислению результата номинала предохранителя исходя из предыдущих двух значений из введённых ранее двух переменных, вся вычислительная работа происходит в виде инициализации значения другой, третьей и главной глобальной переменной.

Дополнительные вычисления происходят следом за главным, а именно вычисление дополнительного количества амперов номинала в переменную Save, тот самый запас прочности в виде дополнительных 20%, для этого из первой переменной Pmax, остаток от деления на 100 умножают на 120, и делят на вторую переменную U, являющуюся напряжением в сети (V). После рассчитывается сумма последних двух, Inom и Save, выходные данные записываются в последнюю новую переменную All, которая необходима для вывода результата.

Затем выводиться сам этап решения главной функции, его результат и результат работы дополнительной функции по вычислению запаса прочности в 20%, внутри окна консольного приложения, программного обеспечения. Все значения округляются, если являются типом данных float, с плавающей точкой. После выдаётся подробный результат всех введённых данных с пояснением и конечной полезной информации в надлежащем виде.

Под конец появляется последнее сообщение-пауза, оповещающая о том, что можно перезапустить её, для нового расчета номинала. После этого, главный цикл начинается новую итерацию, и всё начинается по новой.

4. Обоснование выбора языка программирования и IDE

Языком для написания данной программы, был выбран Python, благодаря преимуществам и простоте по отношению к любому другому. Выбор этого языка обусловлен тем что он является в первую очередь, рассчитанным для математических расчётов и программирования робототехники. При написании программы, был использован базовый набор функционала языка, подключена всего лишь одна сторонняя библиотека «math», для рационального округления числовых данных. В коде используется перехват исключений, то есть при ошибке в работе программы, она не будет завершена, а исправиться и продолжит свою работу.

Python (в русском языке распространено название питомн) -- высокоуровневый язык программирования общего назначения, ориентированный на повышение производительности разработчика и читаемости кода. Синтаксис ядра Python минималистичен. В то же время стандартная библиотека включает большой объём полезных функций.

Python поддерживает несколько парадигм программирования, в том числе структурное, объектно-ориентированное, функциональное, императивное и аспектно-ориентированное. Основные архитектурные черты -- динамическая типизация, автоматическое управление памятью, полная интроспекция, механизм обработки исключений, поддержка многопоточных вычислений и удобные высокоуровневые структуры данных. Код в Python организовывается в функции и классы, которые могут объединяться в модули (они в свою очередь могут быть объединены в пакеты).

Эталонной реализацией Python является интерпретатор CPython, поддерживающий большинство активно используемых платформ. Он распространяется под свободной лицензией Python Software Foundation License, позволяющей использовать его без ограничений в любых приложениях, включая проприетарные. Есть реализации интерпретаторов для JVM (с возможностью компиляции), MSIL (с возможностью компиляции), LLVM и других. Проект PyPy предлагает реализацию Python с использованием JIT-компиляции, которая значительно увеличивает скорость выполнения Python-программ.

Python -- активно развивающийся язык программирования, новые версии (с добавлением/изменением языковых свойств) выходят примерно раз в два с половиной года. Вследствие этого и некоторых других причин на Python отсутствуют стандарт ANSI, ISO или другие официальные стандарты, их роль выполняет CPython.

Python портирован и работает почти на всех известных платформах -- от КПК до мейнфреймов. Существуют порты под Microsoft Windows, практически все варианты UNIX (включая FreeBSD и Linux), Plan 9, Mac OS и Mac OS X, iPhone OS 2.0 и выше, Palm OS, OS/2, Amiga, HaikuOS, AS/400 и даже OS/390, Windows Mobile, Symbian и Android.

По мере устаревания платформы её поддержка в основной ветви языка прекращается. Например, с серии 2.6 прекращена поддержка Windows 95, Windows 98 и Windows ME. Однако на этих платформах можно использовать предыдущие версии Python -- на данный момент сообщество активно поддерживает версии Python начиная от 2.3 (для них выходят исправления).

При этом, в отличие от многих портируемых систем, для всех основных платформ Python имеет поддержку характерных для данной платформы технологий (например, Microsoft COM/DCOM). Более того, существует специальная версия Python для виртуальной машины Java -- Jython, что позволяет интерпретатору выполняться на любой системе, поддерживающей Java, при этом классы Java могут непосредственно использоваться из Python и даже быть написанными на Python. Также несколько проектов обеспечивают интеграцию с платформой Microsoft .NET, основные из которых -- IronPython и Python.Net.

Python поддерживает динамическую типизацию, то есть тип переменной определяется только во время исполнения. Поэтому вместо «присваивания значения переменной» лучше говорить о «связывании значения с некоторым именем». В Python имеются встроенные типы: булевый, строка, Unicode-строка, целое число произвольной точности, число с плавающей запятой, комплексное число и некоторые другие. Из коллекций в Python встроены: список, кортеж (неизменяемый список), словарь, множество и другие. Все значения являются объектами, в том числе функции, методы, модули, классы.

Добавить новый тип можно либо написав класс (class), либо определив новый тип в модуле расширения (например, написанном на языке C). Система классов поддерживает наследование (одиночное и множественное) и метапрограммирование. Возможно наследование от большинства встроенных типов и типов расширений.

Все объекты делятся на ссылочные и атомарные. К атомарным относятся int, long (в версии 3 любое число int, так как в версии 3 нет ограничения на размер), complex и некоторые другие. При присваивании атомарных объектов копируется их значение, в то время как для ссылочных копируется только указатель на объект, таким образом, обе переменные после присваивания используют одно и то же значение. Ссылочные объекты бывают изменяемые и неизменяемые. Например, строки и кортежи являются неизменяемыми, а списки, словари и многие другие объекты -- изменяемыми. Кортеж в Python является, по сути, неизменяемым списком. Во многих случаях кортежи работают быстрее списков, поэтому если вы не планируете изменять последовательность, то лучше использовать именно их.

Имя (идентификатор) может начинаться с латинской буквы (в Python 3 -- буквы любого алфавита в Юникоде, например, кириллицы) любого регистра или подчёркивания, после чего в имени можно использовать и цифры. В качестве имени нельзя использовать ключевые слова (их список можно узнать по import keyword; print (keyword.kwlist)) и нежелательно переопределять встроенные имена. Имена, начинающиеся с символа подчёркивания, имеют специальное значение.

В каждой точке программы интерпретатор имеет доступ к трём пространствам имён (то есть отображениям имён в объекты): локальному, глобальному и встроенному.

Области видимости имён могут быть вложенными друг в друга (внутри определяемой функции видны имена из окружающего блока кода). На практике с областями видимости и связыванием имён связано несколько правил «хорошего тона», о которых можно подробнее узнать из документации.

Дизайн языка Python построен вокруг объектно-ориентированной модели программирования. Реализация ООП в Python является элегантной, мощной и хорошо продуманной, но вместе с тем достаточно специфической по сравнению с другими объектно-ориентированными языками.

Возможности и особенности.

1. Классы являются одновременно объектами со всеми ниже приведёнными возможностями.

2. Наследование, в том числе множественное.

3. Полиморфизм (все функции виртуальные).

4. Инкапсуляция (два уровня -- общедоступные и скрытые методы и поля). Особенность -- скрытые члены доступны для использования и помечены как скрытые лишь особыми именами.

5. Специальные методы, управляющие жизненным циклом объекта: конструкторы, деструкторы, распределители памяти.

6. Перегрузка операторов (всех, кроме is, '.', '=' и символьных логических).

7. Свойства (имитация поля с помощью функций).

8. Управление доступом к полям (эмуляция полей и методов, частичный доступ, и т.п.).

9. Методы для управления наиболее распространёнными операциями (истинностное значение, len(), глубокое копирование, сериализация, итерация по объекту)

10. Метапрограммирование (управление созданием классов, триггеры на создание классов, и др.)

11. Полная интроспекция

12. Классовые и статические методы, классовые поля

13. Классы, вложенные в функции и классы

Python поддерживает парадигму функционального программирования, в частности:

· функция является объектом;

· функции высших порядков;

· рекурсия;

· развитая обработка списков (списочные выражения, операции над последовательностями, итераторы);

· аналог замыканий;

· частичное применение функции;

· возможность реализации других средств на самом языке (например, карринг).

Программное обеспечение (приложение или библиотека) на Python оформляется в виде модулей, которые в свою очередь могут быть собраны в пакеты. Модули могут располагаться как в каталогах, так и в ZIP-архивах. Модули могут быть двух типов по своему происхождению: модули, написанные на «чистом» Python, и модули расширения (extension modules), написанные на других языках программирования. Например, в стандартной библиотеке есть «чистый» модуль pickle и его аналог на Си: cPickle. Модуль оформляется в виде отдельного файла, а пакет -- в виде отдельного каталога. Подключение модуля к программе осуществляется оператором import. После импорта модуль представлен отдельным объектом, дающим доступ к пространству имён модуля. В ходе выполнения программы модуль можно перезагрузить функцией reload().

Обработка исключений поддерживается в Python посредством операторов try, except, else, finally, raise, образующих блок обработки исключения. программный защита предохранитель электрический цепь

Совместное использование else, except и finally стало возможно только начиная с Python 2.5. Информация о текущем исключении всегда доступна через sys.exc_info(). Кроме значения исключения, Python также сохраняет состояние стека вплоть до точки возбуждения исключения -- так называемый traceback.

В отличие от компилируемых языков программирования, в Python использование исключения не приводит к значительным накладным расходам (а зачастую даже позволяет ускорить исполнение программ) и очень широко используется. Исключения согласуются с философией Python (10-й пункт «дзена Python» -- «Ошибки никогда не должны умалчиваться») и являются одним из средств поддержки «утиной типизации».

В программах на Python широко используются итераторы. Цикл for может работать как с последовательностью, так и с итератором. Все коллекции, как правило, предоставляют итератор. Объекты определённого пользователем класса тоже могут быть итераторами. Подробнее об итераторах можно узнать в разделе о функциональном программировании. Модуль itertools стандартной библиотеки содержит много полезных функций для работы с итераторами.

Одной из интересных возможностей языка являются генераторы -- функции, сохраняющие внутреннее состояние: значения локальных переменных и текущую инструкцию. Генераторы могут использоваться как итераторы для структур данных и для ленивых вычислений.

При вызове генератора функция немедленно возвращает объект-итератор, который хранит текущую точку исполнения и состояние локальных переменных функции. При запросе следующего значения (посредством метода next(), неявно вызываемого в цикле for() генератор продолжает исполнение функции от предыдущей точки останова до следующего оператора yield или return.

В Python 2.4 появились генераторные выражения -- выражения, дающие в результате генератор. Генераторные выражения позволяют сэкономить память там, где иначе требовалось бы использовать список с промежуточными результатами.

Стандартная библиотека:

Богатая стандартная библиотека является одной из привлекательных сторон Python. Здесь имеются средства для работы со многими сетевыми протоколами и форматами Интернета, например, модули для написания HTTP-серверов и клиентов, для разбора и создания почтовых сообщений, для работы с XML и т. п. Набор модулей для работы с операционной системой позволяет писать кроссплатформенные приложения. Существуют модули для работы с регулярными выражениями, текстовыми кодировками, мультимедийными форматами, криптографическими протоколами, архивами, сериализации данных, поддержка юнит-тестирования и др.

Модули расширения и программные интерфейсы:

Помимо стандартной библиотеки существует множество библиотек, предоставляющих интерфейс ко всем системным вызовам на разных платформах; в частности, на платформе Win32 поддерживаются все вызовы Win32 API, а также COM в объёме не меньшем, чем у Visual Basic или Delphi. Количество прикладных библиотек для Python в самых разных областях без преувеличения огромно (веб, базы данных, обработка изображений, обработка текста, численные методы, приложения операционной системы и т.д.).

Для Python принята спецификация программного интерфейса к базам данных DB-API 2 и разработаны соответствующие этой спецификации пакеты для доступа к различным СУБД: Oracle, MySQL, PostgreSQL, Sybase, Firebird (Interbase), Informix, Microsoft SQL Server и SQLite. На платформе Windows доступ к БД возможен через ADO (ADOdb). Коммерческий пакет mxODBC для доступа к СУБД через ODBC для платформ Windows и UNIX разработан eGenix. Для Python написано много ORM (SQLObject, SQLAlchemy, Dejavu, Django), выполнены программные каркасы для разработки веб-приложений (Django, Pylons, Pyramid).

Библиотека NumPy для работы с многомерными массивами позволяет достичь производительности научных расчётов, сравнимой со специализированными пакетами. SciPy использует NumPy и предоставляет доступ к обширному спектру математических алгоритмов (матричная алгебра -- BLAS уровней 1--3, LAPACK, БПФ…). Numarray специально разработан для операций с большими объёмами научных данных.

WSGI -- интерфейс шлюза с веб-сервером (Python Web Server Gateway Interface).

Python предоставляет простой и удобный программный интерфейс C API для написания собственных модулей на языках Си и C++. Такой инструмент как SWIG позволяет почти автоматически получать привязки для использования C/C++ библиотек в коде на Python. Возможности этого и других инструментов варьируются от автоматической генерации (C/C++/Fortran)-Python интерфейсов по специальным файлам (SWIG, pyste, SIP, pyfort), до предоставления более удобных API (boost::python, CXX, Pyhrol и др.). Инструмент стандартной библиотеки ctypes позволяет программам Python напрямую обращаться к динамическим библиотекам/DLL, написанным на Си. Существуют модули, позволяющие встраивать код на С/C++ прямо в исходные файлы Python, создавая расширения «на лету» (pyinline, weave).

Другой подход состоит во встраивании интерпретатора Python в приложения. Python легко встраивается в программы на Java, C/C++, OCaml. Взаимодействие Python-приложений с другими системами возможно также с помощью CORBA, XML-RPC, SOAP, COM.

С помощью проекта Cython возможна трансляция программ, написанных на языках Python и Pyrex (англ.) в код на языке Си, с последующей компиляцией в машинный код. Cython используется для упрощения написания Python-библиотек, при его использовании отмечается ускорение кода и уменьшение накладных расходов.

Экспериментальный проект Shedskin предполагает создание компилятора для трансформации неявно типизированных Python программ в оптимизированный С++ код. Начиная с версии 0.22 Shedskin позволяет компилировать отдельные функции в модули расширений.

Python и подавляющее большинство библиотек к нему бесплатны и поставляются в исходных кодах. Более того, в отличие от многих открытых систем, лицензия никак не ограничивает использование Python в коммерческих разработках и не налагает никаких обязательств кроме указания авторских прав.

Одним из каналов распространения и обновления пакетов для Python является PyPI (англ. Python Package Index).

Контроль типов и перегрузка функций:

Существуют модули, позволяющие контролировать типы параметров функций на этапе исполнения, например, typecheck или method signature checking decorators. Необязательная декларация типов для параметров функции добавлена в Python 3, интерпретатор при этом не проверяет типы, а только добавляет соответствующую информацию к метаданным функции для последующего использования этой информации модулями расширений.

Перегрузка функций реализована различными сторонними библиотеками, в том числе PEAK. Непринятые планы по поддержке перегрузки в Python3000 были частично реализованы в библиотеке overloading-lib.

Возможности:

Основные изменения, внесённые в версии 3.0.

· Синтаксическая возможность для аннотации параметров и результата функций (например, для передачи информации о типе или документирования).

· Полный переход на unicode для строк.

· Введение нового типа «неизменяемые байты» и типа «изменяемый буфер». Оба необходимы для представления бинарных данных.

· Новая подсистема ввода-вывода (модуль io), имеющая отдельные представления для бинарных и текстовых данных.

· Абстрактные классы, абстрактные методы (доступно уже в 2.6).

· Иерархия типов для чисел.

· Выражения для словарей и множеств {k: v for k, v in a_dict} и {el1, el2, el3} (по аналогии со списковыми выражениями). Эта возможность была также добавлена в Python 2.7

· Изменения print из встроенного выражения во встроенную функцию. Это позволит модулям делать изменения, подстраиваясь под разное использование функции, а также упростит код. В Python 2.7 эта возможность активируется вводом from __future__ import print_function.

· Перемещение reduce (но не map или filter) из встроенного пространства в модуль functools (использование reduce существенно менее читабельно по сравнению с циклом).

· Удаление некоторых устаревших возможностей, поддерживаемых в ветке 2.x для совместимости, в частности: классы старого стиля, целочисленное деление с обрезанием результата как поведение по умолчанию, строковые исключения, неявный относительный импорт, оператор exec и т.п.

· Реорганизация стандартной библиотеки.

· Новый синтаксис для метаклассов.

Изменён синтаксис присваиваний. Стало возможным, например, присваивание a, *rest, b = range(5). С другой стороны, формальные параметры функций вроде def foo(a, (b, c)) более недопустимы.

5. Программный код