1由于現(xiàn)代電子技術實驗及實驗技術在電子技術教學、實驗教學方面的重要作用,對拓寬學員的知識面和動手能力大有益處,開設這方面的內容很有必要,但是,因為現(xiàn)代電子技術實驗所需設備昂貴、占地面積大,甚至還有一定的安全風險,儀器內部結構不能看清楚等原因,不能配備到實驗室中,用計算機技術、網(wǎng)絡技術可以彌補上述不足。虛擬現(xiàn)代電子技術實驗室,不僅可以用來預習、模擬訓練,還可以直接用鼠標來做實驗,在空間和時間上均得到了有效延伸,是傳統(tǒng)實驗方式的有效補充和完善。
2設計原則及功能
2.1系統(tǒng)設計原則
1)系統(tǒng)的可靠性和安全性網(wǎng)絡設備采用高性能、高可靠性且技術先進的設備,以保證系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。
2)系統(tǒng)的先進性和實用性系統(tǒng)可在局域網(wǎng)內部使用,也支持遠程客戶,并可作為網(wǎng)上的站點,適合集中或分散教學。
3)系統(tǒng)的可擴充性系統(tǒng)的設計充分考慮到將來學科的發(fā)展趨勢及新內容的加入,預留接口。
4)系統(tǒng)的易操作性有較好的靈活性和友好性,方便用戶使用。
2.2系統(tǒng)功能
虛擬實驗室的系統(tǒng)功能結構包含四個模塊:
實驗指南:指南包括信號分析與處理理論的學習,實驗預習,實驗演示三部分。學生在上課前能夠初步掌握實驗要求、步驟、注意事項。實驗演示是對實驗的原理、背景知識、實驗過程的動態(tài)演示,達到先學習,再作實驗的目的。
實驗預約:預約部分是為實驗室全面開放而服務,適用于所有高校的實驗教學。通過實驗預約可以科學地調度實驗室,合理地分配實驗內容,避免學員來實驗室后沒有場地、沒有設備的情況發(fā)生。
學生園地:園地是以BBS的形式開展教師和學生、學生和學生之間的交流、討論,學生無論是在實驗室,還是在其它地方,遇到問題便可在網(wǎng)上提交。
虛擬實驗:該功能模塊是系統(tǒng)的核心部分。傳統(tǒng)的基礎實驗一般因實驗室的空間、實驗儀器的組數(shù)、實驗指導教員數(shù)量等因素限制,F(xiàn)代電子技術虛擬實驗室不受場地的限制,因而在不同終端上可同時進行相同或不同的虛擬實驗,增加受訓人員的實驗有效時數(shù),提高了效率,是傳統(tǒng)實驗的有效補充和完善。
3基于虛擬儀器技術的電子類虛擬實驗室平臺的開發(fā)
3.1開發(fā)工具
本文選用LabWindows/CVI和VisualC6.0進行儀器仿真和平臺界面的設計。
LabWindows/CVI是美國NI公司開發(fā)的一款基于C語言的半圖形化軟件開發(fā)平臺,即具有圖形化編程語言的開發(fā)效率高、修改靈活、界面設計快速的優(yōu)點,又具備文本編程語言功能強大、可控性強、性能靈活的優(yōu)勢,適用于自動測試、自動控制、測試儀器通信、測試硬件控制和信號分析處理,尤其是大型、復雜的測試系統(tǒng)軟件開發(fā)。
VisualC6.0是由微軟公司推出的軟件開發(fā)工具。它擁有一個優(yōu)秀的集成開發(fā)環(huán)境,集編輯、編譯、連接、調試、向導等多項功能于一體,貫穿了面向對象的程序設計思想,并且提供了目前已成為業(yè)界標準的微軟基本類庫MFC.
3.2虛擬儀器的開發(fā)
所謂虛擬儀器,就是在以計算機為核心的硬件平臺上,由用戶設計定義,具有虛擬面板,測試功能由測試軟件實現(xiàn)的一種計算機儀器系統(tǒng)。
根據(jù)實驗所要實現(xiàn)的功能,本文所要開發(fā)的虛擬儀器包括信號發(fā)生器、示波器、頻譜分析儀、濾波器等幾個模塊,下面以信號發(fā)生器為例介紹一下虛擬儀器的開發(fā)過程。
[$page] 儀器面板:
面板中的主要控件屬性設置如所示。其中,NumericKnob是CVI中數(shù)字旋鈕類控件,Ring是循環(huán)控制類控件,Graph是圖形顯示窗類控件,CommandButton是命令按鈕類控件。
參數(shù)獲得及繪圖:在CVI用戶界面庫中提供了許多關于面板和控件的函數(shù),這些函數(shù)為用戶界面事件和工程中的程序文件提供了鏈接。其中,GetCtrlVal()函數(shù)實現(xiàn)從面板上獲得控件參數(shù)值的功能。函數(shù)原型為:intGetCtrlVal;其中,參數(shù)Panel_Handle是控件所在面板句柄,參數(shù)Control_ID是控件名稱,參數(shù)value是變量,放置返回的參數(shù),以地址形式表示。以下是程序設計中獲得調節(jié)參數(shù)的部分源代碼。
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