2025-2026学年浙教版高中信息技术必修二知识清单

必修2 知识清单 一．信息技术 信息技术是指获取、传输、存储、加工和表达信息的各种技术总和 信息技术从以计算机为核心到以互联网为核心，再到以数据为核心。 二．信息系统 信息系统是指由硬件软件设施、通信网络、数据和用户构成的人机交互系统。 信息系统是一个输入数据、加工处理、产生信息的系统。 1．信息系统的组成5要素 信息系统由硬件、软件、数据、通信网络和用户这五个关键要素组成。这些要素组合起来共同完成信息的输入、处理、输出和存储等活动。 (1)硬件 信息系统中的硬件包含计算机硬件、移动终端硬件和通信网络设备等。计算机硬件主要由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成。 ①运算器和控制器负责信息的处理。 ②存储器用于信息的存储，如硬盘、闪存等。 ③输入设备负责信息的采集，包括键盘、鼠标、扫描仪和各种传感器等。 ④输出设备则包括显示器、打印机等。 (2)软件 信息系统中的软件包括：系统软件和应用软件。 ①系统软件是指控制和协调计算机及外部设备，支持软件开发和运行的软件，有计算机操作系统、各种计算机语言编译或解释软件等。 ②应用软件是为了某种特定用途而开发的软件，可以满足不同领域、不同问题的应用需求，如办公软件、工具软件、管理软件等。信息系统借助应用软件对信息进行采集、处理、输出和存储。 (3)数据 ①有组织的数据是信息系统的重要资源。 ②数据经过加工处理之后，才能成为信息，而信息又需要经过数字化转变成数据才能存储和传输。 ③在信息系统中，数据一般存储在数据库里。 ④信息系统中往往具有数据挖掘与分析的功能。 (4)通信网络 通信网络是指用于通信的信息发送、接收、转换和传输的设施，如无线、有线、光纤、卫星数据通信设施以及电话、电报、传真、电视等设备。早期的信息系统往往是单机版的，现在绝大多数信息系统都是借助公共或者专用的网络，实现远程协作。 (5)用户 信息系统中的用户范围很广 xx是用户 √ 用户是xx等√ 2、信息系统的功能 (1)数据收集和输入功能：把数据收集并记录下来，整理成信息系统要求的格式和形式。 (2)数据存储功能 (3)数据传输功能：从一个系统传送到另一个系统，或者从一个部门传送到另一个部门，即数据通信。 (4)数据加工处理功能：从简单的查询、排序、合并、计算一直到复杂的模型的仿真、优化计算、统计分析、预测决策等。 (5)数据输出功能：以不同的形式和格式向不同的通信端口输出。 (6)数据查询功能：可以进行单项查询、组合查询和模糊查询。查询功能既可以实现本地信息的查询，也可以通过网络系统实现远程信息的查询。 3、信息系统应用分类 (1)按系统的规模可分为简单系统、复杂系统。 (2)按技术发展的阶段可分为数据处理系统、管理信息系统、决策信息系统等 ①数据处理系统：是信息系统的初级阶段，主要用于处理日常交易数据，产生各种报表。 ②管理信息系统:具有统一规划的数据库，信息高度集中，供各类用户共享。 ③决策信息系统:以交互的方式，支持决策者解决半结构化的决策问题。 4、信息系统在社会应用中的优势 (1)规范工作流程，提高工作效率； (2)跨越时空限制，服务随时随处； (3)基于数据分析，支持科学决策； (4)便捷保存数据，利于共享追踪。 5、信息系统的局限性 （1）对外部环境有依赖性 对外部环境的依赖是其最大的局限性。如：停电 断网 硬件故障 （2）本身有安全隐患 用户的误操作、软件的故障、病毒的感染、黑客的入侵、个人信息泄露之类 （3）技术门槛可能加剧数字鸿沟 受经济条件、居住环境、教育程度等因素 如老年人 三、计算机硬件 计算机硬件主要由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部件组成。 在主机中最重要的部件是主板，它将计算机中的各个部件紧密连接在一起 1．中央处理器(CPU) (1)CPU由运算器和控制器组成。 (2)CPU的性能指标包括时钟频率(主频)、字长、核心数量和高速缓存。 计算机一般采用CPU的主频来描述运算速度，主频越高，运算速度越快。 (3)CPU在单位时间内能一次处理的二进制数的位数称为字长，字长越长，处理数据的能力越强，速度也越快，现在的计算机有32位和64位的处理器。 (4)CPU的核心数量就是CPU的内核数量。例，一个CPU上有2个独立的CPU核心单元组，就称为双核处理器。 2．存储器 存储器是计算机系统内最主要的“记忆"部件，存储器按功能可分为主存储器(也称内存储器)，辅助存储器(外存)和高速缓冲存储器。 (1)内存是计算机硬件的一个重要部件，通常分为只读存储器( Read－Only Memory，简称ROM )和随机存取存储器( Random Access Memory，简称RAM)。两者之间最大的区别是在关闭电源后，RAM中的信息会丢失，而ROM中的信息仍然会保留。 (2)计算机常用的外存有硬盘和闪存盘等。 3．输入设备和输出设备 (1)常用的输入设备有键盘和鼠标 (2)常用的输出设备有显示器和打印机，主要功能是将计算机处理的结果以人们能接受的信息形式输出。 (3)兼具输入输出功能的，主要有声卡、网卡、光盘驱动器等。声卡的功能是将声音在数字信号和模拟信号间进行转换，网卡是计算机与网线之间的接口，光盘驱动器是计算机用来读写光盘内容的设备。 四、计算机的工作原理 1．目前的大多数计算机采用“存储程序式"体系结构，“存储程序式"的计算机内部采用二进制来表示指令和数据。 2．计算机处理信息的一般步骤为输入、处理(运算与控制)、存储和输出。 五、计算机软件 软件是指在计算机上运行的程序及其数据和文档的总和。 没有主机等硬件，软件是无法存在的，没有软件的计算机也是不能工作的。没有安装任何软件的计算机被称为裸机。 1．系统软件 系统软件是指控制和协调计算机及外部设备，支持应用软件开发和运行的软件，负责管理计算机系统中各种独立的硬件，使得它们可以协调工作。 (1)操作系统是最重要的系统软件。 (2)操作系统(OS)是管理计算机硬件与软件资源的计算机程序，操作系统提供一个让用户与系统交互的操作界面。 (3)目前常用的计算机操作系统有Windows、Mac OS、Linux、Unix 等。 2. 应用软件 应用软件是为了某种特定用途而开发的软件，可以满足用户不同领域、不同问题的应用需求，如办公软件、工具软件、娱乐软件、管理软件等等。 六、移动终端 移动终端也叫移动通信终端，是指可以在移动中使用的计算机设备，包括智能手机、笔记本电脑、平板电脑、POS机、车载智能终端和可穿戴设备等。 移动终端同普通计算机一样，也是由硬件和软件组成。 1．移动终端的硬件 移动终端的中央处理器CPU是整个设备的控制中枢系统和逻辑控制中心，通过运行存储器内的软件及调用存储器内的数据库，实现语音处理、输入输出控制等。 2． 移动终端的软件 硬件普遍采用计算机经典的体系结构，软件也分为系统软件和应用软件。 (1)系统软件：移动终端的操作系统主要有Android、ios 、Windows系统等。 (2)应用软件：APP是为了完善某些移动终端(智能手机平板电脑等)原始系统的不足，提供更为丰富的应用体验的移动应用软件。 3．移动终端的工作原理和2特性 跟计算机一样，包括输入、输出、存储、运算与控制五个部分，其工作原理与计算机基本相同。 移动终端的“智能性":在硬件上主要基于传感器的植入。 移动终端的“移动性" 4．手机的性能指标 影响智能手机的主要性能指标有CPU、存储容量和屏幕分辨率等。 (1)CPU：CPU是手机的核心部件之一，直接关系到手机运行的快慢。手机CPU有单核、双核、四核、八核等，一般情况下核心数量越多性能越好。 (2)RAM：类似于计算机中的“内存条"，越大越好，目前大小在GB级别。多任务处理、复制和粘贴、运行大型游戏程序等非常依赖RAM。 (3)ROM：类似于计算机中的“硬盘"，采用静态内存，越大越好，目前大小在GB级别。 (4)屏幕：手机屏幕的大小、分辨率直接关系到显示的效果。屏幕越大、分辨率越高、显示颜色越多，画面效果越好。 七、传感器 1.常见的传感器 2.传感器信息的获取 信息系统要从传感器获取信息，可以采用多种通信方式，如无线网络、蓝牙、串口(COM接口)等。 传统的计算机一般没有传感器的接口，需要借助其他具备传感器接口的智能终端来实现信息的获取。而计算机和智能终端的通信一般采用COM接口或通过USB接口模拟COM接口来实现。 八、射频识别技术 1．射频识别概述 (1)射频识别又称无线射频识别( Radio Frequency Identification，简称RFID)，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无须在特定目标与识别系统之间建立机械或光学接触。从信息采集的角度来看，射频识别技术也属于传感器技术。 (2)所谓射频(Radio Frequency，简称RF)是指具有远距离传播能力的高频电磁波。 (3)射频识别的过程：实际上是一种无线传输，发射端(RFID标签)向接收端(RFID读写器)发送特定的射频信号，接收端(RFID读写器)接收到射频信号后，对发射端(RFID标签)对象的标识信息进行解码，然后将相关信息输到信息系统中以供处理。 (4)射频识别技术的应用 ①无源RFID产品如公交卡、食堂餐卡、银行卡、宾馆门禁卡、第二代居民身份证等。 ②NFC技术由RFID演变而来，是一种短距(运行于10厘米距离内)高频( 13.56MHz )的无线电技术。 2．射频识别的两大元素 两大基本元素：发射端——RFID标签(也称电子标签)，接收端——RFID读写器。 (1)发射端——RFID标签(也称电子标签) ①电子标签由芯片与天线(线圈)组成，每个标签具有唯一的电子编码。 ②电子标签按能量供给方式分为：有源标签和无源标签。 有源电子标签也称主动式标签，其工作的能量由电池提供，能够主动向读写器发送射频信号。例如：车钥匙，ETC 无源电子标签也称为被动式标签，其本身没有电源，依靠从读写器的电磁波中获得能量，激活标签中的芯片，芯片产生电磁波发送给读写器。无源电子标签具有价格便宜的优势，但其工作距离、存储容量等受到能量来源的限制。 按工作频率分为：低频(LF)、高频(HG)、超高频(UHF)和微波频段(MW)。 (2)接收端——RFID读写器 RFID读写器又称为“RFID阅读器"，即通过射频识别信号自动识别目标对象并获取相关数据，无须人工干预，可识别高速运动物体，并可同时识别多个RFID标签，操作快捷方便。 9、 网络 网络将信息系统的各类软、硬件设施连接在一起，从而使信息能在系统中被发送、接收和传输 1．网络功能。 (1)数据通信功能：网络系统最基本的功能。 (2)资源共享功能:所有的软件、硬件、数据资源等能被网络中的所有用户共同使用。 (3)分布处理功能 分布式处理是指将不同地点或具有不同功能或拥有不同数据的多台计算机通过通信网络连接起来，并在控制系统的统一管理控制下，协调地完成大规模信息处理任务。 2．网络的分类 (一)计算机网络 计算机网络按网络的覆盖范围进行分类，可以分为三类：局域网、城域网和广域网。 (二)移动通信网络 移动通信是移动设备(如手机、平板电脑或其他便携式工具)之间或移动设备与固定设备之间的通信，其实质就是利用无线电波来传递信息。 (三)广播电视网络 也称为混合光纤同轴网络(Hybrid Fiber Coaxial，简称HFC)，是利用有线电视铺设的同轴电缆和光缆为传输物理链路所构成的混合网络。它具有频带宽、容量大、功能多、成本低、抗干扰能力强、支持多种业务等优势。 3．网络的组成与构建 (一)网页的传输过程 1．URL(网址)组成： 网络协议 服务器地址 文件名 http:// www.gov.cn / index.htm 2．网页的传输过程 若服务器处于同一局域网，不需要经过网关；若服务器处于不同的局域网，则本地计算机先将信息发送到默认网关，然后由网关通过网络线路将信息发送至服务器所在网关，最终与服务器建立连接并发送请求，请求获取服务器上的某一文件。 (二)网络的组成 1．计算机系统 根据计算机系统在网络中的用途可分为服务器和终端两类。 服务器负责数据处理和网络控制，并构成网络的主要资源。 终端是用户进行网络操作、实现人机对话的工具。它可以是PC机、笔记本电脑，也可以是手机、平板电脑等移动设备。 2．数据通信系统 ①主要由传输介质和网络互连设备等组成。 ②传输介质是传输数据信号的物理通道，用于连接网络中的各种设备。 ※有线传输介质有双绞线、同轴电缆、光缆等； ※无线传输介质有无线电微波信号、红外信号等。 ③网络互连设备用于实现网络中各计算机之间的连接、网与网之间的互联等功能，主要包括调制解调器( Modem)、路由器( Router)和交换机( Switch)等。 3．网络软件和网络协议 (1)网络软件 网络软件一般包括网络操作系统、通信软件以及管理和服务软件等。其常见的计算机网络操作系统有UNIX、Windows Server和Linux等。 (2)网络协议 网络协议是实现网络不同终端、不同网络之间相互识别和正确通信的一组标准及规则，它是计算机网络正常工作的基础。在Internet上传送信息至少通过三层协议： ①网际协议(Internet Protocol)，它负责将信息从一个地方传送到另一个地方。 ②传输控制协议(Transmission Control Protocol)，它管理被传送内容的完整性。 ③应用程序协议(Application Protocol)，作为对通过网络应用程序发出的一个请求的应答，它将传输的信息转换成人类能识别的内容。 (三)网络的构建 网络的构建是通过数据通信系统将不同地理位置的计算机系统连接起来，并在网络软件和网络协议的协调管理下工作。 1．确定网络结构，连接网络设备 树形网络是一种分层结构，其特点是易于扩展和隔离故障。 2．互联网的接入 要将整个局域网接入互联网，必须通过路由器将局域网的私有地址转化为公有地址。 路由器连接因特网的方式对于个人用户来说一般都使用PPPoE_上网连接方式(即拨号上网)，只要在路由器的WAN口设置中输入PPPoE用户名和密码即可。网络地址转换功能一般默认是自动开启的。 3．有线终端设备接入局域网 终端设备接入路由器都需要一个与路由器处于相同网段的IP地址。 路由器、交换机及服务器等设备设置静态地址，为了便于访问和管理。 动态地址：为了避免烦琐的设置，PC机、网络电视机顶盒及数字摄像头等设备访问和管理使用，则路由器必须开启DHCP服务。 4．移动设备接入局域网 要将移动设备接入到局域网，就必须开启路由器的无线网络功能。 5．网络连通性测试：打开浏览器网页看是否能上网 十、网络应用开发概述 1．客户端/服务器架构(C/S架构) (1)客户端主要完成用户的具体业务，如人机交互、数据的输入与输出等。 (2)服务器端则主要提供数据管理、数据共享、系统维护和并发控制等。 2．浏览器/服务器架构(B/S 架构) 它是对C/S架构改进后产生的一种软件系统体系结构。 客户端无须专门的应用程序，用户工作界面通过浏览器来实现，应用程序基本上都集中于服务器端。 3．C/S架构与B/S 架构的比较 架构类型 C/S架构 B/S架构 安装 需要安装客户端 只需要浏览器 开发维护成本 需要同时开发、维护客户端和服务器端，开发维护成本较高 只需要开发升级维护服务器端即可，客户端为通用浏览器，开发维护成本较低 本机负载和压力 客户端安装在本地，负责和用户交互，部分系统功能在客户端实现，服务器负载较小 浏览器只负责显示，数据的统计、分析等功能主要在Web服务器完成，服务器负载较大 安全性 主要运行于局域网，用户需要安装客户端，用户群体固定，安全性较高 运行于互联网，使用人数较多，安全性较低 三、编写网络应用程序 编写网络应用程序首先要确定相应的Web应用框架，在Python中常用的Web应用框架有Flask、Django及Tornado，其中Flask Web框架非常精简，属于小型框架。 from flask import Flask #1．导入框架模块。 app=Flask(__name__) #2．创建应用实例。 @ app.route(＂/＂)　　　　　　#3．编写路由和视图函数。 def index(): #视图函数名：index return '这是我的第一个网页程序！' if __name__=="__main__"：4．启动Web应用。其代码如下： app.run( ) 四、调试发布 Flask框架调试模式、日志文件调试、邮件调试。 [2301 真题详解]若传感器的编号id为1,湿度值h为60提交数据到Web服务器的URL为http://192.168.1.6:5000/toserv?h=60&id=1,则服务器端应用实例app中与该URL关联的路由设置语句是@app.route(' ')。 【答案】：/toserv [2306 真题详解]小华基于Falsk Web框架编写服务器端的程序,部分代码如下。编写完成后,若要通过浏览器获取视图函数index()返回的页面,则应访问的URL是http:// _。 #导入Falsk框架模块及其他相关模块,代码略 app=Flask(_name_) @app.route('/") def index(): #从数据库读取温度和湿度数据,并返回页面,代码略 #服务器其他功能,代码略 if_name_=='_main'_: app.run(host='192.168.1.108',port=5000) 【答案】：192.168.1.108：5000/ 或 192.168.1.108：5000 【典例1】服务器端程序采用Flask Web框架开发，部分代码如下： #导入模块，代码略 @app.route("/view") def hello()： #从数据库中查询历史数据并显示在网页，代码略 @app.route("/input"，methods=["GET"]) def insert()： #将传感器编号等数据存入数据库，代码略 if_name_=="_main_"： app.run(host="192.168.1.158"，port=8080) 若要查看历史数据，应在浏览器地址栏中输入URL为http:// 。 【答案】：192.168.1.158：8080/view [注]写URL(网址)一定要结合路由 【典例2】该系统服务器端程序采用Flask Web框架编写，服务器的IP地址是192.168.1.100，端口是8000，部分功能页面规划如下表所示。 序号 访问地址 功能说明 1 /look?d=20251104 查看某日的历史数据 2 /input?t=27&s=600 提交传感器数据 某监测点智能终端的IP地址是192.168.1.1，若该监测点某次采集到的温度t为27，光照数据s为600，则该监测点将数据提交到服务器的URL为http：// 【答案】：192.168.1.100：8000/input?t=27&s=600 十一．信息系统安全 1.个人信息及其保护 个人信息可以分为个人敏感信息和个人一般信息。个人敏感信息包括身份证号码、手机号码、政治观点、基因、指纹等。 个人信息泄露的渠道：个人信息注册时无意泄露；网上交流时被恶意窃取等。 2.身份认证与安全 (1)身份认证 身份认证是用户在进入系统或访问受限数据资源时，系统对用户身份的鉴别过程。根据身份认证的发展情况和认证技术的不同可以将身份认证的方法大致分为以下三类： ①用户名＋口令的认证技术：优点是操作简单、成本低、速度快，主要包括静态口令和动态口令。 ②依靠生物特征识别的认证技术：优点是防伪性能好、随时随地可用。 ③USB_Key认证技术：采用软硬件相结合，一次一密的认证模式。解决了安全性与易用性之间的矛盾。 (2)访问控制 身份认证要解决的问题是用户是否有权限进入系统使用数据资源，而访问控制要解决的问题是用户对数据操作的权限（如读取、写入、执行、删除、追加等存取方式）。 系统管理员通过对用户账号权限大小的设置来管理数据的安全，目的是保证访问系统资源的用户是合法的， 不同权限的用户所拥有的数据范围不一样。 3.病毒概述 (1)计算机病毒是指人为编制的具有破坏计算机功能或者毁坏数据，影响计算机系统的使用，并能自我复制的一组计算机指令或者程序代码。它具有传染性、寄生性、隐蔽性、潜伏性、破坏性、可触发性等特征。 (2)手机病毒具有计算机病毒的特征，是一种手机程序，如Cabir蠕虫病毒。 (3)病毒的危害：计算机感染病毒后，会造成系统运行速度减慢、系统经常无故发生死机、文件长度发生变化、计算机存储的容量异常减少等问题；手机感染病毒后，通常会出现背景光不停闪烁、持续发出警告声、屏幕上显示乱码信息、按键操作失效等问题。 (4)病毒防治：坚持以预防为主、查杀为辅的原则，正确地使用计算机、手机等设备。 ①常见的病毒防治措施：安装并开启防火墙；安装应用系统补丁；安装防病毒软件；经常对系统和重要的数据进行备份。 4．漏洞及其防护 (1)漏洞是指一个系统存在的弱点或缺陷，应用软件中的漏洞远远多于操作系统中的漏洞，特别是Web应用系统中的漏洞。 (2)后门是漏洞中的一种，是有些程序编写人员为了方便进行某些调试和测试而预留的一些特权。 (3)根据黑客利用漏洞攻击的行为， 可以采用下列措施从技术上加以防护： ①使用防火墙(Firewall)来防止外部网络对内部网络的未经授权访问。 ②经常使用安全监测与扫描工具来发现安全漏洞及薄弱环节，加强内部网络与系统的安全防护性能和抗破坏能力。 ③经常备份系统，以便在被攻击后能及时修复系统，将损失减少到最低程度。 (4)防火墙技术 防火墙一般是由硬件和软件组合而成的复杂系统，也可以只是软件系统。 防火墙是在外部网络和内部网络之间、公共网络与专用网络之间构造的一道安全保护屏障，用来在两个网络之间实施存取控制策略，从而保护内部网络免受非法用户的入侵。 十二．数据加密与安全 1.密码与密钥 ①口令：登录系统时需要输入的密码，用于认证用户身份。 ②密码：密码通常是指按特定编码规则，对通信双方的数据信息进行从明文到密文变换的一种技术方法。 ③密钥：是指在密码算法中引进的控制参数，对一个算法采用不同的参数值，其解密结果就不同。加密算法中的控制参数称加密密钥，解密算法中的控制参数称解密密钥。 ④密码系统：包括明文、密文、密钥和密码算法四个方面。 原有的信息称为明文(Plaintext，简称P)；明文经过加密变换后的形式称为密文(Ciphertext，简称C)；由明文变为密文的过程称为加密(Enciphering，简称E), 通常由加密算法来实现；由密文还原成明文的过程称为解密(Deciphering，简称D), 通常由解密算法来实现。 常见的加密函数形式： C=EK1(P)；常见的解密函数形式： P=DK2(C) 2.简单加密算法 ①替代加密法：将明文中的每个位置的字符用其他字符替代。 ②换位密码法：将明文中的字符位置通过一定的规则重新排列。 ③简单异或法：将明文与密钥进行异或运算，解密则是对密文用同一密钥进行异或运算。 3.对称与非对称密码体制 根据加密密钥(通常记为Ke)和解密密钥(通常记为Kd)的关系，密码体制可以分为两种。若一种加密方法Ke=Kd，则称为对称密码体制或单钥密码体制。若一种加密方法Ke≠Kd，则称为非对称密码体制或双钥密码体制。 13． 信息系统搭建 1．搭建信息系统的前期准备 需求分析、可行性分析、开发模式的选择、概要设计、详细设计等。 (1)需求分析 ①目标期待：搭建一个信息系统是为了解决某个问题，但用户提出的问题通常不是从技术角度来表述的，需要技术人员与用户确认。 ②功能需求：功能需求根据对用户的重要程度分为核心需求、拓展需求、创新需求。 ③性能需求：信息系统的性能需求，主要包括存储容量、运行时间、传输速度和安全保密等性能指标。 ④资源和环境需求：信息系统运行时需要的资源和环境要求具体体现在硬件、软件和使用方面。 ⑤用户界面需求：用户界面的友好性是用户能方便、有效、愉悦地使用该系统的关键之一。 ⑥可扩展性需求：系统技术本身的可扩展性和业务应用的可扩展性。 (2)可行性分析 ①技术：考查在现有技术条件下是否可能实现系统的搭建，如存储要求、速度要求、通信要求等。 ②经济：对搭建信息系统所需的费用和效益进行评估，要力争费用可行、投入产出合理。 ③社会意义：主要针对要在社会环境中工作的信息系统，考察各种社会因素对它们所起的制约作用。 (3)开发模式的选择 搭建信息系统一般采用B/S模式或C/S模式。 (4)概要设计 概要设计主要包括模块结构设计、系统物理配置和数据库管理系统选择三大部分。 ①模块结构设计：划分系统模块；确定模块功能；决定模块间的调用关系；制定模块间的接口，即数据传递。 ②系统物理配置：硬件设备配置、应用软件的选择和通信网络的选择和设计等。 ③数据库管理系统选择：主要考虑数据库的性能、数据的类型、数据库管理系统平台和安全保密性能等。 (5)详细设计 信息系统详细设计的主要任务是在系统概要设计的指导下，对系统组成部分进行详细、具体的物理设计，主要包括：输入设计、输出设计、人机界面设计、数据库设计、代码设计、安全设计等。 ①输入设计：主要包括输入数据内容的确定、输入方式与设备的选择、输入数据的正确性校验等。 ②输出设计：包括确定输出内容、选择输出设备和介质、确定输出格式等方面。 ③人机界面设计：遵循友好、美观、简洁、统一的原则。 ④数据库设计：根据数据字典和数据存储要求，确定数据库的结构。信息系统的数据流转、数据交换的格式，都需要在这个环节进行确定。数据格式的选择是否合理，将直接影响数据交换的工作效率，以及数据挖掘、分析功能的实现。 ⑤代码设计：实现系统代码编写规则、编码设计和代码维护设计等。 ⑥安全设计：为确保信息系统的运行安全和数据保密，提出安全设计方案。 2．搭建信息系统 信息系统的搭建主要包括硬件搭建和软件模块选择或编写两方面。 (1)硬件搭建 硬件是信息系统建立的基础。一个信息系统，其硬件组成主要包括服务器、网络设备、传感设备、智能终端等。 ①服务器：为信息系统中的用户提供各种服务，如应用程序的处理、访问数据库管理系统、打印服务等。根据系统开发模式、数据存储的需要配置服务器，比如考虑服务器的CPU、内存等参数。 ②网络设备：在信息系统中，通过网络来完成数据的传递。网络设备主要包括交换机、路由器、网卡、双绞线、光缆等。 ③传感设备和智能终端：传感设备是信息系统中重要的输入设备，也称传感器，主要负责检测。智能终端包括输入、处理、存储和输出四个部分，主要输出加工后的数据。 (2)软件开发 ①数据管理设计 A．数据采集：数据采集是利用一种或多种装置，从系统外部采集数据并输入系统内部一个接口的过程。 B．数据传输：数据采集好后，通过传输介质传送到服务器进行加工处理和存储。常见的传输介质分为有线和无线两种。 C．数据存储：文件、数据库、云存储是数据存储的常见方式。 D．数据呈现：把分析结果用最容易理解和最美观的方式展现出来。 ②程序编写 信息系统中的软件开发涉及服务器端程序和客户端程序。 3．完善信息系统 (1)信息系统测试包括软件测试、硬件测试和网络测试。 ①软件测试：一般包括正确性证明、静态测试和动态测试三种方法。 1)正确性证明测试只能发现程序错误，但不能证明程序无错。正确性证明是通过数学技术来确定软件是否正确。正确性证明技术目前还处于初级阶段，但对未来的软件可能产生深远影响。 2)静态测试。静态测试是指采用人工检测和计算机辅助分析的手段对程序进行检测，不实际运行程序，主要对程序的编程格式和结构等方面进行评估。 3)动态测试：直接在客户端或服务器端上运行程序，从多角度观察程序运行时的行为，发现其中的错误。具体做法是运行被测的程序，输入相应的测试数据，检查实际输出结果和预期结果是否相符。 ②硬件测试：初验测试主要有配置检测、外观检查、硬件运行检测等。 ③网络测试：如果搭建的信息系统是基于网络的，需要选购网络设备并进行初验测试。初验测试主要有配置检测、外观检查、运行测试、网络连通测试等。 【“室内环境实时监测系统 ”的系统测试】 搭建好“室内环境实时监测系统”后，检验其是否正常运行，这就需要进行系统测试，如数据采集是否准确，传输是否畅通，结果是否可靠等。开发者要根据系统的工作流程一 步一步地进行测试。 1. 数据采集工作流程。智能终端采集传感器信息，通过计算机端的程序传送到Web服 务器，并保存到数据库，如图4.3.1所示。 2. 服务器发现传感器数据大于或者小于预设的阈值，启动警报命令，发送邮件给指定邮箱，并反馈给计算机客户端，通过串口指挥智能终端启动执行器，如图4.3.2所示。 (2)文档编写 ①信息系统的文档，是系统建设过程的原始资料，是系统出现故障后维护人员的指南。文档不仅包括应用软件开发过程中产生的文档，还包括硬件采购和网络设计中形成的文档。 ②按信息系统的阶段不同，可以分为：系统规划阶段的文档、系统分析阶段的文档、系统设计阶段的文档、系统实施阶段的文档、系统运行与维护阶段的文档。 ③按文档不同的服务目的可分为三类：用户文档、开发文档与管理文档。用户文档主要是为用户服务的，开发文档主要是为开发人员服务 的，管理文档主要是为项目管理人员服务的。 4.SQLite数据库 SQLite是一个轻量级数据库，是一种嵌入式数据库，本质上是一个文件。一个数据库由多张数据表组成。 (1) 常见的SQL命令 ①连接SQLite数据库 如conn=sqlite3.connect('test.db') 这行代码用于连接到一个现有的数据库“test.db”。如果数据库不存在，将新创建一个数据库，最后返回一个数据库对象。 ②创建数据表 create table数据表名(字段1数据类型，字段2数据类型…) 例：create table students ( name text, area text, id int) 这行代码用于创建一个名为“students”的SQLite表，该表中包括三个字段name(文本型)，area(文本型)，id(整型) ③插入记录 insert into数据表名(字段名1，字段名2，…) values(字段值1，字段值2，…) 例：插入字段id和name的值分别为“1”和“jack”的记录： insert into student(id，name) values(1，'jack') ④查询记录 select字段名from数据表名where字段名=字段值 例：查询并显示数据表student中的所有记录：select*from student　　　 ⑤删除记录 delete from数据表名where字段名=字段值 例：删除student表中字段id=1的所有记录：delete from student where id=1 (2)连接数据库的基本步骤：创建连接→获取游标→执行SQL语句→处理数据→关闭游标→关闭连接。 十四.室内环境实时监测系统的程序编写 1.系统结构示意图 2.服务器端程序 服务器端程序基于Python的Flask Web框架编写，采用模板功能，以index.html为模板。网站框架示意图如图4.2.5所示，假设服务器的IP地址为：192.168.0.101，Web服务的端口为8080。网站功能页面规划如表4.2.4所示。 Web服务器代码：基于Python的Web应用框架Flask编写。下面的代码中提供了默认主页和获取传感器数据的功能。 #导入相关模块，代码略 DATABASE = 'data/data.db' # 数据库文件名：data.db app = Flask(__name__) @app.route("/") def hello(): db = sqlite3.connect(DATABASE) #连接数据库 cur = db.cursor() #从senorlog数据表获取传感器编号为1的数据 cur.execute("SELECT * FROM sensorlog WHERE sensorid=1") data = cur.fetchall() cur.close() db.close() temp1 = data[-1] temp = temp1[2] return render_template('vews.html', data=data,temp=temp) #返回到浏览器的vews.html模板显示 #增加数据到数据库 @app.route("/input",methods=['GET']) def add_data(): #视图函数名：add_data() sensorid = int(request.args.get('id')) #获取网址中id对应的参数值 sensorvalue = float(request.args.get('val')) #获取网址中val对应的参数值 nowtime = datetime.datetime.now().strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S') #时间格式转换 db = sqlite3.connect(DATABASE) cur = db.cursor() #将智能终端提交过来的数据存储到数据表 sensoelog中 cur.execute("INSERT INTO sensorlog(sensorid,sensorvalue,updatetime) VALUES(%d,%f,'%s')" %(sensorid,sensorvalue,nowtime)) db.commit() cur.execute("SELECT * FROM sensorlist where sensorid = %d"% sensorid) rv = cur.fetchall() #获取sensorlist数据表中传感器编号为sensorid的所有数据 cur.close() db.close() maxrv = rv[0][2];minrv = rv[0][3] #获取事先存好的报警阈值 if sensorvalue > maxrv or sensorvalue < minrv: #服务器判断是否在设置的阈值范围内 return '1' #返回给智能终端 操作执行器 要和后面智能终端代码结合看是打开关闭执行器 else: return '0' #返回给智能终端 操作执行器 if __name__ == "__main__": app.run(host="0.0.0.0", port=8080,) 3. 智能终端程序 micro:bit程序代码实现。micro:bit先通过串口配置Wi-Fi模块，然后采集温度传感器数值，拼接为一个URL地址，如http://192.168.0.101:8080/input?id=1&val=22.5。每隔5秒钟访问这个URL一次，若返回为1，则让蜂鸣器发出声音。 from microbit import * import Obloq IP = "192.168.0.101" #Web服务器的地址 PORT = "8080" #Web服务器的端口 SSID = "jf" #Wi-Fi的SSID PASSWORD = "pkq88888" #Wi-Fi的密码 uart.init(baudrate=9600, bits=8, parity=None, stop=1, tx=pin2, rx=pin1) while Obloq.connectWifi(SSID,PASSWORD,10000) != True: #智能终端连接WIFI display.show(".") #连接WiFi不成功显示. display.scroll(Obloq.ifconfig()) Obloq.httpSet(IP,PORT) while True: temp = round((pin0.read_analog()/1024)*3000/10.24,1) #温度传感器接在pin0引脚 errno,resp = Obloq.get("input?id=1&val="+str(temp),10000) if errno == 200: #表示200成功提交数据到服务器 display.show(str(resp)) if resp == '1': pin8.write_digital(1) #蜂鸣器(执行器)接在pin8引脚 数字1表示开启执行器 else: pin8.write_digital(0) #数字0表示开启执行器 else: display.show(str(errno)) sleep(1000*5) 第 1 页 共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 传感器 功能实现 光线传感器 可以自动调节屏幕背光的亮度 距离传感器 可以检测手机是否贴在耳朵上正在打电话，以便自动调暗屏幕达到省电的目的 重力传感器 可以实现手机横竖屏智能切换、拍照照片朝向切换 加速度传感器 可以实现计步功能，智能手环中的加速度传感器，除了实现计步功能外，通过特定的算法，还可以监测用户的睡眠状况 指纹传感器 可以实现加密、解锁、电子支付等功能 霍尔传感器 可以实现翻盖自动解锁、合盖自动锁屏等功能 磁场传感器 除了可以制作电子指南针以外，还可用于制作电子金属探测器 光学心率传感器 可用于检测用户的心率 皮电反应传感器 可以更准确地监测用户的运动状态 种类 简称 范围 特征 局域网 LAN 几十米到几千米 一个部门、单位或学校 城域网 MAN 几十千米到上百千米 城市。城域网基本上是一种大型的局域网，通常使用与局域网相似的技术 广域网 WAN 几十千米到几万千米 一个国家或国际间 移动通信技术 数据传输速率 功能 1G 无 仅限语音通话 2G 约20～d200kbit/s 增加了短信、低速数据传输功能 3G 约5～20Mbit/s 数据传输速度极大提高，可处理图像、音乐、视频等多媒体业务 4G 约100Mbit/s 速度更快，可流畅地播放高清在线视频 5G 约10Gbit/s 应用范围更加广泛，涉及制造业、流通等领域，满足物联网海量连接和车联网极低延时要求，使万物互联成为可能。 (4)其他设备 功能 设备名称 文字输入 手写输入板 图像输入 摄像头、扫描仪、数位板、数码像机 声音输入 语音输入装置、录音笔、话筒 视频输入 摄像头 声音输出 音箱(扬声器)、耳麦 图像、视频输出 投影机、显示屏 $