计算机毕设Springboot机器人编程平台的设计与实现 基于Spring Boot框架的机器人编程教学平台开发与应用 Spring Boot驱动的机器人编程学习平台设计与实现
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随着人工智能和机器人技术的飞速发展，编程能力已成为未来社会的必备技能之一。机器人编程不仅能够培养逻辑思维和创新能力，还能帮助学习者更好地理解多学科知识。为了满足这一需求，我们设计并实现了一个基于Spring Boot框架的机器人编程平台，旨在为用户提供一个高效、便捷的学习环境，帮助他们快速掌握机器人编程的核心技能。
系统功能概述
该机器人编程平台涵盖了多种功能，以满足不同用户的需求。学生可以通过平台进行课程学习、在线考试和作业提交；家长可以查看孩子的学习进度和考勤信息；教师可以管理课程、发布作业和评价学生表现；班主任可以管理班级推广和考勤信息；管理员则负责系统的整体管理，包括用户信息管理、课程分类管理、报考类型管理等。此外，平台还提供了公告资讯发布、个人中心管理等功能，以增强用户体验。
功能列表
-
用户管理：支持学生、家长、教师、班主任、校长、教务等多角色的注册、登录和信息管理。
-
课程管理：包括课程信息发布、课程分类管理、课程订单管理等。
-
在线考试：支持在线考试功能，包括考试记录管理、成绩管理等。
-
作业管理：教师可以发布作业，学生可以提交作业，教师可以对作业进行批改和评价。
-
班级推广：班主任可以管理班级推广信息，发布推广内容。
-
考勤管理：支持学生考勤记录管理，班主任可以查看和管理考勤信息。
-
公告资讯：发布和管理公告资讯，支持分类管理。
-
个人中心：用户可以查看和修改个人信息，进行密码修改、请假申请等操作。
-
报考管理：支持报考中心管理、续费信息管理等功能。
-
系统管理：管理员可以对系统进行整体管理，包括用户权限管理、数据维护等。
功能总结
通过这些功能，机器人编程平台不仅为学生提供了一个系统学习编程的环境，还为教师和管理人员提供了便捷的管理工具。平台的多角色设计和丰富的功能模块，使其能够满足不同用户的需求，促进机器人编程教育的普及和发展。
注:完成的毕业设计程序以下面的的环境软件、功能图和界面为准。
系统所需要的环境软件：idea、eclipse+mysql5.7、8.0+Navicat+JDK1.8+tomcat7.0
3.2系统需求分析
本机器人编程平台是为了提高用户查阅信息的效率和管理人员管理信息的工作效率，可以快速存储大量数据，还有信息检索功能，这大大的满足了学生、家长、班主任、教师、校长、教务和管理员这七者的需求。操作简单易懂，合理分析各个模块的功能，尽可能优化界面，让学生、家长、班主任、教师、校长、教务和管理员能使用环境更好的系统[13]。
对比要实现的功能来分析出用户的需求，可以让管理员在线对其进行添加、修改、查看、删除，这不仅提高管理员的工作效率，也满足了用户的需求，还大大的节省了时间。
本系统采用自上往下的方法开发，基本定位如下功能：
本课题要求实现一套机器人编程平台，系统主要包括管理员模块和学生、家长、班主任、教师、校长、教务模块。
（1）管理员用例图如下所示：
图3-1管理员用例图
（2）家长用例图如下所示：
图3-2家长用例图
（3）学生用例图如下所示：
图3-3学生用例图
（4）班主任用例图如下所示：
图3-4班主任用例图
（5）教师用例图如下所示：
图3-5教师用例图
（6）校长用例图如下所示：
图3-6校长用例图
（7）教务用例图如下所示：
图3-7教务用例图
3.3其他系统需求分析
3.3.1性能要求
在开发了一个功能较为良好系统之后，首要考虑的就是它的性能要求，比如当用户使用它进行点击或提交功能时，它会产生多久的延迟，系统响应速度快不快，如果短时间同时有较多用户访问网站是否会产生系统崩溃，是否采用高并发接口，另外，存储功能进行中的代码量是否满足算法和数据结构，以及是否占用较大内存等：
（1）系统应具备快速的反映时间，对于并发特征得到解决。
（2）系统对用户密码是否进行了加密并进行大量安全处理。
（3）系统代码量是否简洁，不会占用计算机太多内存。
3.3.2安全要求
对于安全要求要进行可靠性分析，可靠性分析有利于可实现安全性、可靠 性设计与系统功能设计在数据源上的统一。就本系统的安全性能而言，数据的帐户和密码需要以明文形式显示，并严格加密。更改密码、修改个人数据、添加信息需要相应权限。用户点击业务信息，登录、用户登录信息、地址等都会被随时监控。
3.4 系统结构和流程设计
开发该系统主要选用了Spring Boot的架构设计，将主要表现层、业务逻辑层和数据访问层分离出来。表现层将请求的回应信息展现在java网页页面上便于客户访问，业务逻辑层负责获得并正确处理请求逻辑，确保SQL语句读取时取得成功或失败，数据访问层关键将数据信息拼写成SQL语句。由于分层次构造开展开发，可以使开发系统软件的耦合性减少，随后重用率提升，只在数据层对数据开展处理就可以了。随后由接口封装对象，业务层完成对系统的逻辑操作，在显示层展现和接受数据信息，用接口完成每个层间的数据信息的传送。实际操作的方法简洁明了，使体系能更快的运作。
操作流程需要进行设计，一个完整的系统可以流畅的操作下来是至关重要的，本系统的完整操作流程如图3-8所示：
图3-8系统操作流程图
本系统主要有管理员、学生、家长、班主任、教师、校长、教务七种角色，进行登录时需要确保输入的内容与已经保存的账号信息一致，通过账户密码等方式来校验用户信息，输入正确则登入系统，输入错误则登入失败。系统登录流程，如图3-9所示：
图3-9系统登录流程图
在添加信息的时候，会判断是哪类用户，并根据用户类型判断执行是否合法，合法者可以进行添加，不合法者则不能进行此操作。管理员登录账号后可以对内容进行添加，拥有着最高的权限，用户权限仅次于管理员。添加信息流程图如图3-10所示：
图3-10系统添加流程图
删除数据时与添加数据功能类似，删除数据具体流程如图3-11所示：
图3-11系统删除流程图
4系统设计
4.1 系统基本结构设计
本次系统采用Spring Boot框架集进行开发，Spring Boot框架是一款企业界主流的软件开发框架，其简化了开发流程，大大缩减了软件开发所需的时间提高了软件的响应速度。系统基本结构图如图4-1所示。
图4-1 系统基本结构图
4.2 数据库设计
4.2.1 数据库实体
E-R图，即实体-联系图，它是一种通过对实例进行抽象，以可视化的方式来描述现实世界的概念模型。根据需求分析绘制出数据库的E-R图，能够直观地映射出各个表之间的关系。
校长信息E-R如图4-2所示。
图4-2校长信息E-R图
教师信息E-R如图4-3所示。
图4-3教师信息E-R图
班主任E-R如图4-4所示。
图4-4班主任E-R图
家长信息E-R如图4-5所示。
图4-5家长信息E-R图
学生信息E-R如图4-6所示。
图4-6学生信息E-R图
机器人编程平台的总体E-R图如图4-7所示：
图4-7 机器人编程平台的总体E-R图
5.1前台学生系统功能实现
当游客打开系统的网址后，首先看到的就是首页界面。在这里，游客能够看到系统的导航条，通过导航条显示的网站首页、课程信息、班级推广、在线考试、公告资讯、个人中心从而进入各功能展示页面进行操作。系统首页界面如图5-1所示：
图5-1 系统首页界面
在注册流程中，学生在Vue前端填写必要信息（如学生账号、密码等）并提交。前端将这些信息通过HTTP请求发送到Java后端。后端处理这些信息，检查学生账号是否唯一，并将新学生数据存入MySQL数据库。完成后，后端向前端发送注册成功的确认，前端随后通知学生完成注册。这个过程实现了新学生的数据收集、验证和存储。如图5-2所示：
图5-2学生注册界面
以下是注册代码；
export default {
data() {
return {
ruleForm: {
},
pageFlag : \'\',
tableName:\"\",
rules: {},
};
},
mounted(){
this.pageFlag = this.$storage.get(\"pageFlag\");
let table = this.$storage.get(\"loginTable\");
this.tableName = table;
},
created() {
},
destroyed() {
},
methods: {
// 获取uuid
getUUID () {
return new Date().getTime();
},
close(){
this.$router.push({ path: \"/login\" });
},
yonghutouxiangUploadChange(fileUrls) {
this.ruleForm.touxiang = fileUrls;
},
// 多级联动参数
// 注册
login() {
var url=this.tableName+\"/register\";
if((!this.ruleForm.yonghuzhanghao) && `yonghu` == this.tableName){
this.$message.error(`用户账号不能为空`);
return
}
if((!this.ruleForm.yonghuxingming) && `yonghu` == this.tableName){
this.$message.error(`用户姓名不能为空`);
return
}
if((!this.ruleForm.mima) && `yonghu` == this.tableName){
this.$message.error(`密码不能为空`);
return
}
if((this.ruleForm.mima!=this.ruleForm.mima2) && `yonghu` == this.tableName){
this.$message.error(`两次密码输入不一致`);
return
}
if(`yonghu` == this.tableName && this.ruleForm.lianxidianhua&&(!this.$validate.isMobile(this.ruleForm.lianxidianhua))){
this.$message.error(`联系电话应输入手机格式`);
return
}
if(this.ruleForm.touxiang!=null) {
this.ruleForm.touxiang = this.ruleForm.touxiang.replace(new RegExp(this.$base.url,\"g\"),\"\");
}
this.$http({
url: url,
method: \"post\",
data:this.ruleForm
}).then(({ data }) => {
if (data && data.code === 0) {
this.$message({
message: \"注册成功\",
type: \"success\",
duration: 1500,
onClose: () => {
this.$router.replace({ path: \"/login\" });
}
});
} else {
this.$message.error(data.msg);
}
});
}
}
};
在登录流程中，学生首先在Vue前端界面输入账号和密码。这些信息通过HTTP请求发送到Java后端。后端接收请求，通过与MySQL数据库交互验证学生凭证。如果认证成功，后端会返回给前端，允许学生访问系统。这个过程涵盖了从学生输入到系统验证和响应的全过程。如图5-3所示：
图5-3学生登录界面
以下是登录代码；
mounted() {
let menus = menu.list();
this.menus = menus;
for (let i = 0; i < this.menus.length; i++) {
if (this.menus[i].hasBackLogin==\'是\') {
this.roles.push(this.menus[i])
}
}
},
created() {
this.getRandCode()
},
destroyed() {
},
components: {
},
methods: {
//注册
register(tableName){
this.$storage.set(\"loginTable\", tableName);
this.$storage.set(\"pageFlag\", \"register\");
this.$router.push({path:\'/register\'})
},
// 登陆
login() {
if (!this.rulesForm.username) {
this.$message.error(\"请输入用户名\");
return;
}
if (!this.rulesForm.password) {
this.$message.error(\"请输入密码\");
return;
}
if(this.roles.length>1) {
if (!this.rulesForm.role) {
this.$message.error(\"请选择角色\");
return;
}
let menus = this.menus;
for (let i = 0; i < menus.length; i++) {
if (menus[i].roleName == this.rulesForm.role) {
this.tableName = menus[i].tableName;
}
}
} else {
this.tableName = this.roles[0].tableName;
this.rulesForm.role = this.roles[0].roleName;
}
this.$http({
url: `${this.tableName}/login?username=${this.rulesForm.username}&password=${this.rulesForm.password}`,
method: \"post\"
}).then(({ data }) => {
if (data && data.code === 0) {
this.$storage.set(\"Token\", data.token);
this.$storage.set(\"role\", this.rulesForm.role);
this.$storage.set(\"sessionTable\", this.tableName);
this.$storage.set(\"adminName\", this.rulesForm.username);
this.$router.replace({ path: \"/index/\" });
} else {
this.$message.error(data.msg);
}
});
},
getRandCode(len = 4){
this.randomString(len)
},
randomString(len = 4) {
let chars = [
\"a\", \"b\", \"c\", \"d\", \"e\", \"f\", \"g\", \"h\", \"i\", \"j\", \"k\",
\"l\", \"m\", \"n\", \"o\", \"p\", \"q\", \"r\", \"s\", \"t\", \"u\", \"v\",
\"w\", \"x\", \"y\", \"z\", \"A\", \"B\", \"C\", \"D\", \"E\", \"F\", \"G\",
\"H\", \"I\", \"J\", \"K\", \"L\", \"M\", \"N\", \"O\", \"P\", \"Q\", \"R\",
\"S\", \"T\", \"U\", \"V\", \"W\", \"X\", \"Y\", \"Z\", \"0\", \"1\", \"2\",
\"3\", \"4\", \"5\", \"6\", \"7\", \"8\", \"9\"
]
let colors = [\"0\", \"1\", \"2\",\"3\", \"4\", \"5\", \"6\", \"7\", \"8\", \"9\", \"a\", \"b\", \"c\", \"d\", \"e\", \"f\"]
let sizes = [\'14\', \'15\', \'16\', \'17\', \'18\']
let output = [];
for (let i = 0; i < len; i++) {
// 随机验证码
let key = Math.floor(Math.random()*chars.length)
this.codes[i].num = chars[key]
// 随机验证码颜色
let code = \'#\'
for (let j = 0; j < 6; j++) {
let key = Math.floor(Math.random()*colors.length)
code += colors[key]
}
this.codes[i].color = code
// 随机验证码方向
let rotate = Math.floor(Math.random()*60)
let plus = Math.floor(Math.random()*2)
if(plus == 1) rotate = \'-\'+rotate
this.codes[i].rotate = \'rotate(\'+rotate+\'deg)\'
// 随机验证码字体大小
let size = Math.floor(Math.random()*sizes.length)
this.codes[i].size = sizes[size]+\'px\'
}
},
}
};
课程信息：在课程信息页面的搜索栏中输入课程名称，进行查询，可以查看到课程信息等信息，如有需要可以点击课程订单或者收藏等操作；如图5-4所示：
图5-4课程信息界面
个人中心：在个人中心页面可以对个人信息和修改密码、请假申请、学生考勤、课程订单等进行详细操作；如图5-5所示：
图5-5个人中心界面
5.2前台家长系统功能实现
当游客打开系统的网址后，首先看到的就是首页界面。在这里，游客能够看到系统的导航条，通过导航条显示的网站首页、课程信息、班级推广、在线考试、公告资讯、个人中心从而进入各功能展示页面进行操作。系统首页界面如图5-6所示：
图5-6 系统首页界面
在注册流程中，家长在Vue前端填写必要信息（如家长账号、密码等）并提交。前端将这些信息通过HTTP请求发送到Java后端。后端处理这些信息，检查家长账号是否唯一，并将新家长数据存入MySQL数据库。完成后，后端向前端发送注册成功的确认，前端随后通知家长完成注册。这个过程实现了新家长的数据收集、验证和存储。如图5-7所示：
图5-7家长注册界面
以下是注册代码；
export default {
data() {
return {
ruleForm: {
},
pageFlag : \'\',
tableName:\"\",
rules: {},
};
},
mounted(){
this.pageFlag = this.$storage.get(\"pageFlag\");
let table = this.$storage.get(\"loginTable\");
this.tableName = table;
},
created() {
},
destroyed() {
},
methods: {
// 获取uuid
getUUID () {
return new Date().getTime();
},
close(){
this.$router.push({ path: \"/login\" });
},
yonghutouxiangUploadChange(fileUrls) {
this.ruleForm.touxiang = fileUrls;
},
// 多级联动参数
// 注册
login() {
var url=this.tableName+\"/register\";
if((!this.ruleForm.yonghuzhanghao) && `yonghu` == this.tableName){
this.$message.error(`用户账号不能为空`);
return
}
if((!this.ruleForm.yonghuxingming) && `yonghu` == this.tableName){
this.$message.error(`用户姓名不能为空`);
return
}
if((!this.ruleForm.mima) && `yonghu` == this.tableName){
this.$message.error(`密码不能为空`);
return
}
if((this.ruleForm.mima!=this.ruleForm.mima2) && `yonghu` == this.tableName){
this.$message.error(`两次密码输入不一致`);
return
}
if(`yonghu` == this.tableName && this.ruleForm.lianxidianhua&&(!this.$validate.isMobile(this.ruleForm.lianxidianhua))){
this.$message.error(`联系电话应输入手机格式`);
return
}
if(this.ruleForm.touxiang!=null) {
this.ruleForm.touxiang = this.ruleForm.touxiang.replace(new RegExp(this.$base.url,\"g\"),\"\");
}
this.$http({
url: url,
method: \"post\",
data:this.ruleForm
}).then(({ data }) => {
if (data && data.code === 0) {
this.$message({
message: \"注册成功\",
type: \"success\",
duration: 1500,
onClose: () => {
this.$router.replace({ path: \"/login\" });
}
});
} else {
this.$message.error(data.msg);
}
});
}
}
};
在登录流程中，家长首先在Vue前端界面输入账号和密码。这些信息通过HTTP请求发送到Java后端。后端接收请求，通过与MySQL数据库交互验证家长凭证。如果认证成功，后端会返回给前端，允许家长访问系统。这个过程涵盖了从家长输入到系统验证和响应的全过程。如图5-8所示：
图5-8家长登录界面
以下是登录代码；
mounted() {
let menus = menu.list();
this.menus = menus;
for (let i = 0; i < this.menus.length; i++) {
if (this.menus[i].hasBackLogin==\'是\') {
this.roles.push(this.menus[i])
}
}
},
created() {
this.getRandCode()
},
destroyed() {
},
components: {
},
methods: {
//注册
register(tableName){
this.$storage.set(\"loginTable\", tableName);
this.$storage.set(\"pageFlag\", \"register\");
this.$router.push({path:\'/register\'})
},
// 登陆
login() {
if (!this.rulesForm.username) {
this.$message.error(\"请输入用户名\");
return;
}
if (!this.rulesForm.password) {
this.$message.error(\"请输入密码\");
return;
}
if(this.roles.length>1) {
if (!this.rulesForm.role) {
this.$message.error(\"请选择角色\");
return;
}
let menus = this.menus;
for (let i = 0; i < menus.length; i++) {
if (menus[i].roleName == this.rulesForm.role) {
this.tableName = menus[i].tableName;
}
}
} else {
this.tableName = this.roles[0].tableName;
this.rulesForm.role = this.roles[0].roleName;
}
this.$http({
url: `${this.tableName}/login?username=${this.rulesForm.username}&password=${this.rulesForm.password}`,
method: \"post\"
}).then(({ data }) => {
if (data && data.code === 0) {
this.$storage.set(\"Token\", data.token);
this.$storage.set(\"role\", this.rulesForm.role);
this.$storage.set(\"sessionTable\", this.tableName);
this.$storage.set(\"adminName\", this.rulesForm.username);
this.$router.replace({ path: \"/index/\" });
} else {
this.$message.error(data.msg);
}
});
},
getRandCode(len = 4){
this.randomString(len)
},
randomString(len = 4) {
let chars = [
\"a\", \"b\", \"c\", \"d\", \"e\", \"f\", \"g\", \"h\", \"i\", \"j\", \"k\",
\"l\", \"m\", \"n\", \"o\", \"p\", \"q\", \"r\", \"s\", \"t\", \"u\", \"v\",
\"w\", \"x\", \"y\", \"z\", \"A\", \"B\", \"C\", \"D\", \"E\", \"F\", \"G\",
\"H\", \"I\", \"J\", \"K\", \"L\", \"M\", \"N\", \"O\", \"P\", \"Q\", \"R\",
\"S\", \"T\", \"U\", \"V\", \"W\", \"X\", \"Y\", \"Z\", \"0\", \"1\", \"2\",
\"3\", \"4\", \"5\", \"6\", \"7\", \"8\", \"9\"
]
let colors = [\"0\", \"1\", \"2\",\"3\", \"4\", \"5\", \"6\", \"7\", \"8\", \"9\", \"a\", \"b\", \"c\", \"d\", \"e\", \"f\"]
let sizes = [\'14\', \'15\', \'16\', \'17\', \'18\']
let output = [];
for (let i = 0; i < len; i++) {
// 随机验证码
let key = Math.floor(Math.random()*chars.length)
this.codes[i].num = chars[key]
// 随机验证码颜色
let code = \'#\'
for (let j = 0; j < 6; j++) {
let key = Math.floor(Math.random()*colors.length)
code += colors[key]
}
this.codes[i].color = code
// 随机验证码方向
let rotate = Math.floor(Math.random()*60)
let plus = Math.floor(Math.random()*2)
if(plus == 1) rotate = \'-\'+rotate
this.codes[i].rotate = \'rotate(\'+rotate+\'deg)\'
// 随机验证码字体大小
let size = Math.floor(Math.random()*sizes.length)
this.codes[i].size = sizes[size]+\'px\'
}
},
}
};
个人中心：在个人中心页面可以对个人信息和报考中心、续费信息、请假申请、学生考勤等进行详细操作；如图5-9所示：
图5-9个人中心界面
5.3后台管理员功能实现
管理员登录，在登录页面正确输入用户名和密码后，通过身份验证，验证成功后点击登录进入系统进行操作；如图5-10所示。
图5-10 管理员登录界面
管理员进入系统主页面，主要功能包括对统首页、我的账号、学生管理、家长管理、班主任管理、教师管理、校长管理、教务管理、班级管理、课程分类管理、报考类型管理、报考中心管理、续费信息管理、请假申请管理、学生考勤管理、排班信息管理、考勤信息管理、课程信息管理等进行操作。管理员主页面如图5-11所示：
图5-11 管理员主界面
学生管理功能在视图层（view层)进行交互，比如点击“新增”按钮或填写学生需求信息表单。这些学生信息动作被视图层捕获并作为请求发送给相应的控制器层(control1er层)。控制器接收到这些请求后，调用服务层(service层)以执行相关的业务逻辑，例如验证输入数据的有效性和与数据库的交互。服务层处理完这些逻辑后，进一步与数据访问对象层（DAO层)交互，后者负责具体的数据操作如查询、新增、更新或删除学生信息，并将操作结果返回给控制器。最终，控制器根据这些结果更新视图层，以便学生信息功能可以看到最新的信息或相应的操作反馈。在学生信息页面的输入栏中输入学生账号、学生姓名、性别、班级进行查询，可以查看到学生详细信息，并根据需要进行添加或者删除等操作；如图5-12所示：
图5-12学生管理界面
管理员可以在家长管理界面进行家长信息的管理，包括增删改查操作，可以根据家长账号、家长姓名，搜索到相应的家长信息，并进行增删改查操作；如图5-13所示：
图5-13家长管理界面
班主任管理功能在视图层（view层)进行交互，比如点击“新增”按钮或填写班主任需求信息表单。这些班主任动作被视图层捕获并作为请求发送给相应的控制器层(control1er层)。控制器接收到这些请求后，调用服务层(service层)以执行相关的业务逻辑，例如验证输入数据的有效性和与数据库的交互。服务层处理完这些逻辑后，进一步与数据访问对象层（DAO层)交互，后者负责具体的数据操作如查询、新增、更新或删除班主任，并将操作结果返回给控制器。最终，控制器根据这些结果更新视图层，以便班主任功能可以看到最新的信息或相应的操作反馈。在班主任页面的输入栏中输入班主任账号、班主任姓名进行查询，可以查看到班主任详细信息，并根据需要进行修改或者删除等操作；如图5-14所示：
图5-14班主任管理界面
管理员可以在教师管理界面进行教师信息的管理，包括增删改查操作，可以根据教师账号、教师姓名，查询到相应的教师信息，并进行增删改查操作；如图5-15所示：
图5-15教师管理界面
源码无偿分享，文未领取
