Реалізація програмного додатку для аналізу процесів RC-колах в середовищі Borland Delphi

Міністерство освіти і науки України

Львівський національний університет імені Івана Франка

Факультет електроніки

 

 

 

Кафедра радіофізики

 

 

 

 

КУРСОВА РОБОТА

 

з курсу “ОБ’ЄКТНО-ОРІЄНТОВАНЕ ПРОГРАМУВАННЯ”

 

на тему: “Реалізація програмного додатку для аналізу процесів RC-колах в середовищі Borland Delphi”

 

 

 

 

Виконала ст. 2 курсу гр. ФЕІ-21   _______Кушнір І.І. (дата)

Наукові керівники      _________ас.        Карбовник І.Д.     (дата) _________доц. Ковальчук М.Г. (дата)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Львів 2010

Оглавление

 

 

АНОТАЦІЯ

У роботі проведено дослідження алгоритму Явного методу Ейлера для аналізу процесів в RC-колах. Реалізовано введення параметрів кола у головному вікні програми.  Алгоритм реалізовано в середовищі Delphi 7 і результатами є побудова графіків напруги та струму від часу.

Зроблено висновки про ефективність алгоритму Явного методу Ейлера.

 

Summary

The paper annotation has analyzed the algorithm explicit Euler method for analyzing processes in the RC-circuits. Input parameters implemented range in the main window. The algorithm implemented in the Delphi 7 and results are plotting voltage and current from time to time. The conclusions about the effectiveness of the algorithm explicit Euler method has made.

 

ВСТУП

Припускаю, що ви поки ще не чули цієї назви. Хоча, бути може, й  чули. Delphi - це грецьке місто, де жив  дельфійський оракул. І цим ім'ям був названий новий програмний продукт  із феноменальними характеристиками.

Потрібно відзначити, що до моменту виходу продукту обстановка навколо компанії Borland складалася не кращим для неї чином. Подейкували про можливий перепродаж компанії, курс акцій компанії нестримно котився вниз. Зараз вже можна без жодних сумнівів стверджувати, що період труднощів позаду. Крім Delphi, у Borland з'явилися і інші чудові продукти, так само, як і Delphi, що грунтуються на нових, що з'явилися недавно у компанії Borland, технологіях. Я маю на увазі нові BDE 2.0, BC 4.5, Paradox for Windows 5.0, dBase for Windows 5.0, BC 2.0 for OS / 2.

Об'єктно-орієнтоване  програмування (ООП) зародилося в мовах  програмування Паскаль, Ада, С. До появи  ООП технологія створення комп'ютерних  програм базувалася на процедурному програмуванні, в якому основою  програм були функції і процедури, тобто дії. Створена таким чином комп'ютерна програма відрізнялася чітким алгоритмом роботи - послідовністю дій для досягнення поставленої мети.  
РОЗРОБКА WINDOWS ДОДАТКІВ В СЕРЕДОВИЩІ BORLAND DELPHI.

Borland Delphi [5]- це об’єктно-орієнтоване середовище візуального програмування (RAD - Rapid Application Development). Delphi призначено для прискореної розробки високопродуктивних 32-бітних програм, які можуть працювати в середовищі Windows або Linux. При цьому Delphi дозволяє звести до мінімуму об’єм програмного коду, який вводиться вручну. В склад Delphi входять засоби, необхідні для розробки, тестування та встановлення програм, включаючи велику за обсягом бібліотеку компонентів (VCL - Visual Components Library), засоби візуального проектування, шаблони програм і форм. Середовище проектування Delphi є відкритою системою і дозволяє використовувати як компоненти VCL, так і компоненти від сторонніх розробників, або власні компоненти. Також, сильною стороною Delphi є можливість використання функцій WinAPI.

Зовнішній вигляд середовища програмування Delphi відрізняється від багатьох інших Windows-додатків. Наприклад, Borland Pascal for Windows 7.0, Borland C++ 4.0, Word for Windows, та інші. Це все так звані MDI додатки. MDI (Multiple Document Interface) - визначає особливий спосіб управління декількох дочірніх вікон усередині одного великого вікна. Середовище Delphi зроблене за іншим стандартом - Single Document Interface (SDI), і складається з декількох окремо розташованих вікон. Це було зроблено через те, що SDI близький до тієї моделі додатків, що використовується в Windows.

В системі Delphi використовується спеціалізована версія мови програмування  Паскаль, що постійно вдосконалюється; вона називається Delphi (в ранішніх варіантах  системи Delphi вона називалась Object Pascal - "Об’єктний Паскаль"). Ця версія включає набір розширень, орієнтованих тільки на застосування в рамках середовища Delphi і призначених для прискореного створювання програм.

Середовище Delphi  являє  собою інтегровану оболонку розробника, в яку входить набір спеціалізованих програм, які відповідають за різні етапи створення готової програми. Основні вікна системи Delphi наступні: інспектор об’єктів, провідник, проектувальник форм, вікно редактора. Вихідний текст програми готується в середовищі Delphi за допомогою вбудованого редактора вихідних текстів. Цей редактор спеціалізований. Він відрізняється гнучкими можливостями кольорового виділення різних елементів тексту програми (ключових слів, назв, операцій, чисел і рядків) і надає можливість швидкого вводу конструкцій, які часто зустрічаються.

1. Проектування візуального інтерфейсу

 

Середовище Delphi [5] ¾ це складний механізм, що забезпечує високоефективну роботу програміста (іноді її називають ІСР - Інтегроване Середовище Розробника). Візуально вона реалізується декількома одночасно розкритими на екрані вікнами. Вікна можуть переміщатися по екрані, частково чи цілком перекриваючи один одного, що звичайно викликає в користувача, що звик до відносного «строгості» середовища текстового процесора Word чи табличного процесора Excel, відчуття деякого дискомфорту. Кожне вікно несе в собі деяку функціональність, тобто призначено для вирішення визначених задач.

При запуску Delphi 7, на комп’ютері можна побачити головне  вікно (Рис. 1):

1 – в верхній частині  екрана розміщене головне меню, яке забеспечує доступ до команд середовища програмування; головне меню міститься в так званому головному вікні, котре має заголовок: Delphi 7 – Project 1;

2 – в головному  вікні містяться панелі інструментів, які дозволяють швидко виконувати часто використовувані команди головного меню;

 

 

Рис.1. Головне вікно Delphi 7.

3 – в правій нижній  частині головного вікна міститься  Палітра Компонентів, що вміщає  великий вибір об’єктів, котрі  можна добавляти в форму; саме  компоненти являються засобами  створення програм в середовищі Delphi;

4 – на середині  екрану знаходиться вікно форми  з заголовком Form 1, яке використовується  для розміщення компонентів Delphi;

5 – вікно редактора  коду, що містить код програми, по замовчуванню має заголовок  Unit 1.pas і призначено для створення і редагування коду програми;

6 – вікно Інспектору  Об’єктів (Object Inspector) дозволяє змінювати  властивості (характеристики) компонентів;

7 – вікно Дерева  Об’єктів (Object TreeView), являється нововведенням,  що появилося в Delphi 7; в цьому вікні відображаються компоненти, розміщені на формі, модулі даних або фреймі, а також логічні відношення, що існують між ними, наприклад відношення батьківський-дочірній.

Будь-яка програма в Delphi складається з файлу проекту (файл із розширенням dpr) і одного чи декількох модулів (файли з розширеннями pas). Кожний з таких файлів описує програмну одиницю Object Pascal.

Є, звичайно, і інші важливі  складові Delphi, на зразок палітри інструментів, системного меню і багато інших, потрібних  Вам для точної настройки програми і середовища програмування.

Дизайнер Форм у Delphi[1] настільки інтуїтивно зрозумілий і простий у використанні, що створення візуального інтерфейсу перетворюється в дитячу гру. Дизайнер Форм спочатку складається з одного порожнього вікна, що Ви заповнюєте всілякими об'єктами, обраними на Палітрі Компонент.

 

          Незважаючи на всю важливість  Дизайнера Форм, місцем, де програмісти  проводять основний час є Редактор.

 

 

 

Палітра Компонент дозволяє Вам вибрати потрібні об'єкти для розміщення їх на Дизайнері Форм. Для використання Палітри Компонент просто перший раз клацніть мишкою на один з об'єктів і потім другий раз - на Дизайнері Форм. Обраний Вами об'єкт з'явиться на вікні і ним можна маніпулювати за допомогою миші.

Палітра Компонент використовує посторінкове групування об'єктів. Внизу  Палітри знаходиться набір закладок - Standard, Additional, Dialogs і т.д. Якщо Ви клацнете мишею на одну з закладок, то Ви можете перейти на наступну сторінку Палітри Компонент. Принцип розбиття на сторінки широко використовується в середовищі програмування Delphi і його легко можна використовувати у своїй програмі. (На сторінці Additional є компоненти для організації сторінок із закладками зверху і знизу).

Нехай Ви вміщуєте компонент TEdit на форму; Ви можете рухати його з  місця на місце. Ви також можете використовувати  межу, промальовану навколо об'єкта для зміни його розмірів. Більшістю  інших компонент можна маніпулювати так само. Однак, невидимі під час виконання програми компоненти (типу TMenu або TDataBase) не змінюють своєї форми.

Зліва від Дизайнера  Форм Ви можете бачити Інспектор Об'єктів (Рис.4). Помітьте, що інформація в Інспекторі Об'єктів міняється в залежності від об'єкта, обраного на формі. Важливо зрозуміти, що кожен компонент є справжнім об'єктом і Ви можете змінювати його вигляд і поведінку за допомогою Інспектора Об'єктів.

Інспектор Об'єктів складається  з двох сторінок, кожну з яких можна використати для визначення поведінки даного компонента. Перша сторінка – це список властивостей, друга - список подій. Якщо потрібно змінити що-небудь, зв'язане з визначеним компонентом, то Ви звичайно робите це в Інспекторі Об'єктів. Наприклад, Ви можете змінити ім'я і розмір компонента TLabel змінюючи властивості Caption, Left, Top, Heigh і Width.

Ви можете використовувати  закладки внизу Інспектора Об'єктів  для перемикання між сторінками властивостей і подій.

Сторінка подій зв'язана  з Редактором; якщо Ви двічі клацнете мишкою на праву сторону якого-небудь пункту, то відповідній даній події код автоматично запишеться в Редактор, сам Редактор негайно отримає відповідь, і Ви відразу ж маєте можливість додати код для обробки даної події.

Рис.5. Головне вікно Довідника

Остання важлива частина  середовища Delphi – Довідник. Для доступу  до цього інструмента треба просто вибрати в системному меню пункт Help і потім Contents. На екрані з’явиться  Довідник.

2. Компілятор у машинний код

Компілятор, убудований у Delphi, забезпечує високу продуктивність, необхідну для побудови додатків в архітектурі “клієнт-сервер”. Цей компілятор у даний час є найшвидшим у світі, його швидкість компіляції складає понад 120 тисяч рядків у хвилину на комп'ютері 486DX33. Він пропонує легкість розробки і швидкий час перевірки готового програмного блоку, характерного для мов четвертого покоління (4GL) і в той же час забезпечує якість коду, характерного для компілятора 3GL.  Крім того, Delphi забезпечує швидку розробку без необхідності писати вставки на Сі чи ручного написання коду (хоча це можливо).

У процесі побудови додатка розроблювач  вибирає з палітри компонентів  готові компоненти як художник, що робить великі мазки кистю. Ще до компіляції він бачить результати своєї роботи - після підключення до джерела даних їх можна бачити відображеними на формі, можна переміщатися за даними, представляти їх у тім чи іншому виді. У цьому змісті проектування в Delphi мало чим відрізняється від проектування в інтерпретуючій середовищі, однак після виконання компіляції ми одержуємо код, що виповнюється в 10-20 разів швидше, ніж те ж саме, зроблене за допомогою інтерпретатора. Крім того, компілятор компілятору ворожнеча, у Delphi компіляція виробляється безпосередньо в рідний машинний код, у той час як існують компілятори, що перетворюють програму в так називаний p-код, що потім інтерпретується віртуальною p-машиною. Це не може не позначитися на фактичній швидкодії готового додатка.

Основний нахил моделі в Delphi робиться на максимальному невикористанні коду. Це дозволяє розроблювачам будувати додатка дуже швидко з заздалегідь підготовлених об'єктів, а також дає їм можливість створювати свої власні об'єкти для середовища Delphi. Ніяких обмежень по типах об'єктів, що можуть створювати розроблювачі, не існує. Дійсно, усі в Delphi написане на ньому ж, тому розроблювачі мають доступ до тих же об'єктам і інструментам, що використовувалися для створення середовища розробки. У результаті немає ніякої різниці між об'єктами, що поставляються Borland чи третіми фірмами, і об'єктами, що ви можете створити.

У стандартне постачання Delphi входять  основні об'єкти, що утворять удало  підібрану ієрархію з 270 базових  класів. Для початку - непогано. Але  якщо виникне необхідність у рішенні  якоїсь специфічної проблеми на Delphi, порада, перш ніж спробувати починати вирішувати проблему “з нуля”, переглянути список вільно розповсюджуваних чи комерційних компонентів, розроблених третіми фірмами, кількість цих фірм у даний час перевищує число 250, хоча, можливо, я не про усіх знаю. Скептики, можливо, не повірять мені, коли я скажу, що на Delphi можна однаково добре писати як додатка до корпоративних баз даних, так і, приміром, ігрові програми. Проте, це так. Багато в чому це порозумівається тим, що традиційно в середовищі Windows було достатньо складно реалізовувати користувацький інтерфейс. Саме розробка інтерфейсу в Delphi є самою простою задачею для програміста.

Середовище Delphi містить у собі повний набір візуальних інструментів для  швидкісної розробки додатків (RAD - rapid application development), що підтримує розробку користувацького інтерфейсу і підключення до корпоративних баз даних. VCL ¾ бібліотека візуальних компонентів, містить у собі стандартні об'єкти побудови користувацького інтерфейсу, об'єкти керування даними, графічні об'єкти, об'єкти мультимедіа, діалоги й об'єкти керування файлами, керування DDE і OLE. Єдине, що можна поставити за провину Delphi, це те, що готових компонент, що поставляються Borland, могло б бути і більше. Однак, розробки інших фірм, а також вільно розповсюджувані програмістами freeware-компоненти вже заповнили цей недолік.

3. Призначення Delphi

У першу чергу Delphi призначений  для професіоналів-розроблювачів  корпоративних інформаційних систем[1]. Може бути, тут варто пояснити, що конкретно мається на увазі. Не секрет, що деякі вдалі продукти, призначені для швидкісної розробки додатків (RAD - rapid application development) прекрасно працюють при виготовленні досить простих додатків, однак, розроблювач зіштовхується з непередбаченими складностями, коли намагається зробити щось дійсно складне. Буває, що в продукті розкриваються властиві йому обмеження тільки з плином деякого часу. Delphi такі обмеження не притаманні. Гарний доказ тому ¾ це той факт, що сам Delphi розроблено на Delphi. Можете робити висновки. Однак Delphi призначений не тільки для програмістів-професіоналів. Я читав в електронній конференції зовсім несподівані для мене листи, де вчителі, лікарі, викладачі вузів, бізнесмени, усі ті, хто використовують комп'ютер з чисто прикладною метою, розповідали про те, що придбали Delphi for Windows для того, щоб швидко вирішити якісь свої задачі, не залучаючи для цього програмістів з боку. У більшості випадків їм це вдається. Разючий факт ¾ журнал Visual Basic Magazine присудив свою премію Delphi for Windows.