3.1 Опис структури задач, що реалізуються в рамках проектування автомобільної низькочастотної акустичної системи

Структуру досліджуваної задачі можна описати через послідовність етапів її виконання. Для цього використовується методології функціонального моделювання та графічні нотації, які призначені для формалізації та опису процесів, які виконуються в ході роботи бізнес-логіки задачі моделювання. У даному випадку представимо функціональну структуру задачі проектування автомобільної акустичної низькочастотної системи, використовуючи нотацію IDEF0, а також потім декомпозуючи її в діаграму стандарту DFD.

Модель IDEF0 завжди починається з представлення системи як єдиного цілого - одного функціонального блоку з інтерфейсними дугами, що тягнуться за межі даної області. Така діаграма з одним функціональним блоком називається контекстної діаграмою, і позначається ідентифікатором "А-0"

У процесі декомпозиції, функціональний блок, який в контекстній діаграмі відображає систему як єдине ціле, піддається деталізації на іншій діаграмі. Отримана діаграма другого рівня містить функціональні блоки, що відображають головні підфункції основної частини контекстної діаграми і називається дочірньою (Child diagram) по відношенню до неї (кожен з таких блоків, що належать дочірньої діаграмі, відповідно називається дочірнім блоком - Child Box). У свою чергу, функціональний блок називається батьківським блоком по відношенню до дочірньої діаграми (Parent Box), а діаграма, до якої він належить - батьківською діаграмою (Parent Diagram). Кожна з підфункцій дочірньої діаграми може бути далі деталізована шляхом аналогічної декомпозиції відповідного їй функціонального блоку. Важливо відзначити, що в при кожній наступній декомпозиції функціонального блоку вже нові інтерфейсні дуги, що входять у цей блок, або виходять з нього фіксуються на дочірній діаграмі. Цим досягається структурна цілісність IDEF0-моделі.

DFD (Data Flow Diagram) - діаграма потоків даних. Це графічне представлення шляху інформації в інформаційній системі чи моделі. Діаграма потоків даних також може використовуватись для представлення обробки даних (структурна розробка). Діаграми потоків даних містять чотири типи графічних елементів: процеси, що представляють собою трансформацію даних в рамках системи, що описується, репозиторії (сховище даних), зовнішні по відношенню до системи сутності та потоки даних між елементами трьох попередніх типів.

Загальний вигляд контекстної діаграми процесу показано на рисунку 3.1, а його характеристики наведено в таблиці 3.1:

Рис. 3.1. Контекстна діаграма процесу проектування автомобільної акустичної низькочастотної системи.

Таблиця 3.1.

Опис основних елементів контекстної діаграми процесу проектування автомобільної акустичної низькочастотної системи

Далі проведемо декомпозицію до першого рівня, де детально описано процес проектування автомобільної акустичної системи. Результати представлено на рисунку 3.2, а відповідний опис складових робіт наведено в таблиці 3.2:

Рис.3.2. Декомпозиція процесу проектування автомобільної низькочастотної акустичної системи.

Таблиця 3.2.

Опис робіт першого рівня декомпозиції діаграми

Зв'язки діаграми декомпозиції першого рівня описано в таблиці 3.3:

Таблиця 3.3.

Опис зв'язків між роботами діаграми декомпозиції

Далі більш детально можна декомпозувати процес проектування автомобільної низькочастотної акустично системи. Для цього оберемо стандарт DFD. Результат показано на рисунку 3.3:

Рис. 3.3. Декомпозиція другого рівня з використанням діаграми потоку даних

Опис структурних частин діаграми наведено в таблиці 3.4:

Таблиця 3.4.

Опис структурних частин діаграми декомпозиції

У результаті визначено складові частини цього процесу і відображено їх взаємозв'язок через діаграми опису взаємозв'язків їх компонентів.

3.2 Математична постановка задач ІТ проектування автомобільної низькочастотної акустичної системи

Для проектування та виготовлення корпусу сабвуфера необхідні наступні параметри для розрахунку:

– Fs - частота резонансу у відкритому просторі, Гц;

– Qts - повна добротність динамічної головки;

– Qms - механічна добротність;

– Qes - електрична добротність;

– Vas - еквівалентний об'єм, л;

– Sd - ефективна випромінююча поверхню дифузора, м².

Для визначення повної електромеханічної добротності (Qts) гучномовця знаходимо U_F1, _F2 за наступною формулою:

де, U_min - мінімальне значення вольтметра;

U_max - значення вольтметра на резонансній частоті;

Правильність розрахунків перевіряється наступною формулою:

Механічна добротність (Qms) розраховується за наступною формулою:

Під вхідною інформацією розуміється вся інформація, необхідна для вирішення завдання і розташована на різних носіях: первинних документах, машинних носіях, в пам'яті персонального комп'ютера. З цією метою складаються перелік вхідної інформації і склад реквізитів кожного виду вхідної інформації, розташування реквізитів вхідної інформації, опис полів (реквізитів) вхідних документів.

В результаті аналізу предметної області виявлено, що робота з вхідною інформацією по більшій частині пов'язана з доповненням і зміною бази даних, яка була створена при проектуванні інформаційної системи. Дані в базу заносяться на підставі первинних документів.

При проектуванні низькочастотної акустичної системи на першому етапі необхідно вибрати тип динаміку. Для отримання результату визначається модель автомобіля, тип кузова, музичні смаки власника автомобіля, а також визначається місто для розташування сабвуфера.

Отже, вхідними даними для проектування автомобільної низькочастотної акустичної системи є наступні дані:

– модель автомобіля;

– тип кузова;

– музичні смаки власника автомобіля;

– місто для розташування сабвуфера.

Найбільший інтерес представляє вихідна інформація, формована за даними, що зберігаються у відповідних інформаційних масивах баз даних. Вихідна інформація формується:

- автоматично, як результат виконання конкретної функціональної задачі;

- за запитом користувачів. При цьому зміст і вид вихідного документа визначається змістом запиту.

Фізичною формою подання вихідних документів може бути екранна, документована (на паперовому носії) або у вигляді кодованого пакету даних в телекомунікаційній системі.

Зовнішня форма представлення вихідних документів визначається постановками та алгоритмами комплексів функціональних завдань. При цьому вихідні дані представляються у вигляді, зручному для сприйняття з урахуванням вимог ергономіки і інженерної психологи.

Вихідною інформацією у даної системи є:

– модель динаміка;

– модель корпуса сабвуфера;

– документація по проектуванню сабвуфера.

4.3 Аналіз нормативно-довідникової інформації

4.4 Розробка систем класифікації та кодування

У проекті відповідно до предметної області були створені наступні сутності:

4.6. Розробка логічної моделі бази даних

– задаються розміри полів;

– визначаються первинні ключі та вторинні індекси.

Доступ до БД здійснюється за допомогою механізму псевдонімів (aliases), який забезпечує роботу з БД незалежно від се дійсного місця розташування: на локальному диску або на сервері.

Рис.4.7. Фізична структура бази даних.

Розділ 5. РОЗРОБКА ПРОГРАМНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ІНФОРМАЦІЙНОЇ ТЕХНОЛОГІЇ ПРОЕКТУВАННЯ АВТОМОБІЛЬНОЇ НИЗЬКОЧАСТОТНОЇ АКУСТИЧНОЇ СИСТЕМИ

5.1 Специфікація програмного комплексу

5.1.1 Аналіз варіантів створення програмного комплексу

Інформаційна система повинна бути заснована на програмно-технологічному рішенні, адекватному за своїми функціональними і технологічним особливостям складу і масштабом. Вона повинна дозволити досягти в результаті її проектування та впровадження очікуваного результату з запланованим рівнем витрат тимчасових і фінансових ресурсів.

Процес вибору програмно-апаратних засобів інформаційної системи є досить складним і багатофакторним, так як:

– необхідно зробити вибір не тільки для вирішення поточних питань, але й на перспективу;

– не обходимо проаналізувати і зіставити функціональні та технологічні особливості корпоративного програмного забезпечення, а також комплексу послуг постачальників рішень по великій кількості різних критеріїв;

– вендори (постачальники програмних рішень) будучи зацікавленими в просуванні конкретного рішення, прикрашають дійсність;

– необхідно володіти достатнім досвідом проведення аналізу і вибору засобів реалізації інформаційної системи і необхідним для цього знанням ринку.

При реалізації проекту аналізу ринку ІС і вибору засобів реалізації ІС, необхідно грунтується на цілях, які повинні бути досягнуті по завершенні проекту створення ІС, які зазвичай виражаються в ефекті, одержуваному за рахунок підвищення керованості компанії, зниження втрат і непродуктивних витрат, збільшення прибутку, підвищення ефективності системи управління та бізнесу в цілому.

На поточний момент існує безліч програм, корисних для розробки і створення автомобільної акустики. Більша частина з них відноситься до розрахунку низькочастотних гучномовців (сабвуферів).

Одними з найпоширеніших програм створення автомобільної низькочастотних акустики є JBL SPEAKERSHOP та WinISD 0.44. Також для розрахунку сабвуферів існує багато інших програм, таких як Blaubox, Pro Alpha, WinSpeakerz, Perfect Box 4.5, WinISD 0.44 і ін.

Незважаючи на багатофункціональність існуючих розробок автомобільної низькочастотних акустики власна розробка є найбільш ефективною. Програма дозволяє проводити автоматичний підбір моделей динаміків, що задовольняють наперед заданим умовам. Також програма дозволяє за мінімальних параметрів конструювати корпус сабвуферу.

5.1.2 Обґрунтування вибору засобів програмування

При виборі засобів програмування необхідно грунтуватися на цілях, які повинні бути досягнуті по завершенні проекту автоматизації, які зазвичай виражаються в ефекті, одержуваному за рахунок підвищення керованості компанії, зниження втрат і непродуктивних витрат, збільшення прибутку, підвищення ефективності системи управління та бізнесу в цілому. Засоби розробки програмного забезпечення - спеціальне розроблене в рамках автоматизації програмне забезпечення, що реалізують розроблені моделі різного ступеня адекватності, що відображають функціонування реального об'єкта; а також програмне забезпечення загального призначення, призначене для вирішення типових завдань обробки інформації.

Вимоги, яким має задовольняти проектований програмний засіб:

– надійність, оскільки при експлуатації ІС важлива її безперебійна робота;

– ефективність, так як на основі вихідних даних ІС приймаються управлінські рішення;

– зрозумілість користувачу;

– захист інформації;

– модифікованості, що викликано планами на подальше розширення всієї ІС в цілому;

– мобільність;

– масштабованість;

– мінімізація витрат на супровід та підтримку.

Крім того, вимоги, що пред'являються до програм і додатків, з точки зору кінцевих користувачів, наступні:

- комп'ютерні програми, що входять до складу системи, повинні задовольняти вимогам, що пред'являються до людино-машинного інтерфейсу;

- в додатках автоматизованої системи повинен бути реалізований стандартний інтерфейс (стандартний вигляд вікон, меню і панелей інструментів, можливості налаштування параметрів середовища);

- при роботі з додатком інформація повинна бути захищена від некоректних дій користувача.

Інструментальний програмний засіб вибирається на основі обраної та обгрунтованої методології та стратегії автоматизації задачі.

В даний час широко використовуються мови програмування високого рівня, такі як: Delphi, C + +, Pascal, а також СУБД на основі мов SQL, QBE. Вибір мови програмування повинен бути заснований на виборі типу використовуваної бази даних (СКБД).

СУБД дозволяє задати типи даних і способи їх зберігання. Також можна визначити умови, які СУБД буде використовувати для забезпечення правильності введення даних. Можна задати відносини між сукупностями даних (таблиці) і покласти на СУБД забезпечення сумісності і цілісності даних.

В основі систем швидкої розробки (RAD-систем, Rapid Application Development - середовище швидкої розробки додатків) лежить технологія візуального проектування і подієвого програмування, суть якого полягає в тому, що середовище розробки бере на себе більшу частину рутинної роботи, залишаючи програмісту роботу по конструюванню діалогових вікон і функцій обробки подій.

Delphi - це середовище швидкої розробки, в якій в якості мови програмування використовується мова Delphi. Мова Delphi - строго типізована об'єктно-орієнтована мова, в основі якої лежить Object Pascal. Потужність і гнучкість мови програмування Delphi - безумовне достоїнство Delphi, що відрізняє цю середу від інших інструментів RAD. Система Delphi відома як найефективніший засіб розробки додатків баз даних, тобто програм, що обслуговують електронні сховища інформації. Це визначається за трьома обставинами:

1. Високопродуктивність доступу до даних різного формату (Borland Database Engine, BDE).

2. Наявність численних компонентів і технологій, орієнтованих на цю сферу застосування.

3. Поставка разом з Delphi компактного, потужного і простого в адмініструванні сервера баз даних InterBase.

4. Численні компоненти, що підтримують розробку додатків баз даних, забезпечують обслуговування самих різних завдань, таких як вибірка і сортування даних, їх наочне уявлення, зміна і публікація даних у вигляді звітів (документів) або HTML-сторінок в Інтернеті і т.д.

5. До складу пакету включені різноманітні утиліти, що забезпечують роботу з базами даних, XML-документами, створення довідкової системи, вирішення інших завдань.

Обґрунтуванням вибору засобів програмування є наступне: Delphi - оптимальний інструмент для створення додатків для баз даних тому що підтримує технологію візуальної розробки, яка дозволяє істотно скоротити час розробки (знизити вартість, відповідно), при збереженні хорошої якості і надійності програмного продукту. Delphi - надійний інструмент розробки, якість якого доведено безліччю реалізованих і впроваджених програмних продуктів промислового масштабу.

Дана система була обрана за кількома критеріями. По-перше, дана система програмування за довгі роки використання зарекомендувала себе як найбільш зручна, надійна і гнучка система у сфері розробки додатків. По-друге, Borland Delphi має широкі можливості по проектуванню додатків різної складності, надає розробникові зручні засоби створення методів обробки інформації. По-третє, ця система підтримує широкий спектр технологій, що застосовуються як для доступу до даних, так і для організації взаємодії створюваної програми з іншими об'єктами операційної системи Windows. Крім того, Object Pascal, є структурованим мовою програмування, що значно спрощує розробку подібних додатків.

Для вирішення поставленого завдання була обрана середовище розробки Delphi з міркувань мінімізації часу розробки і, отже, зниження витрат, при збереженні хорошої якості і надійності програмного продукту. Недоліки: розмір програмного коду, зниження швидкості роботи системи (у порівнянні з "невізульними" методами розробки). Але в рамках нашої задачі ці недоліки неістотні. Головне достоїнство: швидке створення віконного інтерфейсу користувача при достатньому рівні надійності і швидкодії системи.

База даних - це сукупність відомостей про реальні об'єкти, процеси, події або явища, що відносяться до певної теми або завдання, організована таким чином, щоб забезпечити зручне представлення цієї сукупності, як в цілому, так і будь-який її частини.

В даний час серед розробників баз даних (БД) великою популярністю користується реляційна СУБД Access, що входить до складу пакету Microsoft Office. Дружній інтерфейс і простота настройки, ефективні засоби створення таблиць, форм, запитів, інтеграція з іншими додатками пакета, засоби організації роботи з базами даних і захист інформації - ось далеко не повний перелік переваг цього додатка.

Microsoft Access надає максимальну свободу при завданні типу даних, наприклад: текст, числові дані, дата, час, грошові значення, гіперпосилання, малюнки, звук, документи, електронні таблиці. Можна задати також формати зберігання (довжина рядка, точність представлення чисел і дати) і представлення даних для виводу на екран або друк.

Так як Access є сучасним додатком Windows, в розпорядженні опиняються всі можливості DDE (Dynamic Data Exchange - Динамічний обмін даними) і технології ActiveX. DDE дозволяє виконувати функції і проводити обмін даними між Access і будь-яким іншим підтримуючим DDE додатком Windows. В Access можна використовувати макроси або процедури Microsoft Visual Basic для динамічного обміну даними з іншими додатками. Технологія ActiveX є більш досконалою технологією Microsoft, яка дозволяє встановлювати зв'язки з об'єктами іншої програми або впроваджувати об'єкти в базу даних Access. Це можуть бути малюнки, діаграми, електронні таблиці або документи з інших додатків Windows, що підтримують технологію ActiveX.

Microsoft Access сприймає безліч найрізноманітніших форматів даних, включаючи файлові структури інших СУБД. Можна здійснювати імпорт і експорт даних з текстових файлів або електронних таблиць. Також Access може працювати з найбільш популярними БД, що підтримують стандарт ODBC (Open Database Connectivity - Відкритий доступ до даних), включаючи Microsoft SQL Server.

Реляційна СУБД надає різноманітні засоби для роботи з даними. Можна проводити пошук будь-якої складності, як в окремій таблиці, так і в декількох зв'язаних таблицях або файлах або за допомогою однієї команди оновлювати вміст окремого поля або декількох записів. Для читання і зміни даних можна створити процедури, що використовують функції СУБД. У багатьох системах є широкі можливості для введення даних і генерації звітів.

В Access для обробки даних таблиць використовується потужна мова SQL (Structured Query Language - структурований мова запитів). Вона дозволяє визначити підмножину даних з однієї або декількох таблиць, необхідних для вирішення конкретного завдання. При будь-якій обробці даних з декількох таблиць Access використовує одного разу задані зв'язки між таблицями. Access надає простий, і в той же час багатий можливостями засіб графічної побудови запиту - запит за зразком забезпечує завдання даних, необхідних для вирішення деякої задачі. Використовуючи для виділення і переміщення елементів на екрані стандартні прийоми роботи з мишею в Windows і кілька клавіш на клавіатурі, буквально за секунду можна побудувати досить складний запит.

Для вирішення поставленого завдання слід вибрати базу даних Microsoft Access. Для доступу до бази даних Borland Database Engine і ODBC в додатках Delphi використовується технологія Microsoft ActiveX Data Objects (ADO). Технологія ADO базується на можливостях СОМ, а саме інтерфейсів OLE DB. OLE DB являє собою інтерфейс системного рівня, що забезпечує доступ до різних джерел даних, ізолюючи додаток від виду джерела. ADO являє собою високорівневий програмний інтерфейс для доступу до OLE DB-інтерфейсам. ADO містить набір об'єктів, використовуваних для з'єднання з джерелом даних, для читання, додавання, видалення та модифікації даних.