基于UML的飲料自動售貨機系統(tǒng)設計

1、武漢理工大學軟件綜合設計課程設計報告書學 號： 課 程 設 計課程名稱軟件綜合設計設計題目基于UML的飲料自動售貨機系統(tǒng)設計學 院計算機科學與技術專 業(yè)計算機科學與技術班 級姓 名指導教師2012年1月11日課程設計任務書學生姓名： 專業(yè)班級： 計算機 班 指導教師： 工作單位：計算機科學與技術學院 題 目: 基于UML的飲料自動售貨機系統(tǒng)設計初始條件：理論：學完UML及軟件體系結構課程，掌握一種計算機高級語言的使用。實踐：計算機科學系實驗中心提供計算機及軟件開發(fā)環(huán)境。要求完成的主要任務: （包括課程設計工作量及其技術要求，以及說明書撰寫等具體要求）（1）系統(tǒng)分析（包括系統(tǒng)描述（問題域描述）、

2、用例模型、分析類圖）。（2）系統(tǒng)設計（包括系統(tǒng)的邏輯模型如設計類圖、順序圖、狀態(tài)圖及組件圖等）。（3）系統(tǒng)實施（包括信息代碼設計、數(shù)據(jù)庫設計、輸入設計、輸出設計、用戶界面設計和處理過程的設計以及最終的程序設計）。（4）編制好程序后，設計若干測試用例，上機測試并通過所設計的程序系統(tǒng)。（5）設計報告格式按附件要求書寫。課程設計報告書正文的內容應包括： 1問題描述；2用例模型及分析類圖的描述；3設計類圖、核心用例的順序圖與狀態(tài)圖、組件圖等的描述；4信息代碼設計、數(shù)據(jù)庫設計、輸入設計、輸出設計的描述；5用戶界面設計和處理過程的設計的描述；6給出軟件的測試方法和測試結果。7設計的特點、不足、收獲與體會。

3、時間安排：設計安排三周（1820周）：第一周周1至周3：完成系統(tǒng)分析；周4-周5：完成系統(tǒng)設計。第二周周1至周2：完成系統(tǒng)實施中的信息代碼設計、數(shù)據(jù)庫設計、輸入設計、輸出設計、用戶界面設計和處理過程的設計。第二周周3至第三周周3：完成系統(tǒng)實施中的程序設計。第三周周4至周5：撰寫課程設計報告。指導教師簽名： 年 月 日系主任（或責任教師）簽名： 年 月 日基于UML的飲料自動售貨機系統(tǒng)設計1 問題描述1.1 關于自動售貨機自動售貨機像磁卡電話、銀行柜員機一樣，以方便、新穎、文明、晝夜服務等特點，成為發(fā)達國家不可缺少的便民配套設施。如今的自動售貨機可以為顧客提供多種服務。顧客可以根據(jù)自己的需要選擇

4、商品并投入錢幣，售貨機接收錢幣，售出商品。1.2 飲料自動售貨機的設計該設計模擬自動售貨機的工作原理和方式，完成出售商品、接收錢幣、找零錢等功能。與系統(tǒng)交涉的人有兩類：廠商和顧客。廠商在每周固定時間查看售貨機中的飲料數(shù)量和錢幣數(shù)量情況，并根據(jù)計劃適當添加飲料和修改飲料的價格。同時,送貨員也可以根據(jù)需要修改進入密碼。顧客投入錢幣，根據(jù)顯示的價格和余量選擇飲料，并等待售貨機的響應。自動售貨機所做的響應：如果售貨機中沒有該種飲料，則提示顧客選擇其他飲料或者選擇退錢。如果售貨機中有該種飲料，則判斷顧客所投錢幣是否足夠，如果不夠，則提示顧客錢幣不足，繼續(xù)投幣。如果顧客所投的錢幣剛好夠（不需要找零錢），則

5、售出飲料，交易結束。如果需要找零錢，則判斷是否有適當?shù)牧沐X可以找，如果有，則售出飲料，找出零錢，交易結束；否則，提示顧客選擇其他飲料或者選擇退錢。實際生活中的售貨機可能有更加強大的功能和更完善的處理，這里只模擬一個售貨機系統(tǒng)，所以只實現(xiàn)其核心原理。2 用例模型及模塊劃分2.1 系統(tǒng)功能模塊劃分 系統(tǒng)模塊劃分圖如圖2-1所示。圖2-1 模塊劃分2.2 系統(tǒng)用例模型描述系統(tǒng)涉及的角色有：顧客和廠商。系統(tǒng)用例模型如圖2-2：圖2-2 用例圖3 類圖、核心用例的順序圖與狀態(tài)圖、組件圖3.1 類圖 系統(tǒng)的類圖設計如圖3-1所示。圖3-1 類圖 分析得出有5個類，“顧客類”、“銷售類”、“廠商類”、 “飲

6、料類”和“數(shù)據(jù)庫操作類”。顧客類的活動有“投幣”和“選擇飲料”；銷售類有三個活動分別為“累加金額”、“銷售飲料”和“找零”；廠商類有一個屬性為“密碼”，有三個活動分別為 “配置飲料”、“設置價格”和“修改密碼”；飲料類有三個屬性分別為“飲料名稱”、“飲料價格”和“飲料數(shù)量”；數(shù)據(jù)庫操作類有一個屬性為“數(shù)據(jù)源”，有兩個活動分別為“數(shù)據(jù)查詢”和“數(shù)據(jù)增、刪、改”。顧客類和飲料類的關系為依賴關系，銷售類和飲料類的關系為依賴關系，飲料類和廠商類的關系為依賴關系，顧客類、銷售類、廠商類和飲料類與數(shù)據(jù)庫操作類的關系均為依賴關系。3.2 核心用例的順序圖3.2.1 廠商時序圖 廠商時序圖設計如圖3-2所示。

7、圖3-2 廠商時序圖時序圖分析：商家放置飲料觸發(fā)飲料計數(shù)器，開始計數(shù)，放置結束后點擊確定，返回添加成功信息。商家設置飲料價格觸發(fā)金額計數(shù)器，并返回設置成功信息。商家修改密碼觸發(fā)密碼修改器，在輸入合法的情況下，返回修改成功信息。3.2.2 顧客時序圖 顧客時序圖設計如圖3-3所示。圖3-3 顧客時序圖 時序圖分析：顧客往飲料售貨機里投幣，觸發(fā)金額計算器，當累加的金額足夠觸發(fā)了飲料計數(shù)器，對飲料的數(shù)量進行判斷，顧客根據(jù)顯示的價格和余量選擇飲料，如果飲料足夠且金額足夠的狀態(tài)下，觸發(fā)飲料計數(shù)器減少飲料的數(shù)量掉出飲料同時觸發(fā)金額計算器，計算剩余金錢，出幣。顧客想取消交易，可以直接按退幣按鈕，出幣。3.3

8、 狀態(tài)圖 狀態(tài)圖設計如圖3-4所示。圖3-4 狀態(tài)圖3.4 組件圖 組件圖設計如圖3-5所示。圖3-5 組件圖4 信息代碼設計、數(shù)據(jù)庫設計、輸入設計、輸出設計4.1 信息代碼設計（1）設計用C#.NET語言，編程環(huán)境為Microsoft Visual Studio 2005。（2）首先創(chuàng)建“Welcome”對話框，即初始界面。再根據(jù)用戶身份分為顧客和廠商，這樣分別創(chuàng)建兩個“專區(qū)”。（3）“顧客專區(qū)”為新建的Windows窗體改造，所以需要創(chuàng)建一個類，稱為class CustomerFrm，并且添加相應的控件。在窗體加載時便調用數(shù)據(jù)庫顯示各飲料的價格和余量。顧客可以每次選擇一種飲料，所以用單選按

9、鈕實現(xiàn)。在投入錢幣時，這里用點擊按鈕來模擬投幣動作，下面有文本框顯示投幣的金額。當顧客選擇飲料確定購買后，系統(tǒng)調用數(shù)據(jù)庫中的信息判斷是否有顧客所選飲料，并計算顧客投入錢幣是否足夠，是否需要找零等問題。之后，系統(tǒng)會彈出一個提示框提示顧客現(xiàn)在的交易情況，分以下三種情況：沒有該種飲料并提示選擇另一種、有該種飲料但沒有適合的零錢、交易成功并找零。（4）廠商需要通過“登陸”對話框輸入密碼后才能進入“廠商專區(qū)”，默認密碼為“123456”。而“廠商專區(qū)”也是新建的Windows窗體，所以創(chuàng)建一個class DealerFrm類，并添加控件。在窗體加載時dataGridView組件綁定數(shù)據(jù)庫，會顯示飲料和錢

10、幣的詳細信息。廠商可以選擇各飲料執(zhí)行“設置價格”和“增加飲料”的行為，點擊“確定”后數(shù)據(jù)庫更新數(shù)據(jù)。此外，廠商還可以修改密碼，來保證后臺的安全性。4.2 數(shù)據(jù)庫設計4.2.1 E-R圖圖4-1：E-R圖數(shù)據(jù)庫描述：錢幣有面值和數(shù)量兩種屬性，其中，面值是主屬性。廠商有密碼一種屬性。飲料有名稱、單價和數(shù)量三種屬性，其中名稱是主屬性。數(shù)據(jù)庫中按名稱存儲各種飲料若干。廠商可以調配飲料數(shù)量，也可以設置飲料價格。4.2.2 數(shù)據(jù)庫表(1) 廠商表，如表4-1所示。記錄廠商的登錄密碼。表4-1 CDealer(廠商表)列名數(shù)據(jù)類型長度主鍵/外鍵說明passwordvarchar20主鍵密碼(2) 飲料表，如

11、表4-2所示。記錄飲料的詳細信息。表4-2 CDrink(飲料表)列名數(shù)據(jù)類型長度主鍵/外鍵說明drink_namevarchar20主鍵飲料名稱pricefloat飲料單價amountint飲料數(shù)量(3) 錢幣表，如表4-3所示。記錄售貨機中的錢幣信息。表4-3 CMoney(錢幣表)列名數(shù)據(jù)類型長度主鍵/外鍵說明par_valuevarchar10主鍵錢幣面值amountint錢幣數(shù)量4.3 輸入、輸出設計（1）創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫之后，先初始化，設置一定的錢幣數(shù)量和飲料數(shù)量，并且設置默認的飲料價格。而廠商信息表中，設置初始密碼為“123456”。（2）輸入設計。廠商登陸時設計兩種情況：輸入正確的密

12、碼和錯誤的密碼。而在輸入添加飲料數(shù)量和修改飲料價格時，設計輸入為正確的數(shù)字和不合法的情況。在修改密碼時，設計輸入兩次合法且相同的密碼和其他情況。顧客在購買飲料時設計選擇一種已賣完的飲料和一種未完的飲料。投入錢幣時，設計投入小于飲料價格的、等于飲料價格的和大于飲料價格的錢幣。（3）預期的輸出。每種正確的輸入，系統(tǒng)都能正確響應，或能順利進入下一個界面，或能成功修改數(shù)據(jù)庫，或能顯示新的信息，或能提示操作成功。5 用戶界面設計和處理過程設計5.1 用戶界面設計：（1）歡迎界面，如圖4-2所示。圖4-2:系統(tǒng)的歡迎界面界面描述：用戶選擇任意一種身份，確定后進入到相應的操作界面。（2）廠商登錄界面，如圖4

13、-3所示。圖4-3:廠商登陸界面 界面描述：廠商輸入售貨機后臺的密碼，登陸成功將進入到送貨員專區(qū)。（3）廠商專區(qū)界面，如圖4-4所示。圖4-4:廠商功能區(qū)界面描述：在窗體加載時，左邊可以直接查看飲料和錢幣的詳細信息；中間可以選擇一種飲料設置價格和添加數(shù)量；右邊可以修改廠商登錄密碼。點擊“完成”退出廠商專區(qū)。（4）顧客專區(qū)界面，如圖4-5所示。圖4-5:顧客功能區(qū)界面描述：顧客可以點擊“1元”和“5角”模擬投幣情況，下面的文本框可以顯示投幣數(shù)量和金額，每次可以選擇一種飲料進行購買。5.2 處理過程設計（1）在“歡迎”界面中，當選擇“顧客”時,會進入到“顧客專區(qū)”；如果選擇“廠商”,則會彈出一個登

14、陸對話框，讓廠商輸入密碼進行驗證,驗證成功后進入“廠商專區(qū)”。 （2）廠商可以根據(jù)界面中現(xiàn)實的飲料信息進行添加飲料和修改價格。首先選定一種飲料，然后輸入增加數(shù)量或者新價格。若是合法的輸入，則操作成功并更新數(shù)據(jù)庫；若輸入不合法，則報錯并清空文本框。另外，廠商還可以修改密碼，若兩次密碼輸入一致并合法，則操作成功，更新數(shù)據(jù)庫；否則，系統(tǒng)報錯并清空文本框。（3）顧客可以投入1元和5角兩種硬幣，在投幣過程中數(shù)據(jù)庫更新，且有文本框顯示投幣信息。在界面加載時便顯示了飲料的價格和余量，顧客可根據(jù)需要選擇一種飲料，然后確定購買。若該飲料無貨，則提示用戶選擇其他飲料或退幣。若投入金額小于該飲料單價，則提示用戶繼續(xù)

15、投幣或選擇其他飲料。若投入金額等于該飲料單價，則賣出一瓶飲料并更新數(shù)據(jù)庫。若投入金額大于該飲料價格，則查詢數(shù)據(jù)庫是否有合適的找零策略：若可以找零，則賣出一瓶飲料并找出零錢，更新數(shù)據(jù)庫；若無法找零（庫中沒有5角而需要找零5角），則提示顧客選擇其他價格合適的飲料或者選擇退幣。若在交易過程中顧客想中止交易，可以點擊“退幣”按鈕，售貨機退出錢幣并更新數(shù)據(jù)庫。6 測試方法和測試結果6.1 測試方法 在系統(tǒng)制作完成后，使用單元測試和系統(tǒng)測試方法，對系統(tǒng)進行了功能測試和健壯性測試。6.2 初始化 先初始化數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)：設置飲料有六種類型，即芬達、可樂、礦泉水、咖啡和七喜，并分別設置初始價格和數(shù)量。設置錢幣

16、有兩種類型，即1元和5角，并設置初始數(shù)量。設置廠商初始登錄密碼為“123456”。6.3 廠商登錄（1）測試用例： 輸入錯誤密碼，如“123abc”； 輸入正確密碼，“123456”。（2）預期結果： 系統(tǒng)返回密碼錯誤信息，確定后密碼框清空； 登錄成功，進入“廠商專區(qū)”界面。（3）測試結果： 用例的結果如圖6-1所示，符合預期要求。 用例的結果與預期結果相同。 圖6-1 密碼錯誤6.4 設置價格和添加飲料（1）測試用例： 在價格文本框輸入零，即“0”； 在價格文本框輸入正確的數(shù)字，如“4.5”； 在數(shù)量文本框輸入負數(shù)，如“-3”。 在數(shù)量文本框輸入正確的數(shù)字，如“4”。（2）預期結果： 返回錯

17、誤信息，確定后文本框清空； 提示價格更新成功，并更新數(shù)據(jù)庫。 返回錯誤信息，確定后文本框清空； 提示飲料添加成功，并更新數(shù)據(jù)庫。（3）測試結果： 各用例結果依次如圖6-2-a、6-2-b、6-2-c和6-2-d所示。 圖6-2-a 價格不合法 圖6-2-b 價格更新成功 圖6-2-c 數(shù)量不合法 圖6-2-d 添加成功6.5 修改密碼（1）測試用例： 密碼文本框兩次輸入不一致； 輸入密碼位數(shù)大于15或小于6，如輸入5位 兩次密碼一致且輸入合法，如“123abc” （2）預期結果： 返回不一致信息，確定后文本框清空； 返回位數(shù)不合法信息，確定后文本框清空； 密碼修改成功，并更新數(shù)據(jù)庫。 （3）測

18、試結果： 各用例結果依次如圖6-3-a、6-3-b和6-3-c所示。 圖6-3-a 輸入不一致 圖6-3-b 密碼長度不合法 圖6-3-c 密碼修改成功6.6 購買飲料（1）測試用例： 假設飲料和錢幣充足，投入錢幣金額小于選定飲料價格； 假設飲料和錢幣充足，投入錢幣金額等于選定飲料價格； 假設飲料和錢幣充足，投入錢幣金額大于選定飲料價格； 假設某種飲料無庫存，顧客選擇購買該飲料； 假設庫中無5角硬幣，顧客投幣金額大于所選飲料價格， 且需找零金額包含5角。（2）預期結果： 返回金額不足信息，提示繼續(xù)投幣； 提示購買成功，并更新數(shù)據(jù)庫，確定后情況投幣計價文本框； 提示購買成功并找零，并更新數(shù)據(jù)庫，

19、確定后情況投幣計價文本框； 返回售完信息，提示選擇其他飲料或退幣； 返回無法找零信息，提示選擇其他飲料或退幣。 （3）測試結果： 各用例結果依次如圖6-4-a、6-4-b、6-4-c、6-4-d和6-4-e所示。圖6-4-a 金額不足 圖6-4-b 購買成功（不需找零） 圖6-4-c 購買成功（找零） 圖6-4-d 飲料已售完 圖6-4-e 無法找零7 設計的特點、不足、收獲與體會7.1 設計的特點與不足 本次課程設計將自動售貨機用程序模擬，完成了其基本功能，如添加飲料、設置價格、修改密碼和購買飲料。設計中對于錢幣的要求限制為一元和五角，是結合實際情況投入硬幣的結果，并且有找零功能，這樣設計比較適合以后售貨機的發(fā)展趨勢。廠商可以查看已有飲料和錢幣信息，這樣可以知道一周之內各種飲料的售出情況，從而可以適當調整各種飲料的供應量，以追求最大化的利潤。在需要找零時，系統(tǒng)自動瀏覽數(shù)據(jù)庫中的錢幣信息，計算各種可能的組合，判斷是否可以找零，并進行提示成功或失敗。 系統(tǒng)的設計還是有些缺憾的，如預期想在飲料已售完的情況下限制用戶選擇該飲料，但因實現(xiàn)較為復雜而暫時放棄，還是有改進空間的。7.2 收獲與體會 通過對飲料自動售貨機系統(tǒng)的設計