河南工程学院 课程设计
Word 资料基于GPRS的物流安全远程监控系统
学生姓名： 赵浩 （201410713149） 学 院： 电气信息工程学院 专业班级： 通信工程1441班 专业课程： 嵌入式电子系统课程设计 指导教师： 王刚
201 8年 1月 5 日
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课程设计成绩评定标准及成绩
序号 评审指 标 项目 工作1 态度 工作2 量 程度和工作量符合要求。 全得10分 有迟到、早退、请假现象： 得8分 出勤3 情况 得5分 旷得2分 旷得0分 能灵活运用相关专业知识，有较设计、4 实验方案 一定应用价值。 强的创新意识，有独特见解，设计有0分 3 课超过2天： 课2天： 0分 旷课1天： 1 勤： 0分 踏实肯干。 按期圆满完成规定的任务，难易分 2 遵守纪律，学习认真；作风严谨，分 5 满评分 Word 资料
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动手能力强，能独立完成安装、实验5 技能 过程中出现的问题。 注重团队合作，在小组中表现突小组6 表现 作用，在实验操作过程中，承担主要执行者。 报告结构严谨合理；文理通顺，设计7 报告质量 正确，绘图准确、符合国家标准；。 合 计 评语： 技术用语准确，符合规范；图表完备、0分 2 分 出，对设计方案的制定及选取起主要5 调试等实际操作，能解决设计及实验0分 1 等 级： （优秀、良好、中等、及格、不及格） 评阅人： 职称： 日 期： 年 月 日
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目录
摘要 .......................................................................................................... 1 第1章 实习目的与要求 .......................................................................... 2
1.1 GPIO口的作用（第一天） ........................................................ 2 1.2 USART工作原理（第二天） ......................................................... 2 1.3 LCD屏原理（第三天） ................................................................ 2 1.4 温湿度（DHT11）驱动原理（第四天） ....................................... 2 1.5 GSM模块和相关指令（第五天） ................................................. 3 1.6 C#基本语法（第六天） ............................................................... 3 1.7 制作登录界面、注册界面（第七天） ........................................... 3 1.8 制作上位机界面（第八天） ......................................................... 3 1.9 SOCKET通信类的原理（第九天） ............................................... 3 第二章 设计背景 ....................................................................................... 4
2.1 课题研究的背景 ........................................................................... 4 2.2 国内外研究现状 ........................................................................... 5 第3章 ....................................................................................................... 7
3.1.1 GPIO的作用 ................................................................... 7 3.1.2通用I/O(GPIO) ................................................................. 9 3.2 USART工作原理 ........................................................................... 9
3.2.1 USART功能概述 .............................................................. 9 3.2.2 异步串行通信的字符格式： ............................................. 10 3.3 LCD屏工作原理 ......................................................................... 11
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3.3.1 所运用软件 ...................................................................... 11 3.3.2 TFT-LCD简介 ................................................................... 11 3.4 温湿度（DHT11）驱动原理 ....................................................... 11
3.4.1 温湿度传感器的设计目的以及意义。 .............................. 11 3.5 GSM模块原理和相关指令 ......................................................... 12
3.5.1 GSM工作原理： .............................................................. 12 3.5.2 GSM模块的特点 .............................................................. 12 3.6 C#基本语法 ............................................................................... 13
3.6.1 其中循环语句有：for ，while，do while三种。 .......... 13 3.6.2 条件语句 ......................................................................... 13 3.7.1 窗体控件 ......................................................................... 13 3.8 制作上位机页面 ......................................................................... 13 3.9 socket工作原理 ........................................................................ 14 第4章 调制与测试 ................................................................................. 15
4.1.1 LED点亮实验：................................................................ 15 4.1.2流水灯实验一： ............................................................... 15 4.2 STM32 GSM模块实训阶段 ......................................................... 15 4.3 窗口登录页面 ............................................................................ 15 4.4 上位机页面制作 ......................................................................... 15 第5章 实习心得 ..................................................................................... 18
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摘要
近几年来，随着科学技术发展的日新月异，和计算机科技的快速发展，尤其是互联网的快速普及，互联网在人类活动中也越来越紧密联系，尤其是对于工业控制和信息电器领域中同样有着越来越重要的应用。同时计算机，通讯，消费电子三合一的快速发展，数字化时代已经到来。无线传输系统利用GSM/GPRS.CDMA等移动网络资源，采用无线传播煤质，具有传输速率快、网络覆盖率高等特点。而嵌入式接入设备是数字化时代的一大主流标志，形态各异的计算机，通讯，消费电子三合一产品也将是网络接入设备的一大主流。
21世纪，全球掀起了物联网研究的热潮。物联网(TheInternetofthings)I 原本只是由国际电信联盟提出的- 一项新技术的概念，但在2009年美国在IBM的倡议下，将物联网正式引入美国国家战略，物联网一时成为因内外研究的热点。欧盟、日韩、中国等纷纷跟进，将物联网作为各自信息产业领域的国家级战略，物联网也有望成为继计算机、互联网之后世界信息产业的第三次革命。2010 年我[ 两会期间，物联网被写入政府工作报告，被确定为国家五大新兴战略性产业之一。
关键词：物联网 计算机 GSM
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第1章 实习目的与要求
通过实习提高自己的对社会的认知能力，同时理论联系实际，让自己迅速适应社会，跟上新兴产业前进的快速步伐。通过理论与实际的结合、学校与社会的沟通，进一步提高学生的思想觉悟、业务水平，尤其是观察、分析和解决问题的实际工作能力，以便培养自己成为能够主动适应社会主义现代化建设需要的高素质的复合型人才。
1.1 GPIO口的作用（第一天）
主要工作：
GPIO的作用/使用流程以及相关手册介绍。实现点亮LED灯、流水灯、呼吸灯。
1.2 USART工作原理（第二天）
主要工作：
USART工作原理、使用方法以及配置方法，实现回显功能。
1.3 LCD屏原理（第三天）
主要工作：
LCD屏工作原理、使用方法、色彩显示原理、实现屏幕显示图形、文字、图片等功能。
1.4 温湿度（DHT11）驱动原理（第四天）
主要工作：
实现采集环境的温湿度数据，并且在LCD屏幕上显示数据。
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1.5 GSM模块和相关指令（第五天）
主要工作：
实现通过串口助手通过GSM模块打电话、发短信等，采集温湿度数据通过GSM模块发送到服务器。
1.6 C#基本语法（第六天）
主要工作：
C语言基本语法中 数据类型、条件语句、循环语句、类，类的两大特征：封装性、继承性。
1.7 制作登录界面、注册界面（第七天）
主要工作：
制作登录界面、注册界面、日记本界面，以及相关的属性。
1.8 制作上位机界面（第八天）
主要工作：
搭建上位机界面，为后续与云服务通信做准备。
1.9 SOCKET通信类的原理（第九天）
主要工作：
研究实现通信的类、实现通信的代码、实现与云服务通信的代码。
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第二章 设计背景
2.1 课题研究的背景
近几年来，随着科学技术发展的日新月异，和计算机科技的快速发展，尤其是互联网的快速普及，互联网在人类活动中也越来越紧密联系，尤其是对于工业控制和信息电器领域中同样有着越来越重要的应用。同时计算机，通讯，消费电子三合一的快速发展，数字化时代已经到来。随着互联网的普及，物联网也应运而生。21世纪，全球掀起了物联网研究的热潮。物联网(TheInternetofthings)I 原本只是由国际电信联盟提出的- 一项新技术的概念，但在2009年美国在IBM的倡议下，将物联网正式引入美国国家战略，物联网一时成为因内外研究的热点。欧盟、日韩、中国等纷纷跟进，将物联网作为各自信息产业领域的国家级战略，物联网也有望成为继计算机、
物联网在很大程度上改善了人们的生活质量，也在无形中改变了人们的生活方式。在物联网的诸多应用中，远程监控技术的研究面临着新的机遇和挑战。随着通技术与电子信息技术的发展，远程监控具有方便、快捷、可远程遥控、监控信息含量大等特点，它被广泛的应用于很多重要的场合用来作为安全监控的一个重要手段。
在监控的很多特殊情况中，由于受到现场条件的种种限制，监测人员很难直接进入监控点进行观测，这就需要借助能够适应各种复杂环境的电子设备进行监测工作。传统的远程监控系统大多数采用的是由嵌入式单片机构成的数据采集处理模块和PC终端构成的有线系统。以上种种弊端大大限制了传统远程监控系统的应用场合。而现有的远程监测系统采用无线传输系统提供的新型无线数据传输方式。无线传输系统利用GSM/GPRS.CDMA等移动网络资源，采用无线传播
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煤质，具有传输速率快、网络覆盖率高等特点。无线传输系统拥有广泛的适用性，特别适用于远程遥感遥控、远程维护等应用领域。无线远程传输系统大多利用由嵌入式单片机和智能传感器组成的数据采集与传输模块，
2.2 国内外研究现状
物联网在我国的应用最早开始在1999年的无线传感器网络的相关研究，在通信协议、智能计算和协同处理等领域组织开展了一系列的技术攻关,在短路离无线通信.ISO/EC物联网体系架构标准研究等方面已实现局部突破，为今后的产业发展奠定了基础。2009 年8月7 日，在视察太湖国际科技园的中科院无锡高新微纳传感网工L程技术研发中心时，温家宝总理指出，要在激烈的竞争中，迅速建立起中国的传感信息中心，大力发展物联网。11月，国务院正式批复无锡成立国家传感网创新示范园区，这标志着国家传感信息中心正式成立。中国电子科技集团、中国科学院、东南大学、北京大学、北京邮电大学等一批国内知名高校和机构，中国移动、中国电信、中国联通、困家电网、广电集团等知名企业纷纷设立物联网研发机构，共同攻关物联网核心关键技术。
在国外高度发展的现代工业中，现代监控技术向数字化、信息化方向发展已成为必然发展趋势，而监控系统的最前端就是传感器，它是整个监控系统的核心部分，被世界各国列为尖端技术。特别是近几年来快速发展的物联网技术，为传感器技术的发展提供了大量的机遇。2011年11月，德国传感器技术系会(AMA) 在上海举行了名为“创新传感与测量系统”的研讨会，会议提出传感器技术的发展直接影响物联网发展的成败。公认的物联网具有三个层面: 感知层、传输层和应用层。作为物联网的典型应用，远程监控系统在感知层往往需要大量的智能传感器用于采集实时数据。环境监测一般需要覆盖很大区域，因此通常需
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要大量传感器节点构成监控网，通过各种智能传感器采集温度、湿度和气压等信息，用以帮助环境监测用户及时发现问题，准确地对发生问题的位置进行定位，这样的环境监测手段将有可能变为自动化、智能化、远程实时监控问。Intel 伯克利实验室的科研人员就开展了这方面的研究,在GreatDuck岛屿，他们利用无线传感器研究岛上鸟类的生态环境和生活习性。传感器采集气压、温、湿度等环境数据，并通过无线的方式回传至监控中心，这样科研人员就可以在不打扰岛上鸟类正常生活的情况下对其周边环境进行监视活动。国内很多科研机构也开展了相关的研究工作，东南大学开发了基Zigbee 技术的环境监测系统同，北京林业大学也针对森林环境研发了一套远程森林火警监控系统。
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第3章
3.1.1 GPIO的作用
每个GPI/O端口有两个32位配置寄存器(GPIOx_CRL，GPIOx_CRH)，两个32位数据寄存器 (GPIOx_IDR和GPIOx_ODR)，一个32位置位/复位寄存器(GPIOx_BSRR)，一个16位复位寄存 器(GPIOx_BRR)和一个32位锁定寄存器(GPIOx_LCKR)。
根据数据手册中列出的每个I/O端口的特定硬件特征， GPIO端口的每个位可以由软件分别配置 成多种模式。
─ 输入浮空─ 输入上拉─ 输入下拉─ 模拟输入─ 开漏输出─ 推挽式输出─ 推挽式复用功能 ─ 开漏复用功能
每个I/O端口位可以自由编程，然而I/0端口寄存器必须按32位字被访问(不允许半字或字节访 问)。GPIOx_BSRR和GPIOx_BRR寄存器允许对任何GPIO寄存器的读/更改的独立访问；这 样，在读和更改访问之间产生IRQ时不会发生危险。
下图给出了一个I/O端口位的基本结构。
I/O端口位的基本结构
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5伏兼容I/O端口位的基本结构
(1) VDD_FT 对5伏容忍I/O脚是特殊的，它与VDD不同
端口位配置表
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3.1.2通用I/O(GPIO)
复位期间和刚复位后，复用功能未开启，I/O端口被配置成浮空输入模式(CNFx[1:0]=01b， MODEx[1:0]=00b)。
复位后，JTAG引脚被置于输入上拉或下拉模式： ─ PA15：JTDI置于上拉模式 ─ PA14：JTCK置于下拉模式 ─ PA13：JTMS置于上拉模式 ─ PB4： JNTRST置于上拉模式
3.2 USART工作原理
USART介绍
通用同步异步收发器(USART)提供了一种灵活的方法与使用工业标准NRZ异步串行数据格式的外部设备之间进行全双工数据交换。USART利用分数波特率发生器提供宽范围的波特率选择。它支持同步单向通信和半双工单线通信，也支持LIN(局部互连网)，智能卡协议和IrDA(红外数据组织)SIR ENDEC规范，以及调制解调器(CTS/RTS) 操作。它还允许多处理器通信。
使用多缓冲器配置的DMA方式，可以实现高速数据通信。 3.2.1 USART功能概述
接口通过三个引脚与其他设备连接在一起。任何USART双向通信至少需要 两个脚: 接收数据输入(RX)和发送数据输出(TX)。
RX: 按收数据串行输入。通过采样技术来区别数据和噪音，从而 恢复数据。
TX :发送数据输出。当发送器被禁止时，输出引脚恢复到它的
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I/0端口配置。当发送器被激活，并且不发送数据时，TX引脚处于高电平。 在单线和智能卡模式里，此I/0 口被同时用于数据的发送和接收。 总线在发送或接收前应处于空闲状态 一个起始位
个数据字(8或9位)，最低有效位在前 1或2个的停止位，由此表明数据帧的结束
使用分数波特率发生器一一12位整数和4位小数的表示方法。 一个状态寄存器(USART_SR) 数据寄存器(USART DR)
一个波特率寄存器(USART_BRR),12位的整数和4位小数 一个智能卡模式下的保护时间寄存器(USART GTPR) IrDA_RDI: IrDA模式下的数据输入。 TrDA TDO:IrDA模式下的数据输出。
nCTS:清除发送，若是高电平，在当前数据传输结束时阻断下一次的数据发
送。nRTS:发送请求，若是低电平，表明USART准备好接收数据。 3.2.2 异步串行通信的字符格式：
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3.3 LCD屏工作原理
3.3.1 所运用软件
为：keilμvison5 取字模软件zimo221 彩色图像转换软件Image2LCD_29。 3.3.2 TFT-LCD简介
TFT-LCD即薄膜晶体管液晶显示器。其英文全称为：Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display。TFT-LCD与无源TN-LCD、STN-LCD的简单矩阵不同，它在液晶显示屏的每一个象素上都设置有一个薄膜晶体管（TFT），可有效地克服非选通时的串扰，使显示液晶屏的静态特性与扫描线数无关，因此大大提高了图像质量。TFT-LCD也被叫做真彩液晶显示器。
ALIENTEK TFTLCD模块，该模块有如下特点： 1，2.4’/2.8’两种大小的屏幕可选。 2，320×240的分辨率。 3，16位真彩显示。
4，自带触摸屏，可以用来作为控制输入。
5，通用的接口，除了ALIENTEK MiniSTM32开发板，该液晶模块还可以使
用在优异特、STMSKY、红牛等开发板上。 本节，我们以2.8寸的ALIENTEK TFTLCD模块为例介绍，该模块采用的是显尚光电的DST2001PH TFTLCD，DST2001PH的控制器为ILI9320，采用26万色的TFTLCD屏，分辨率为320×240，采用16位的80并口。
3.4 温湿度（DHT11）驱动原理
3.4.1 温湿度传感器的设计目的以及意义。
温湿度的检测与控制是工业生产过程中比较典型的应用之一，随着传感器在
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生产和生活中的更加广泛的应用。在生产中，温湿度的高低对产品的质量影响很大。由于温湿度的检测控制不当，可能使我们导致无法估计的经济损失。为保证日常工作的顺利进行，首要问题是加强生产车间内温度与湿度的监测工作，但传统的方法过于粗糙，通过人工进行检测，对不符合温度和湿度要求的库房进行通风、去湿和降温等工作。这种人工测试方法费时费力、效率低，且测试的温度及湿度误差大，随机性大。目前，在低温条件下(通常指100℃以下)，温湿度的测量已经相对成熟。利用新型单总线式数字温度传感器实现对温度的测试与控制得到更快的开发。但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、学习、生活提供更好的更方便的设施就需要从数字单片机技术入手，一切向着数字化，智能化控制方向发展。
3.5 GSM模块原理和相关指令
3.5.1 GSM工作原理：
GSM 是一个蜂窝网络，也就是说移动电话要连接到它能搜索到的最近的蜂窝单元区域。GSM网络运行在多个不同的无线电频率上。
GSM网络一共有4种不同的蜂窝单元尺寸：巨蜂窝，微蜂窝，微微蜂窝和伞蜂窝。覆盖面积因不同的环境而不同。巨蜂窝可以被看作那种基站天线安装在天线杆或者建筑物顶上那种。微蜂窝则是那些天线高度低于平均建筑高度的那些，一般用于市区内。微微蜂窝则是那种很小的蜂窝只覆盖几十米的范围，主要用于室内。伞蜂窝则是用于覆盖更小的蜂窝网的盲区，填补蜂窝之间的信号空白区域。
3.5.2 GSM模块的特点
华为的gtm900b无线模块。该模块是一款双频900/1800mhz高度集成的
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段gsm/gprs 无线模块。它是一个在声音和数据通讯上通用的GSM双频终端产品。
3.6 C#基本语法
包括：数据类型、条件语句、循环语句、类； 3.6.1 其中循环语句有：for ，while，do while三种。
其中do while和while的区别：do while先执行一次再判定是否成立，while语句先判断是否成立再执行语句。 3.6.2 条件语句
If语句，switch语句。
If语句有三种：if语句，if else语句，if if else if 多分支语句。 3.7制作登录页面、注册页面 3.7.1 窗体控件
Active Server Pages+ (ASP+) 框架，也称为 Web 窗体，可用来创建可编程的网页，以便将它们作为总体 Web 应用程序的组成部分。Web 窗体在以下方面简化了 Web 应用程序的开发： 在服务器上提供了基于事件的编程模式，这类似于像 Microsoft Visual Basic® 开发系统这样的基于 Microsoft® Win32® 的开发工具中所使用的、基于表单的开发模式。
3.8 制作上位机页面
上位机是指可以直接发出操控命令的计算机，一般是PC/host computer/master computer/upper computer,屏幕上显示各种信号变化（液压，水位，温度等）。下位机是直接控制设备获取设备状况的计算机，上位机发出的命令首先给下位机，下位机再根据此命令解释成相应时序信号直接控制
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相应设备。下位机不时读取设备状态数据（一般为模拟量），转换成数字信号反馈给上位机。简言之如此，实际情况千差万别，但万变不离其宗：上下位机都需要编程，都有专门的开发系统。在概念上，控制者和提供服务者是上位机，被控制者和被服务者是下位机，也可以理解为主机和从机的关系，但上位机和下位机是可以转换的
3.9 socket工作原理
socket就是在不同计算机之间进行通信的一个抽象。他工作于TCP/IP协议中应用层和传输层之间的一个抽象。socket保证了不同计算机之间的通信，也就是网络通信。对于网站，通信模型是客户端服务器之间的通信。两个端都建立一个socket对象，然后通过socket对象对数据进行传输。
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第4章 调制与测试
4.1.1 LED点亮实验：
使用GPIO的知识，基于无限循环架构的嵌入式应用程序，点亮开发板上绿色LED和红色LED； 4.1.2流水灯实验一：
使用GPIO和延时循环，基于无限循环架构的嵌入式应用程序，使开发板上的绿色LED和红色LED先后轮流闪烁；
4.2 STM32 GSM模块实训阶段
使用GSM模块打出去一个电话。
使用GPRS网络将读取到的温湿度上传至服务器
4.3 窗口登录页面
4.4 上位机页面制作
1) 使用VC6.0，打开上图的CxImgLib.dsw。并且右键选择demo工程，设
置 为活动工程
2) 设置编译选项为Win32 Debug（要不然编译会出现一些奇葩错误）。 3) 设置编译选项好后，点击组建（build），（就是跟感叹号相邻的那个）。 人
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品不错的话，下方提示会出现以下两个蛋（0错误，0警告），点击demo运行。
4) 继续往下操作。现在准备新建自己的工程。选择工程==》添加到工程==》
新建 5) 选择工程
6) 选择MFC 工程，输入工程名称为MySoftWare。选择添加到当前工作空间。
选择确定
7) 选择基于对话框的程序，下一步后，直接点击Finish. 8) 设置MySoftWare项目为活动项目。
9) 在工程文件夹，新建一个文件夹CxImg_Lib。把所有之前生成的lib文件（一
共9个），复制到文件CxImg_Lib里面。 10) 选择工具==》选项。
11) 选择目录==》lib文件==》添加新的lib目录，路径复制CxImg_Lib的全局 路
径。
12) 选择工程==》设置。选择连接，然后在模块库文件中 13) 拷贝一张测试图像到工程目录下，名为0.bmp 14) 现在做软件界面，拖入以下按钮，并且设置标题 15) 双击各个按钮，生成代码
16) 在MySoftWareDlg.cpp中，添加头文件，定义一个全局变量。 17) 添加显示函数。添加显示函数。
18) 最终显示图像，对显示的图像进行处理。
4.4 LCD显示实验：
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系统运行稳定，显示画面清晰、流畅。系统该系统能满足异步全彩色LED显示屏高处理速度，大容量数据存储的要求，支持256灰度级全彩图像、动画的显示，同时通过改变FPGA内部的硬件逻辑可方便地对系统进行升级，结构简单、可靠性高，可替代市场上同类设计产品，应用前景广泛。
调试过程中主要出现的问题有:
1) 如果SD卡中的字模文件出现错误或是没有读取到SD卡的文件，则会出现
中文乱码或是图片不显示的问题。
2) 如果程序出现错误会导致LCD屏无法打开或是产生黑屏的现象，程序与开
发板不兼容也会产生同样的现象。
最后在不断的调试和改进下，LCD能够根据给出的指令正常显示中、英文字符以及BMP图片。
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第5章 实习心得
时间如白驹过隙，大学四年的学习生涯马上要结束了，仿佛昨天还是大一新生，提着大包小包来学校报到，转眼间，就要各奔东西，天各一方了。有人说大四那年特别短，有人说 大四那年特别难忘，是啊，我们今年大四了。
通过两个星期的实训，我觉得自己各方面都得到了很大的提升，此次实训让自己收获颇多， 对于一个大学生来说，个人觉得参加此次实训的话还是很有必要的，特别感谢信盈达让我明确了自己的职业方向。
社会在不断进步，学校对毕业生的要求越来越高，尤其是我们工程学院毕业的二本学生将面临更大的挑战，要当一名好的学生更不容易。这次校内实习,我受益匪浅.短短的两周时间，得到了把自己所学的东西运用到实践中去的锻炼机会,我也看到了自己的不足之处。这就要求我们不断完善自己。
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