电子商务虚拟实验系统

电子商务虚拟实验系统（精选12篇）

电子商务虚拟实验系统 第1篇

1 实验设计

合理的实验设计是成功构建系统的前提, 只有明确实验对象之需, 选择合理的实验内容, 应对有效的实验策略, 才能达到预期实验目标。

1.1 实验对象分析

电子技术虚拟实验是配以电子技术理论的实验课程, 其对象是学习电子信息、通信、自动控制、计算机类、教育技术类的本科、专科学员。这些对象具有一定的学习主动性和学习自主能力, 但也存在一定的随意性和盲动性。在实验中必须设置有效的环节, 吸引学习对象紧扣其学习心理。

1.2 实验内容分析

对实验内容的选取是重中之重, 它体现了系统的教育性, 使虚拟系统不仅仅居于一种形式, 而能够真正应用到教育和实践中, 并完成预期的教育目的。在选取中需要坚持基础与重点并重的原则, 使学习者即可以得到基础操作的锻炼, 又可以掌握学科的重点知识。

1.3 实验目标分析

通过模拟实验, 使学员能够更深入地理解和掌握电子技术的基本概念、原理, 逐步培养学员的自学能力、动手能力以及运用所学知识去分析问题、解决问题的能力。

1.4 实验策略分析

系统本着易学、实用, 亦教亦学的原则进行设计, 学习者可根据自身情况选择学习的内容与形式, 可统一由教师以课堂教学的形式集体学习, 也可以由学习者自主选择零散的时间进行针对性学习。

2 系统设计

在系统设计中要注重系统的教育性、科学性、技术性、艺术性和效益性, 使虚拟实验系统能够实现预期的教学目标, 以一定的技术质量和较强的表现力、感染力正确反映学科的基础知识与先进水平, 并以较小的代价获得较大的效益。

2.1 开发流程

系统开发流程分为如下四个阶段:

系统设计阶段:主要解决实验内容的取舍, 分析实验虚拟的可行性, 对系统进行整体设计、规划, 并生成系统研发的文字稿本和制作稿本。

具体制作阶段:依照系统设计进行素材搜集, 录制音频, 用Flash制作动画, Photoshop进行图片处理, 再用Director进行整合。

测试调整阶段:在内部进行测试、评价分析, 对不人性化的操作和不科学的地方进行调整重置。

系统发布阶段:并根据使用反馈信息对系统进行调整。

2.2 系统内容设计

在对电子技术知识进行系统分析以后, 从电路部分、模拟部分和数字部分中选择了有代表性的15个实验, 分别是:电路部分:万用表使用练习、基尔霍夫定理的验证、叠加定原理的验证、戴维南定理的验证和电源等效变换;模拟部分:单管共射极电压放大器、差动放大器、集成运算放大器的应用、集成运放构成的信号产生电路、集成稳压器的应用;数字部分:基本门电路逻辑功能的测试、组合逻辑电路、时序逻辑电路、555定时器及其应用、A/D转换器及其应用。

2.3 结构功能设计

为了使学习者可根据自身情况选择学习, 系统采用模块化非线性结构。模块化就是把一个整体分割成不等的模块后, 分别对各模块进行处理, 最后再将各模块处理结果整合, 以达到整体效果。按模块进行设计, 既可以实行分工协作, 以达到提高系统制作质量、加快系统制作速度;又可以方便日后对系统的维护、修改、更新和扩充, 针对系统各模块的设计, 可以直接对需要改动的模块进行处理, 从而有效提高系统更新的效率。在模块之间选择使用导航实现跳转功能。

在功能设计上每个具体实验均由实验目的、实验设备、实验原理、实验操作四部分构成, 根据学习者的需求不同, 每个实验操作都由学习、练习、测评三种模式组成:

1) 学习模式

适用于学习者自学的状态。学习模式囊括了所有有关该实验的知识点, 包括实验原理、实验电路、实验方法、实验步骤和实验结果, 实验以顺序的方式采用动画形式播出, 使学习者可以自主学习实验操作。

2) 练习模式

在练习模式下, 学习者可以对单步操作进行无限次的尝试, 无论对错均可进行, 但只有正确的步骤可以被记录在界面上, 且操作正确后方可自动进行下一步操作。例如可以将元件库的元件拖放到电路板上进行电路连接, 不论元件是否连接正确均可吸附到电路板上, 当单击电路连接确定按钮后, 连接正确的元件保留在电路板上, 连接不正确的自动退回到元件库。在练习过程中, 每一个操作步骤都有相应的提示信息, 以协助学习者完成操作。

3) 测评模式

测评模式是为检测学习者学习效果而设定的, 因此采用线性结构, 分为原理理论题和操作题两种, 无论对错均可操作且无任何提示, 直至学习者交卷。交卷后, 系统自动评分, 并给出标准答案和正确操作步骤, 学习者可以在当前基础上对错误内容重新测试, 也可经学习练习后重新测试。

4) 系统艺术设计

界面是学习者与系统进行交流的区域, 其好坏直接影响学习者的学习效果, 所以虚拟实验不仅要具有较高的技术含量, 还需兼顾艺术性的特征。艺术性是为教学训练性、科学性服务的。它能使教材中科学的教育训练内容表现得更生动、有趣, 更直观、形象。通过媒体多样性, 设置和谐、丰富的界面, 使界面更富于美感, 感染力强, 易于激发学习者的情感, 使学习者在审美的同时学会其所传达的知识, 达到事半功倍的作用。然而在艺术设计上又不能太丰富, 视觉因素太多会造成学习者思维的混乱, 产生副作用。在经过多方对比之后, 选择沉静的深蓝色作为主题界面背景, 元器件采用照片抠图, 界面尽量简洁, 强调细节点缀。

3 关键技术和解决的关键问题

关键技术:在系统中使用到的技术有:Photoshop、Flash、Director。

Photoshop是世界上最优秀的图像编辑软件, 他在计算机图形设计领域的应用十分广泛, 使用Photoshop的图层样式和滤镜等功能可以制作各种真实的质感和特效, 本系统的界面设计与制作主要是其起来完成的。

Flash集矢量图编辑和动画制作于一体, 能够将矢量图、位图、音频、动画和交互有机的结合在一起, 使用传统动画原则所倡导的易于使用的、高度可控制的、基于帧的时间线来制作动画, 从而创建出美观、紧密、具有交互性的作品。其特点操作方便、适用于网络。用其制作系统中的一些动画效果, 不仅画面清晰, 且大大缩小了文件的大小。

Director藉由同步整合图形、声音、文字、动画、及影片功能制作出多媒体产品。它提供多平台运行环境, 动画功能优秀, 能够快捷的把图文声像等多种媒体整合在一起, 通过使用Xtras插件实现多种转换特技, 其舞台式、时间轴工作方式使得所见即所得, 另外, Lingo语言的使用, 可以为系统的制作提供一些交互和控制功能。

4 创新性特色

本系统从教学改革的角度设计并制作完成, 通过对实验的模拟、仿真, 能够更深入地理解和掌握电子技术的基本概念, 为电子技术应用打下坚实的基础。其创新点在于:

1) 从教学经验出发, 在实验中设计的问题具有针对性和代表性, 使学员的学习事半功倍。体现了教师主导, 以学习者为主体的现代教学思想, 真正提高学习者的创新精神和实践能力。

2) 多种实验模式并存:学习模式, 对实验内容进行自主学习;练习模式, 通过练习加强对知识点的领会;测评模式, 检查学习情况, 进一步达到多媒体教材传达教学信息, 表述重点、难点知识的作用。

3) 不拘泥于定点教学, 构建了学习者充分参与和自主学习的环境。提高了学习者自主学习的兴趣, 改变了传统填鸭式教学方法和传统应试教育的潜在思想, 发挥学习者学习的主动性, 能够正确引导学习者的好奇求知心理。

4) 通过形象生动的动画画面虚拟真实的操作场景, 使学员有身临其境的感觉, 并且有效避免由于意外触电而造成的人员伤亡。

5 结束语

电子技术是教育技术的基础理论内容, 需要受教育者在掌握理论知识的同时又要具备一定的动手操作能力, 需要受教育者掌握电子线路的基本作用与设计方法。以前的教学中多采用的是理论讲授, 在教学环境不具备的情况下, 配套的实验课不能按时开展, 常出现理解困惑或不能更准确地掌握等问题。现将这一实验内容制作成电子技术虚拟实验系统, 并已经应用于教育技术专业本科教学, 收到良好的效果。

参考文献

[1]那良玉, 张丛明.多媒体教材设计与制作[M].北京:国防大学出版社, 2001.

[2]Vaughan T.多媒体技术及应用[M].晓波, 倪敏, 译.北京:清华大学出版社, 2004.

电子商务虚拟实验系统 第2篇

电子设计仿真与虚拟实验

学习心得

学院名称 所属专业 学生姓名 学 号 班 级 是否选课： 邮箱：

日期：2016.4.3

电子电路仿真（英语：Electronic circuit simulation），是指使用数学模型来对电子电路的真实行为进行模拟的工程方法。仿真系统可以对电路的功能行为进行模拟，而不需要建立实际的电路（这过程可能繁琐而昂贵），因此它是一种很有实用价值的工具。由于仿真系统对真实情况的模拟越来越逼真，许多大学、研究机构都会使用这类工具来辅助电子工程方面的教学。由于电子电路仿真系统一般具有较好的图形化界面，它们常常可以使用户有身临其境的感觉。对于初学者，他们可以在仿真软件的帮助下进行分析、综合、组织和评估所学的知识。

在构建实际的电路之前，对设计进行仿真验证，可以大大地提高设计效率。这是由于，设计人员可以在构建电路之前，预先观察、研究电路的行为，而不必为电路的物理实现付出时间和经济的成本。尤其是集成电路，在物理上实现电路所需的光掩模等电子工艺成本不菲，而集成电路的高复杂性又在面包板上面难以实现，用传统的方法研究电路的行为较为困难。因此，几乎所有的集成电路设计都较为依赖仿真。最著名的模拟仿真是SPICE，而最著名的数字电路仿真器都是基于Verilog或VHDL的。一些电子仿真系统集成了原理图编辑器、仿真引擎、波形显示功能，这样使用户可以轻松地观察电路行为的即时状态。通常，仿真系统也会包括扩展模型以及电子元件库。其中模型主要包括集成电路专用的晶体管模型，例如BSIM；而元件库会提供很多通用元件，如电阻器、电容器、电感元件、变压器和用户定义的模型（例如受控的电流源、电压源），此外还可以提供Verilog-A或

VHDL-AMS中的一些模型）。印刷电路板设计还要求专用的模型，例如线路走线的传输线模型和IBIS模型等。

大学的选修课是为了丰富大学生的知识、提高大学生的文化、科学、技术、道德等各方面的素养水平而开设的课程。大学是培养人才的摇篮，是我们储备知识的摇篮，在大学里，学校设置了一些灵活多样的选修课，这丰富了我们的课余生活。因此，这学期我选修了一门叫做电子仿真与制作的课程，这是属于理科类的课程。以前，虽然在高中的时候我是学习理科的，但是到了大学，学习的是管理类的专业，时过一年，我对电子电路知识已经遗忘了，因此对于电子仿真与制作的学习只是停留在了基础知识的简单了解上，但这些知识也是很有趣的，为我枯燥的文科学习增添了一点趣味。

在短短的这几个课时里，通过这学期在选修课上的学习，使我对电子仿真与制作方面的知识有了一定的了解。老师主要是给我们简单地介绍了电子仿真相关的知识，印象深刻的是老师给我们介绍了Multisim的电子电路仿真软件，它是用于电子电路的模拟的，还有集成电路的知识。课堂上，老师常常播放视频，通过视频让我们更直观得了解到诸如：焊接、芯片、电阻、电容等知识，提高了我们的学习兴趣。以下是我对电子仿真与制作课程学习的一些总结与感想。

首先通过学习，我认识到什么是电子电路仿真，就是用图形化的显示方式或数字模拟方式对电子电路的实际工作状态进行虚拟现实的模拟，用计算机实现电路功能和电路特性的分析。看来，计算机的发展真的给我们带来了便利，现在通过各种软件我们可以对现实的事

物做一些虚拟，方便了我们的实验。

其次，通过学习，我认识了一些电子元件，这些是做实验的基础知识。如：线路板，它是各种电子元件，线路的载体，电子新产品的心脏所在地。还有一些基本元件，如：电阻，它是电路中对电流通过有阻碍作用并且造成能量消耗（功率）的部分，它在电路中起着限流，分压，偏置等作用。还有电容，它是衡量导体储存电荷能力的物理量，它的主要特性是隔直流通交流，电容容量的大小就是表示能贮存电能的大小。还有电感线圈(电感)，具有阻止交流电通过而让直流电通过的特性。最重要的是了解到了集成电路，它是一种采用特殊工艺，将晶体管、电阻、电容等元件集成在硅基片上而形成的具有一定功能的器件，英文为缩写为IC，也俗称芯片。对待这短短的几次课，我保证每次课都去，因此也在课堂上收获了不少。这些就是我在课堂上学习到的简单的知识，简单但是有趣。

然后，是对电子电路仿真软件Multisim的了解。Multisim软件就是一个专门用于电子线路仿真与设计的EDA工具软件。作为Windows下运行的个人桌面电子设计工具，Multisim 是一个完整的集成化设计环境。它的特点有：直观的图形界面、丰富的元器件库、丰富的测试仪器、完备的分析手段、强大的仿真能力。电子仿真运用了诸如Multisim的仿真软件，具有重大的意义。减少设计、研究费用，节约和避免浪费，高效，高利用率，减少损耗、运输和运行成本；缩短设计、研究时间。性能改善，提供观测评估分析能力，减少对抗，预防不确定和不利情况；提高设计可靠性。模拟偶然事件，紧急事件，提高安全性。

印象深刻的是焊接芯片，老师给我们播放了视频，我们清楚详细地观看了焊接的整个过程。用到的工具是电烙铁。电烙铁，是电子制作必要工具，主要用途是焊机接元件及导线。通过观看视频，我感觉到焊接真的是一个精湛的技术，想要焊接地好，需要你的手法熟练。使用烙铁时，烙铁的温度太低则熔化不了焊锡，或者使焊点未完全熔化而成不好看、不可靠的样子。太高又会使烙铁“烧死”（尽管温度很高，却不能蘸上锡）。另外也要控制好焊接的时间，电烙铁停留的时间太短，焊锡不易完全熔化、接触好，形成“虚焊”，而焊接时间太长又容易损坏元器件，或使印刷电路板的铜箔翘起。一般一两秒内要焊好一个焊点，若没完成，宁愿等一会儿再焊一次。焊接时电烙铁不能移动，应该先选好接触焊点的位置，再用烙铁头的搪锡面去接触焊点。因此，可以体会到，做任何事情特别是这种需要细心的事情，想要做好，或者想要学好一门手艺，只有勤学苦练，下苦功夫，才能做到熟能生巧。熟练了，才能找到窍门，这只是我的一点点感想。

其次，记得老师强调过的一个重点是PCB板，它要求元件封装。PCB板，印制电路板，又称印刷电路板，是电子元器件电气连接的提供者。它的发展已有100多年的历史了；它的设计主要是版图设计；采用电路板的主要优点是大大减少布线和装配的差错，提高了自动化水平和生产劳动率。

抱着对电子仿真与制作的一些知识的好奇和不了解，通过上网，我又查询了一些关于集成电路的知识，清楚地了解到集成电路的特点

及用途。集成电路具有体积小，重量轻，引出线和焊接点少，寿命长，可靠性高，性能好等优点，同时成本低，便于大规模生产。它不仅在工、民用电子设备如收录机、电视机、计算机等方面得到广泛的应用，同时在军事、通讯、遥控等方面也得到广泛的应用。用集成电路来装配电子设备，其装配密度比晶体管可提高几十倍至几千倍，设备的稳定工作时间也可大大提高。集成电路的应用范围覆盖了军工、民用的几乎所有的电子设备。

电子商务虚拟实验系统 第3篇

【关键词】模拟电子技术 Multisim10 虚拟实验 平台

随着EDA技术的日益发展，各种仿真软件也逐渐得到广泛应用。利用软件技术构建虚拟实验已成为提高实践课程教学质量及实验效率、降低实验成本的一条有效途径。为了缓解学生数量的增加与实验设备及场地相对不足的矛盾，我们主要采用强大的EDA仿真软件——Multisim10开发了一套“基于Multisim10的模拟电子课程虚拟实验平台”，在教学的各个环节中普遍应用，教学效果良好。

一、虚拟实验平台的整体结构

模拟电子电路实践环节在整个课程教学过程中的重要地位不容忽视。大纲要求学生学习完本门课程以后要达到的基本要求之一是通过“五关”，即：器件关、仪器关、电路关、调试关和设计关。本实验平台设计过程中充分考虑了这些技能训练要求，力求通过合理的结构划分，来培养学生不同程度的技能水平。

平台总体结构分为三部分：验证性实验仿真模块、小规模设计性实验仿真模块和综合设计性实验仿真模块。其中“验证性实验仿真模块”中涵盖了模拟电子课程教学过程中的几乎所有可进行功能验证的知识点，是对每个独立知识点的实验仿真，属于“熟悉零件”部分；“小规模设计性实验仿真模块”基本上是以每章涉及的知识为单元，设计完成一个体现本章内容的设计性实验题目；而“综合设计性实验仿真模块”旨在训练学生综合运用所学知识的能力，希望通过本模块的练习，学生们能以全局的观念来认识模拟电子技术课程的实质，属于“组装零件”部分。另外，根据学生在教学过程当中的反馈信息，普遍认为模拟电子的有些知识点难以理解，于是，我们在平台中专门添加了一个“教材例题仿真”子模块，该子模块的仿真实例都是教材当中针对某一个知识点的实际应用内容，对理解相关知识点很有帮助，学生还可以把仿真结果直接和教材中的解题结果相对照，以验证仿真结果的正确性，从而加深对相应知识点的理解。

二、虚拟实验平台的应用

（一）在课堂教学环节中的应用

课堂教学中多以讲授原理性和基础性的知识为重点，主要阐述各基本概念、各参数之间的变化关系。在运用多媒体进行课堂教学的过程中，可依据所讲授知识点的需要，适当引入仿真实验，以加深学生们对相关知识点的理解。

在“模拟电子技术基础”课程教学中，对很多电路图进行较详细的原理分析，进而得出相应的电路波形图属于必不可少的过程型讲授内容，如果单用黑板及口头语言描述，教师们感到费时、费力，学生们又很难对这样的知识点有一个感性的、清晰的认识。如果在这些地方引入仿真实验来辅助教学，就能取得事半功倍的效果。如在“直流稳压电源”一章的讲授中，桥式整流电路及电容滤波电路是两个非常重要的知识点，但对于其电压、电流波形的得出学生们却往往难以领会。于是我们在虚拟实验平台中设计了一个相关实验，学生通过仿真实验可以一目了然地看到与教材所给电路波形完全一致的实验结果，既激发了学生的想象力，加深其对知识的理解，又提高了学习兴趣。

（二）在实验教学环节中的应用

虚拟实验平台不仅弥补了实验设备不足的缺憾，而且对已有的实验教学过程也起到了一定的规范作用，为探索新的实验教学模式提供了一个思路。

在传统的实验教学过程基础上加入了“仿真预习阶段”，要求学生按照实验指导书对实验内容用Multisim10在课外作实验仿真，并将仿真分析步骤、结果（包括重要数据、波形）记录下来，在真正进入实验室前交给实验教师批阅，不合格者不允许进入实验室开展实验。有了预先的仿真，避免了传统实验方式过程中的盲目性。

实验后，要求学生把场地实验得到的结果与事先仿真实验的结果加以对照，并得出分析结论，使学生对理论仿真与实际实验过程都有了更进一步的认识，真正体会到理论与实践相结合的乐趣，同时还能清楚地看到理论和实际的差别所在，对培养学生独立分析问题和解决问题的能力有非常好的启迪作用。

（三）在课程设计实践环节中的应用

从整个的教学过程安排上来看，模拟电子课程课堂教学过程结束后，通常都会配有一至二周的课程设计。

在课程设计环节中，我们通常要求学生通过查阅资料自行构思一个综合性题目，在设计过程开始前向指导教师提交原理图及用虚拟实验平台对其原理图进行仿真的结果，由指导教师先行审核学生设计题目的工作量大小及难易程度，对每个学生做出有针对性的指导，不符合要求或脱离实际的设计内容将返回给学生重新修改，直到从原理上实现没有问题为止。 这样，学生在设计过程中思路清晰，针对性强，对照仿真结果和实际调试出现的现象，就可以大致判断设计过程中出现的问题该如何入手解决，从而加强了学生调试过程的自信心。

课程设计结束后我们还会把优秀的设计题目填充到我们的虚拟实验平台当中去，供以后的学生学习和参考。

三、结束语

基于Multisim仿真技术的模拟电子课程虚拟实验平台的开发应用得到了广大学生的认可。它的优点集中体现在以下两个方面：

（1）不受实验场地及设备的限制，学生只需在个人PC机上就可以完成虚拟实验平台中的全部实验。

（2）可扩充性好，且不需要任何实验成本。随着对知识点理解的不断深入，学生完全可以按自己的思路来设计各种实验，验证自己对知识点的理解是否准确，对培养学生分析和解决问题的能力有很大的帮助，有利于提高学生的创新能力。

【参考文献】

电子商务虚拟实验系统 第4篇

关键词：电子技术,虚拟实验,Virtools

《电子技术》是电类专业的一门重要的专业基础课程。我院的电子技术课程于2007年成为湖南省精品课程,在这一理论与实践并重的课程中,确定了“以岗位能力为中心”的培养目标,以“够用”为度的教学改革思想,对基础理论和实践环节进行了调整,增强了实践性教学环节,强调以掌握概念、强化应用、突出能力,鼓励创新为主的思路。为了丰富和完善实验教学体系,更有效地推动该课程的实验教学,我们开始了“电子技术”虚拟实验室的研发,设计并实现了“电子技术”虚拟实验系统。

在国内外学者研究基础上,我们本着“技术为教学服务”的原则,提出了3D-Virtools-Moodle构建虚拟实验室的架构方案。这一方案是在3DStudio Max中完成三维建模、动画制作;在Virtools Dev中进行相关数据处理、三维对象的控制及交互设定;在Moodle教学管理平台中实现虚拟实验的绩效评估和教学管理。采用该架构方案,具有真实性、交互性、简单和易实现等特点,具有较好的教学效果。

一、Virtools概述

Virtools是一套整合软件,可以将现有常用的档案格式整合在一起,如3D模型、2D图形或是音效等。

Virtools新一代3D for All开发平台,以完全的可视化模式建构互动体验,开放架构支持多种3D文件格式的读取,使实时3D技术的应用变得更多元广泛。

Virtools开放的架构极其灵活,允许开发者使用模块的脚本,方便有效地进行对象的交互设计和管理。利用SDK(Software Development Kit,软件开发工具包)和VSL(Virtools Scripting Language,Virtools专用脚本语言),通过相应的API接口,可以创建自定义的交互行为脚本和应用程序。

通过Virtools的可视化流程图式脚本制作界面,在不使用第三方技术的情况下,用户还可以进行高级互动模块的熟练使用,比如Physics(物理学)、AI(Artificial Intelligence,人工智能)和Multi-users(多用户)制作和执行环境。

二、虚拟实验统的功能设计目标

为实现《电子技术》课程的实验教学目标,虚拟实验室应具有以下功能:

(一)综合管理功能

虚拟实验系统将所有虚拟场景、虚拟仪器及实验者集成于一个系统中,使用标准的统一命令来实现功能服务;能添加、修改和删除仪器和实验,以使虚拟验室系统适应教学的实验变更要求。

(二)资源共享及互动操作功能

实验者可以共享实验数据、实验设备、实验环境等相关资源,能够减少重复投资。虚拟验室具有互动性,用户可以操作本地实验室,同时用户之间可以交流信息。

(三)实验功能

虚拟实验室的核心功能就是虚拟实验。每一个典型的虚拟实验在架构上应包括实验环境、实验仪器设备、实验目的、实验原理和实验内容步骤几部分。通过虚拟实验,学习者可以了解实验中所用到的虚拟仪器的功能及使用方法,能查看实验目的、实验内容、实验要求、注意事项等,实验者还可以方便地获取具体实验步骤。

(四)扩展功能

虚拟实验室的实验项目应该能根据人才培养方案的变化及时扩充、缩减或修改,服务功能也要随时增删或修改。而实验室本身所具备的综合管理、资源共享等特点,给改变实验项目、实验内容等提供了低消耗的快速的可扩展特性。

(五)安全机制

虚拟实验室应采取必要的安全措施和技术手段来维护系统软件和用户知识产权的安全。具有安全措施的虚拟实验室,能够做到拒绝非法访问者进入虚拟实验室,也可以及时中止合法访问者的不当操作。例如采用身份认证机制,用户若要进入虚拟实验室,首先必须登录,以核对用户是否有使用权限。这样一方面可以阻止非法用户的入侵;另一方面可针对用户的属性,赋予不同的使用权限。例如:教师用户可以将自己创建的虚拟实验上传到服务器端,以充实虚拟实验室的内容。

三、电子技术虚拟实验室的构建

(一)虚拟实验系统

虚拟实验系统着重关注两个关键特征,一个是仿真性,一个是交互性。仿真性是为了保证虚拟实验尽量与真实实验尽量具有相同的视觉特征,避免虚拟实验仪器的抽象化,从而产生真实感。交互性具有视角交互、动作交互、数据交互等交互层级,使学习者具有沉浸感。

电子技术虚拟实验系统由以下模块组成:

1. 用户登录模块。

该模块主要提供学生和教师注册、登录功能,以及管理人员进行后台的维护以及资料资源的管理,它允许师生使用自己的账号和密码进行登录。

2. 实验报告模块。

学生按照要求完成实验后可以在网上上传实验报告,教师可以对实验报告给出评价。

3. 在线讨论模块。

是一个供远程学习者交流的场所,该模块让学生老师能够相互沟通,讨论学习方法和经验,也可以提出问题,由负责实验教学的教师回答,是网络化学习必须的一个基本功能。

4. 实验模块。

虚拟实验子系统是整个虚拟实验系统的核心部分,它由环境漫游模块、钻探模拟实验、仪器展示实验和实验帮助三大子模块构成。学生或教师进入实验系统后,在虚拟实验平台上,可以进行三维场景虚拟漫游,以及全方位的观察和正确选择各种实验仪器和器材;然后把各种实验设备正确地组合起来后,就可以进行实验了,用户可以仔细观察得到的结果。实验帮助子模块是介绍实验仪器的操作方法及注意事项,这些介绍与所选择的实验内容相关,如实验背景、实验方法等,涉及范围较广,能够扩展学生的知识,从而帮助学习者顺利完成实验。模块设计如图1所示。

(二)开发流程

我们选择Virtools作为电子技术虚拟实验室开发平台,开发流程如图2所示:

(1)模型构建。使用3ds Max软件构建虚拟场景和实验设备、器材模型。(2)动画制作。使用3ds Max软件对实验室场景中的虚拟人物或实验设备进行必要的动画制作,比如虚拟人物的行走、碰撞等,实验设备的打开与连接等。(3)场景导出。将在3ds Max软件中生成的场景和设备导出为Virtools可读格式。(4)交互设计。使用Virtools软件为模型添加交互行为,实现对真实实验的虚拟操作。(5)系统发布。把最后完成的虚拟实验教学系统发布成网页文件,或者打包成可执行文件,使学习者能使用虚拟实验系统。

(三)系统的实现

本实验系统用到的开发工具有:(1)3D建模:3ds Max8.0;(2)虚拟现实:Virtools 4.0;(3)程序编制:Virtools'BBSDK;(4)图形绘制:Flash CS3;(5)图像处理:Photoshop CS2。运行环境:Windows XP SP2;奔腾4处理器。用户登录界面如图3所示:

图4为本实验系统三维场景和实物图,图5为交通灯实验的电路模型和交通灯情景再现。

四、结束语

《电子技术》虚拟实验系统的应用,能缓解设备更新压力、提高实验效率,同时通过虚拟现实教学,能有效的发挥学生的各种感官作用,使学生接受更多、更具体、更完整的信息,有利于构建以学生为主体的教学模式。基于Virtools虚拟实验技术在电子技术教学中的应用,能有效地提高学生的实践能力、分析问题的能力和解决问题的能力,这是平常的CAI软件难以达到的。我们希望通过“电子技术虚拟实验系统”所提供的三维虚拟实验平台,让学习者能够身临其境地操控场景中的实验对象来完成课程实验,也为其他虚拟实验系统的开发和应用提供方法借鉴。

参考文献

[1]孙荣平,戚甫峰.基于多媒体仿真技术的电路与电子技术虚拟实验教学系统[J].实验技术与管理,2001,(04):46-49.

[2]刘延飞.基于电子技术虚拟实验平台的实验教学实践[J].华北航天工业学院学报,2006,(S1):9-10.

[3]孙怀东.开展电子技术虚拟实验的做法与体会[J].实验室研究与探索,2006,(10):1265-1267.

[4]袁建春.电子技术虚拟实验教学浅探[J].中国电力教育,2008,(05):99-100.

[5]康占成.浅谈电子技术虚拟实验系统[J].雁北师范学院学报,2003,(05):82-84.

[6]周鹏,李芳.数字电子技术虚拟实验系统的建设与应用[J].现代教育技术,2009,(02):121-123.

[7]林培炎,冯开平,廖聪.基于三维技术虚拟漫游校园的GIS实现技术[J].信息技术,2009,(01):28-30.

电子商务虚拟实验系统 第5篇

1)必须具备齐全的模型、而且尽量接近实物，这样才能对实验进行真实的模拟.2)灵活性强，零件的参数能根据需要随时进行调整，实现尺寸驱动功能，即改变其中一个零件的参数后，只需要重建模型，其它零件的相应点的位置会跟着发生改变，零件之间依然保持相应的联结关系，而不需重新进行装配.3)对于机构运动的模拟仿真功能.4)具有运动特性分析和动力特性分析的功能.5)具有实验指导功能.系统的结构流程图如图1所示.图1 系统的结构流程图

2系统开发方法

虚拟实验系统选用的平台是三维设计软件系统SolidWorks。SolidWorks它是基于Windows的全参数化特征造型软件，可十分方便地实现复杂的三维零件实体造型、复杂装配和生成工程图，以参数化和特征建模的技术为核心，为设计人员提供了良好的设计环境，还可以方便地对SolidWorks进行二次开发.用户二次开发的应用程序，可直接挂在SolidWorks的菜单下，形成统一的界面.一般而言，开发人员首先需要在SolidWorks的界面上添加自己的菜单项，以此作为激活用户程序的接口，完成与用户的数据交换。

SolidWorks的API(Application Programming Interface应用编程接口)提供了两种接口方式:有OLE Automation的Idispatch和作为Windows基础的COM(Component Object model).Idispatch的方法可用于VB、VBA或VC的开发环境，常作为快速开发的手段.本文开发的实验系统所使用的程序就是采用的Idispatch接口方法，用VC++6.0编写的.在程序编好后，编译即可形成DLL文件.不同的操作系统需要用不同的设置:Windows95/98采用“MBCS”;WindowsNT/2000采用“Unicode”;生成需要的3dll文件后，就可以使用SolidWorks的“文件/打开”菜单，在过滤器中选择“AddIns(3.dll)”，加载自己的DLL.若该DLL在注册表中注册成功，还可使用“工具/插件”菜单进行一次性加载，以后启动SolidWorks，就可自动加载该DLL，无须再进行加载操作，十分方便.3系统功能的实现

3.1实验装配零件库的建立

为了满足模型齐全的要求，笔者选用SolidWorks2001进行零件的三维造型，并把所有实验室内要用到的零件做成了一个零件库.通过对SolidWorks进行设置，可以使自己创建的零件库像工具条一样陈列在SolidWorks主窗口中.具体方法是:通过选择SolidWorks主菜单中的工具选项选择文件位置，将文件夹显示为调色板零件，再选“添加”，选中自己的零件库文件夹的存放位置.要使用这个零件库，只需要打开它就可以了.方法是，启动SolidWorks后，在工具下选择FeaturePalette，随后便有一个小窗口被打开，选中用户添加的文件夹，就会有一个新的窗口打开，创建的零件库内所有零件都以图标的形式陈列在窗口内，就好象在真实实验里看到的摆放在实验室里的零件一样.但使用起来比在真实实验室里方便多了，你只需要移动滑动条，就可以找到所需要的零件.3.2机构运动设计方案的确定

在拟订方案之前，首先可以从过去成功的设计案例中进行检索，看是否有与设计要求类似的设计案例.如果有，则以这个案例为模板，并对其作适当的修改，以满足当前的设计要求.这样做即可以保证设计要求，还可提高设计效率.如果没有类似的设计案例，则利用所掌握的专业知识和经验进行新的设计.机构运动方案的设计具体由以下几个步骤组成:

1)输入设计要求(包括输入输出间的函数关系和工艺动作要求等等)以及外部的各种约束条件.2)将设计要求及外部条件分解成各个基本动作、基本运动及其约束条件

3)初步选定能完成设计要求的基本机构或已有案例.4)将初步选定的基本机构进行组合，得到多种可能的设计方案.5)对各种方案进行初步的尺度综合.6)对各种方案的机构进行性能分析(包括运动和动力性能分析).7)对各种方案进行评价和排序，以选出最满意的方案.8)如果所有方案均不满意，则重新进行机构选型及组合、尺度综合及性能分析、方案评价及排序等工作.其中对方案的机构性能分析可以通过所设计的虚拟实验系统来完成.学生要做的就是先按以上步骤初步确定设计方案，画出机构运动简图，然后利用虚拟实验系统进行虚拟装配，给出初始输入条件，让系统进行分析计算，学生根据分析计算结果对设计方案优劣作出判断，如果满意，则根据确定的方案进行实际的拼接，如果不满意，则对机构进行构型演化，再装配，再分析，直至得出满意方案.3.3虚拟装配

在虚拟装配之前在磁盘上新建一个文件夹，用以存放选择的零件和最后形成的装配体.首先选出装配所需要的零件，从零件库拖出相应零件的图标，系统就会打开相应零件的编辑窗口，选择另存为，把这个零件存放到新建的文件夹中.注意不要改变没有保存的编辑窗口中零件的各项参数，因为放在这个零件库中的零件是一个参考模板文件，它的参数一旦发生改变，所有以它为参考模板文件生成的文件中的相应参数都会发生改变，所以在拖出图标后，一定要将其另存到自己的文件夹中.即可以在装配之前选好所要用的零件，也可在装配时随取，一般只需要选好几类零件就可以了.SolidWorks是基于Windows操作系统的，使用起来完全和 Windows 一样，可以利用复制、粘贴的形式在装配体窗口内生成同样类型的多个零件.如果是初始装配，则需打开一个新的装配体文件，将选好的零件插入到这个装配体文件中，在零件之间添加相应的装配配合关系就可以了.各构件之间的装配关系和其运动副关系是这样定义的:若是转动副，则在两零件连接处添加端面贴合和同轴心关系;若是移动副，则在两零件接触处添加平面贴合关系.对于机架和导轨等固定不动的构件通过右击SolidWorks特征管理树(Feature manager)中相应零件的实体名，在弹出的菜单内选择固定来实现.由于是虚拟装配，自然比真实装配轻松得多.因为SolidWorks可以实现尺寸驱动，所以改变装配完的机构中构件的某些参数，如杆长，机架的位置后，只需要对装配体机构进行重建模型，其它零件的相应位置会根据配合关系跟着改变，而不需要拆卸后重新装配.图2所示为运用此系统装配好的四杆机构，并且已在SolidWorks界面上加载了自己的菜单，准备进行运动仿真.3.4对机构运动的干涉检查

在装配体形成后，首先要对其进行初步的干涉检查.可以使用SolidWorks自带的干涉检查功能.如果觉得不够直观的话，则可以用拖动其中某个构件的方法，观察各个构件的运动情况，直观地看它们的运动是否会发生干涉.进一步的干涉检查，可以在运动的仿真过程中.选择编程加载的菜单下运动仿真项，对装配搭建的机构进行运动仿真.在仿真过程中可以观察到是否发生干涉，如果发生干涉，两个零件将有重叠的部分，这就需要对机构中的参数进行调整.3.5机构运动的仿真

机构的动态仿真的实现相当于在每一运动时刻，将各个构件根据约束摆放到空间的指定位置上.构件的初始位置在装配体装配好以后就确定了，其中机架位置的坐标值用户是可以自己设定的，而构件在运动当中的各个数据是由外部机构分析程序提供.因此，这种机构三维仿真方法不受机构的复杂性和自由度所限制.给出不同的输入，外部分析程低碳马氏体在热作模具中的应用 http:// Cr13模具钢开裂焊接工艺与Cr13模具钢磨损焊接工艺 http:// 电热水器选择五要点与如何选购安全的灯具 http://序会提供不同的运动数据分析结果，使机构得以实现不同的运动.运动数据分析结果被存储在数据库中以便需要时进行调用.3.6机构运动特性分析和动力学特性分析

运动仿真之后，还需要对机构进行运动特性和动力学特性分析.从而判断出所设计出的机构的优劣.方法是输出特征点的位置、速度、加速度、和力分析曲线.具体实现是通过VC编程绘制曲线图，从数据库中取出保存好的绘图所用的数据.如果所设计的方案未打到设计要求，就需要修改设计方案，进行机构构型的演化.演化的方法主要有运动副变换、加杆组、运动倒置、加自由度、运动等效变换，不断对方案进行修改，然后装配，进行运动学特性和力学特性分析，直到形成最满意的方案.3.7实验指导功能

实验指导主要是在修改设计方案时，系统提供帮助信息，告诉以通过那些方法来优化机构，在学生选好一种方法后，系统会给出方法的原理，帮助使用者快速地修改方案引言

混凝土搅拌机是使混凝土配合料均匀拌和而制备混凝土的专用机械，是现代化建设施工中不可缺少的机械设备。为了适应不同混凝土搅拌要求，搅拌机有多种机型。按工作性质分，有周期式和连续式搅拌机;按搅拌原理分，有白落式和强制式搅拌机。本次设计的是生产率为75m3/h的双卧轴强制式搅拌机，它是由搅拌系统、传动装置、卸料机构等组戊:搅拌系统由圆槽形搅拌筒和搅拌轴组成，在两根搅拌轴上安装了几组结构相同的叶片，但其前后上下都错开一定的空间，使拌合料在两个搅拌筒内不断地得到搅拌，一方面将搅拌筒底部和中间的拌合料向上翻滚，另一方面又将拌合料沿轴线分别向前推压，从而使拌合料得到快速而均匀的搅拌。设置在两只搅拌间底部的卸料门由气缸操纵。卸料门的长度比搅拌筒长度短，80-90%的混凝土靠其自重卸出，其余部分则靠搅拌叶片强制向外排出，卸料迅速干净。

SolidWorks软件可以十分方便地绘制复杂的三维实体模型、完成产品装配和生成工程图。它能以立体的、有光的、有色的生动画面表达大脑内产品的设计结果，较之于传统的二维设计图更符合人的思维习惯与视觉习惯，有利于发挥人的创造性思维，有利丁新产品、新方案的设计，帮助机械设计设计人员更快、更准确、更有效率地将创新思想转变为市场产品。

为此，我们利用SolidWorks软件来完成双卧轴强制式搅拌机虚拟样机设计双卧轴强制式搅拌机主要参数的确定双卧轴强制式搅拌机的主体样机设计

在搅拌机的结构设计中，最困难、最繁琐的工作就是运动机构的设计与运动轨迹校核。目前主要采用的轨迹图法或根据几何约束条件建立方程组来求解，但这种设计比较麻烦，且设计工作不直观，设计结果不尽人意，而利用三维设汁软件Solidworks则能较好地解决上述问题，首先建立零件的三维模型，再将其装配起来，并可进行有限元分析计算，最后利用COSMOSMotion来模拟各零部件的运动情况。

2.1零件设计建模

利用拉伸、阵列、切除、扫描、镜像等特征，建立双卧轴强制式搅拌机主要零部件的三维参数化模型.包括搅拌臂、搅拌筒、各种衬板、8种规格的搅拌叶片、刮板、搅拌装置等100多个零件。因电机、减速器、连轴器等为选购件，在设计时没有建立这些零件的三维模型，仅建立双卧轴强制式搅拌机主机上零件模型。在建模过程中，充分利用参数化尺寸、方程式共享数值、配置、派生零件等参数化设计和设计重用技术，便于虚拟装配时发现零件结构不合适时对其进行修改。

2.2虚拟装配

SolidWorks软件提供了自上而下和自下而上两种设计方式，因我们已完成了双卧轴强制式搅拌机主要零部件设计，所以采用自下而上方式.按照同袖、共面等几何约束关系先将侧衬板、侧搅拌叶片、搅拌叶片、搅拌装置轴装配体等小部件装配起来.然后将子装配体装配成筒体搅拌装置等较大的部件，最后将较大的子装配体组装成双卧轴强制式搅拌机的整机装配图。采用分级装配方法，既便于我们及时发现装配问题，又便于修改。

在设计过程中为便于方案论证和与领导、制造工程师及其他相关人员进行交流，我们使用了Animaior插件实现了搅拌机所有零部件的动态组装模拟，并制作了装配动画，提高了设计的可视化。

2.3有限元分析计算

搅拌机在工作过程中，搅拌轴是主要的传动和工作部件，利用SolidWorks内嵌集成的COSMOSWorks有限元分析软件对装配有搅拌臂和叶片的搅拌装置轴装配体进行有限元分析计算。首先将所建模型进行简化，忽略圆角倒角键槽等设计细节，通过标准数据接口，调人到CosmosWorks有限元分析模块，进行实体网格划分，添加轴一端“不可平移”约束、轴承载荷和叶片上分布压力，然后进行有限元分析计算，得到搅拌轴应力分布情况应变和变形状况，计算

CAD技术在建筑电气设计中的应用 建筑电气设计CAD特点 http:// 低碳马氏体在塑料模具中的应用 http:// 室内电线排线时应注意什么 装修房屋时如何考虑管 线 http://出危险点的应力和应变，为搅拌轴的结构设计提供指导，同时对设计是否合理进行准确快速的评估。

2.4搅拌运动模拟

搅拌机螺旋叶片绕水平轴旋转时使物料向上翻动，轴向力的作用将物料沿水平轴推向中问和另一端，物料的运动轨迹非常复杂在方案论证时，为形象地表达物料的运动情况，我们首先借助COSMOSMotion全功能运动仿真软件，制作了搅拌机空转工作的运行动画，再建立单个物料和搅拌叶片碰撞的数学方程，借助Swift 3D制作了单个物料在搅拌简运行状况，模拟出物料在整个搅拌筒中形成的封闭式环流，反映出物料的拌合、离析状态，为进一步借助控制方程模拟双卧轴搅拌机的物料运动轨迹打下基础。

3结束语

虚拟仿真在电子类实验教学中的应用 第6篇

关键词：虚拟仿真；电子类实验教学；应用

TP391.9；TN0-4；G642

一、虚拟仿真技术的概念与优势

虚拟仿真技术在电子类实验教学中的应用主要有两种方面：虚拟仪器技术和仿真。最早虚拟仪器这个概念是由美国仪器公司提出的，其主要含义就是“软件就是仪器”通过对应的软件来实现仪器的主要功能。在使用过程中利用LabvIEW编写虚拟的仪器面板，将各种数据信息采集设备和软件的仿真平台搭建出一个不同的仿真系统。仿真则是利用模型进行实验，对电路环境与电路过程中进行模拟，得到真正实验的全过程。虚拟仿真技术的核心内容就是将虚拟与实际结合，从而达到最佳的实验教学效果。同时，在虚拟仿真技术在使用过程中有以下几种优势

（一）节约成本

在传统的教学模式创新中需要不断的增加各种教学仪器设备，增加教学成本，而且要想进行实验只能在实验室进行。虚拟仿真技术的出现更好的解决了这些问题，在教学过程中只需要具备仿真软件计算机就能在任意地点进行实验，方便教师教学。

（二）理论与实际结合，激发学生兴趣

虚拟仿真技术可以将虚拟与实现结合，学生在接受新知识时还锻炼了学生的动手实践能力。将实验教学内容以更直观的形象展现出来，激发学生的学习兴趣，提高学习效率。

（三）实验平台的统一性和可恢复性

在使用虚拟仿真技术时，可以将多门课程实验进行统一，并为学生提供一个设计、原型、科学、发布的应用平台，这样不会丢失原有的实验信息，还会完成从原型设计到系统部署之前所有工作，从而将虚拟教学内容与实际教学实验的理论、知识更好的结合起来。

（四）教学内容的灵活性与创新性

虚拟仿真技术不同于其他试验箱数量固定的实验内容，在使用其技术时还会根据不同的需求搭建出一个不同的实验电路，让学生更直观的了解教学内容，同时还有利于教师开展一些综合性与设计性的教学实验，从而培养学生的创新能力。

二、虚拟仿真技术在电子类实验教学中的应用

随着电子技术快速发展以及教学内容不断的更新，传统的实验教学模式已经跟不上社会的发展，其中还存在着一些不足，虚拟仿真技术的出现将实验教学进行全新的完善，激发学生的学习兴趣，提高学生学习效率。电子电路课程是电子类专业必修课程，其中包括了：电路分析、模拟器电子技术、数字电子技术。在这三门课程中虚拟电子技术被学生们认为是一个难度最大，理论性较强的的一门课程。一般来讲，虚拟电子技术是与教学理念同步，有时也会落后于教学课堂。在传统的实验教学过程中，学生对实验的电路理论不够了解，对实验中可能出现的问题还没有特别清楚，因此，对于多数学生来说，在实验过程中一旦出现问题找不到任何的突破点，从而降低学习兴趣。在虚拟仿真技术中以二阶段有源低通滤波器为主的教学实验可以帮助学生加深对知识的了解，锻炼学生的动手动脑能力。

（一）二阶有源滤波器的仿真实验

在虚拟仿真技术中，常用的仿真软件有：Multisim、Pspice、Proteus等。在此，本文对Multisim在虚拟仿真技术中的使用以二阶有源滤波器电路进行了仿真。该技术操作简单容易上手，它在使用过程中具有非常多的元器件、虚拟仪器，它的功能强大，在使用过程中还为学生提供专用的万能表、示波器等常用仪表设备，而且还为学生提供了虚拟仿真技术的网络分析仪、频谱分析仪等仪器设备。二阶有源滤波器在教学过程中具有仿真的电路图，只需要在使用时输入信号频率和幅度，就可以通过滤波器的示波器进行观察，并让学生做出总结。同时，在使用时还可以利用波特图测试仪，设定使用频率的反问，保证学生可以更加直观的观看到二阶有源低通滤波器的频率响应线，学生在上课过程中就可以通过幅频特性曲线找到滤波器的频率。这样，学生就可以搭建出一个更为实际的电路，进行实验，从而总结出自己所得结果，并于教师交流。

（二）二阶有源滤波器的实际电路测试

NI的ELVISⅡ是一个将软件与硬件相结合的一套虚拟仿真技术实验模式。它集成了12种常用仪器，在使用过程中不需要任何的编程，同时还方便学生观察。NI的ELVIS在实验过程中可以通过USB与PC进行连接，方便学生调试。学生在实验过程中只需要将电路在原型实验板上进行连接，之后在通过对应的仪器观察软面板，再通过計算机输入、总结就可。同时还可以测试一些相关数据，并对这些数据进行保存。学生在实验过程中可以大件二阶有源滤波器的实际电路图，在函数信号上发设定相应的信号，并在示波器的软软面板上仔细观察总结。所以，在Multisim在使用中可以更好的观察仿真波形与实际电路波形，便于学生更好的了解实验新知识。学生在实验过程中只需要把重点放在电路的连接上，并对结果进行详细分析，而且还不需要反复测试，在一定程度上提高了实验的效果，同时还提高了教师的教学质量与学生的学习效率。

虚拟电子实验室的设计 第7篇

关键词：虚拟电子,实验室,设计

虚拟实验室是一种共享型虚拟现实系统,它能够利用计算机创造的虚拟实验环境来模拟各种现象或过程。大型虚拟实验室系统往往基于专有硬件开发,价格高昂,且实验资源的开发需要专门的技术和创作工具,很难在教育领域推广。而目前广为流行的Flash技术却为我们提供了一个成本低、易学易用、具有推广价值的虚拟实验开发平台。本文设计了一个逻辑门电路虚拟电子实验,并用Flash技术实现,达到了较好的效果。

1、电路分析

1.1、CMOS电路与TTL电路

CMOS电路:属于单极型电路,CMOS电路具有高速度、功耗低、扇出大、电源电压范围宽、抗干扰能力强,集成度高等一系列特点,使之在整个数字集成电路中占据主导地位的趋势日益明显。

TTL电路:输入级采用多发射极晶体管,输出级采用推拉式结构,所以工作速度较快,负载能力较强,是目前使用比较广泛的一种集成逻辑门。

1.2、CMOS及TTL与非门逻辑功能测试

1.2.1、CMOS与非门

1.3、TTL与CMOS与非门的多余输入端的处理

无论是TTL还是CMOS门电路,其多余输入端的处理原则是不影响电路的逻辑功能。因此通常与非门的多余输入端通常接高电平。

TTL与非门的多余输入端的处理方法有以下三种:

1.3.1、接高电平,通常接Vcc;

1.3.2、与多余的输入端连接在一起;

1.3.3、悬空。

CMOS与非门的多余输入端的处理方法只有前两种方式,而特别要注意的是CMOS与非门的多余输入端切不可悬空。

2、虚拟数字电子实验室

2.1、虚拟电子实验室制作基本步骤

2.1.1、建立新的Flash文档;

2.1.2、建立元件,用Flash画图工具画出电路图(没有动画的部分);

2.1.3、建立新元件,画出图形并设置动画;

2.1.4、建立按钮;

2.1.5、写出脚本语言,用按钮按要求控制动画;

2.1.6、放入场景并测试影片。

2.2、虚拟数字电子实验的实现技术

脚本语言采用Action Script (简称AS),AS可分为为桢编写的程序和为元件实例(按钮和影片剪辑)编写的程序两类。

2.2.1、为帧加入动作语句

为帧加入动作是指在图层的关键帧上输入相应的Action Scrip程序段,使影片在播放头到达时间轴中的这些帧时执行相应的动作。

2.2.2、为按钮或影片剪辑加入动作语句

按钮和影片剪辑是两类可以输入程序段的元件实例,这类实例必须在有事件发生时(例如在该对象上单击),程序才会发生作用。

2.3、实验室脚本语言如下

电子商务虚拟实验系统 第8篇

高频电子线路实验室可以说是每个理工科院校所必备的, 但传统的高频实验室建设需要合适的场地和大量的设备购置资金, 且功能单一、实验项目相对固定, 后期设备更新滞后, 在实验教学过程中运行维护成本也较高。这些弊端也是一些办学资金和场地都相对紧张的独立学院在建设此类实验室时所面对的一个现实问题。随着计算机技术的发展, 在通用计算机平台上利用软件模拟实现一些专用设备功能的技术已逐步趋于成熟, 这也促使一些院校可以利用虚拟仪器技术来组建虚拟高频实验室用以弥补传统实验室的不足。

2 高频电子线路虚拟实验室的体系架构

高频电子线路虚拟实验室是一个开放的实验平台, 用户可以通过网络远程访问虚拟实验室, 调用各种虚拟实验设备搭建一个完整的虚拟实验环境, 通过对虚拟仪器界面上参数的设置实时操控实验流程, 获取实验结果, 从而完成预定的实验项目。

在建构该虚拟实验室时, 可从体系结构上将其划分为四块:

1) 具有Web服务及监管功能的网络服务器;

2) 对所有设备进行管理的设备服务器;

3) 具有可视化和良好操控性的前端用户操作平台;

4) 对虚拟实验室进行有效监控的程序。

3 虚拟实验室各模块设计概述

3.1 网络服务器

该服务器的主要功能是管理用户的登录、建立用户与设备服务器的连接以及在实验过程中对用户与实验任务的交互进行管理。通过该服务器用户可以登录虚拟实验室、调用各类虚拟设备并获取实验数据。

为了使用户更为便捷的访问该虚拟实验室, 在用户端与网络服务器间采用基于Web的B/S结构来建立HTTP连接, 考虑到设备服务器的安全性, 而在设备服务器与网络服务器间采用C/S结构的TCP连接。

为了使服务器能同时响应多个用户的请求, 网络服务器必须多线程运行, 采用TCP/IP协议建立并发运行的、面向连接的结构模型。在网络服务器端可创建主、副两类线程, 主线程只有一个, 副线程可以同时有多个, 主线程在网络服务器启动时即创建, 它负责监听并响应用户端的连接请求, 从而创建副线程传递通信套接字。主线程只在网络服务器关闭时才结束。副线程是为了响应用户端连接请求而创建的, 一个用户请求就创建一个副线程, 在通信完成后即终结。

为了避免主线程一直处以活跃状态, 占用系统资源, 在系统中有一个系统调用程序来控制主线程的运行, 该程序在等待用户连接请求时是处于拥塞状态的, 此时它会暂停主线程的运行;当收到新的用户连接请求时, 它被调用, 并产生一个新的套接字分配给主线程, 主线程得到与用户通信的套接字后继续运行, 创建一个对应的副线程来具体处理用户的连接请求, 并将套接字传递给副线程, 自己重新进入监听等待状态。

为了对用户行为进行响应网络服务器应该具有监管模块, 当有用户与网络服务器建立连接后, 监管模块将同时创建用户服务线程和控制线程, 在用户实验过程中通过两个线程的绑定来实现信息的实时传递。

另外, 在实验过程中各个对象间有大量数据需要交互, 这就需要网络服务器端提供数据管理模块, 该模块应与实验数据库相连, 从而实现各类数据的访存。

3.2 设备服务器

设备服务器的功能是通过与网络服务器建立的通道接收用户传递过来的仪器控制信息, 启动相应虚拟仪器, 并实现虚拟仪器与用户间的数据交互, 实现虚拟实验的具体操控。

虚拟实验室的各类虚拟仪器可以通过美国NI公司的LABVIEW软件进行开发, 构成一个虚拟仪器库供用户调用。用LABVIEW中的Data Socket技术可以轻松实现设备服务器端与用户端的通信, 只需对控件的Data Socket Connection属性以及Data Socket服务器进行简单设置即可实现通过网络向多个远程终端广播数据的功能。

3.3 用户操作平台

用户通过该平台实现具体实验的所有操控, 整个虚拟实验室的功能围绕该平台展开, 网络服务器和设备服务器也是为该平台提供具体的服务。

具体而言用户可以通过用户端选取、添加、移动、删除各类虚拟设备, 按照实验设计要求自主连接各类虚拟设备, 调整虚拟设备的具体参数, 并能运行、中断及修改实验, 输出、保存实验结果。

用户端的运行过程先由用户通过用户端向网络服务器提交用户信息, 通过网络服务器的身份认证后建立连接, 网络服务器再向设备服务器提交用户实验申请, 申请通过后, 用户端将得到设备服务器的IP地址及对应端口号, 用户端与设备服务器间建立连接, 用户端将用户实验过程中的具体操控转换成对应的控制信号发生给设备服务器由设备服务器进行相应的控制操作, 为了保证实验过程中用户端与设备服务器间不中断, 需要由设备服务器循环执行向用户端发生、接受一组数据来保持连接状态, 另外, 网络服务器在实验过程中应定时查询设备服务器的状态, 及时发现设备服务器的异常并通知系统及用户端, 实验结束时用户端与设备服务器断开连接, 并通知网络服务器刷新设备服务器状态。

3.4 虚拟实验室监控程序

为了使虚拟实验室稳定的运行, 需要对用户端与服务器间进行监控, 实验过程中也需对用户操作和虚拟设备状态进行监控。从功能上说, 对用户端的监控要包含用户信息的创建及查询、对用户访问的集中控制、对用户操作的监控;对虚拟设备的监控主要是从用户对虚拟设备占用的状态来更改设备的忙、闲。

对整个虚拟实验室的监控程序可利用Java Servlet和JSP技术创建MVC模式来设计界面。MVC (模型视图控制器) 中的模型是Java Bean, 视图是JSP, 控制器则是Servlet。网络服务器将用户端请求转发给Servlet控制器, 由Servlet对Javabean模型进行操作, 并将结果传给Jsp视图, 由Jsp格式化模型后将结果发送给网络服务器, 再由网络服务器发送给用户端。

4 结语

本文在对高频虚拟实验室功能分析的基础上从宏观架构角度将其划分为网络服务器端、设备服务器端、用户端及虚拟实验室监控程序, 并对各部分的工作流程、实现技术做了概括性介绍, 为日后本院高频虚拟实验室建设做了初步的方案规划。

摘要：随着教育改革的深化, 大量的民营资本得以进入教育行业, 独立学院由此诞生, 并在一定意义上完善了办学层次、创新了办学模式, 但在市场化因素的影响下, 新兴的民办院校要想生存和发展就必须更加注重学生综合素质的提升, 学生素质和能力的培养又依赖于实验环节的锻炼, 这就对实验室的建设提出了更高的要求, 在没有或很少有财政经费支持的民营院校运用计算机虚拟仿真技术来解决实验室建设问题是一个值得尝试的课题。本文从宏观架构角度上对本院高频虚拟实验室建设方案进行了初步的探索。

关键词：高频电子线路,虚拟实验室,方案,体系架构

参考文献

[1]彭晖, 王宇栋, 侯进军, 沈亚军.远程教学虚拟实验室设计.湘潭师范学院学报 (自然科学报) , 2003, 25 (2) :35一37.

[2]贾皓丽, 宋端智, 冯雪君.网络虚拟实验室应用研究.计算机工程与科学, 2002.24-28.

基于虚拟仪器的电子技术实验教学 第9篇

随着近年来，计算机技术和DSP技术的迅速发展，也为虚拟仪器发展创造了良好的外部环境，将虚拟仪器技术运用于实验教学中，给传统的实验教学注入了新的活力，可以加强学生综合能力和创新能力的培养[1]。

二、虚拟仪器与传统仪器的比较[2]

三、虚拟仪器在电子技术实验教学中的必要性

（1）人才培养的需求

实验是教学活动中一个必不可少的过程，尤其是对于电子类等实践性很强的专业，实验教学环节更是至关重要。学生只有通过足够的验证和一定数量的综合性实验，才能真正理解和掌握该学科的理论知识，才能获得一定的综合测试和实验技能。电子技术基础是电子专业的重要专业基础课，也是一门难度较大、实践性很强的学科，实践环节至关重要。

大学人才培养的模式须符合社会经济和科学技术发展的要求。社会对高等院校培养的学生要求也在不断提高。如今在测试应用中使用虚拟仪器技术已成为主流，为使学生能更好地适应时代的要求，学校有必要将虚拟仪器系统引入实验教学，这样才能使培养出来的大学生适应社会发展对人才的需求。

(2）高职学院实验仪器现状和实验教学方法的改革需求

众所周知，仪器是实验的基础，要保证开设实验的质量，就要同时购置很多台先进而且价格昂贵的仪器。而当前许多高等院校中使用的教学实验仪器，仍大多为已相当落后的传统仪器。随着科学技术的不断发展以及学科课程内容的更新，传统仪器已日益暴露其缺陷和不足。为了改善实验教学方法，更新实验教学内容，提高实验教学课程的开设水平，把虚拟仪器引入实验教学已成为一种必然趋势。

有关电子技术方面的传统实验大多数以验证性为主，实验内容单一，学生不需思考，按部就班地按照实验步骤就可以做完实验，缺乏设计性和创新能力的培养。引入虚拟仪器系统，就可灵活地增加各种设计性实验内容，使学生根据实验要求，自行设计各种软面板，定义仪器的功能，实时进行分析处理，并生动直观地显示出数据、波形和分析处理的结果。

因此，虚拟仪器设计不仅能锻炼学生独立设计电路的能力，而且能激发学生的学习兴趣，这样更有利于培养出具有实践能力和创新精神的人才，符合社会经济和科技发展的需求。

四、基于虚拟仪器的电子技术实验实施方法

虚拟仪器实验教学方法与传统实验教学方法有所区别。这种方法非常注重编程语言与测试技术的综合运用，理论与实践相结合。

为了确保实验教学的顺利进行，基于虚拟仪器的电子实验可分以下几个阶段予以实施。

一阶段，在充分利用现有的计算机资源的基础上，购买所需的仪器模块和软件 (如LabVlEW) ，组织教师按照需要编写计算机内置插卡或外置设备的驱动程序，开发设计出一系列电子实验室常用到的虚拟仪器，如电压表、电源、函数信号发生器、示波器等，以代替传统的电子实验仪器，有效地增加实验设备数量，同时也可开发出更多更新的电子实验内容。

二阶段，学生在已建立的虚拟实验环境中完成基本的电子实验内容，掌握用虚拟仪器代替传统仪器来进行数据处理，观察和分析实验结果，诊断设备故障等。

三阶段，学生在熟悉虚拟仪器软件开发环境的基础上，掌握虚拟面板的设计方法和一些常用基本控件属性的设置以及基本库函数的调用方法，学生可根据实验要求，自行设计各种软面板，定义仪器的功能，并以各种形式表达输出检测结果，进行实时分析。

四阶段，可适当增加一些综合性实验项目，并鼓励学生选做设计性实验。要求学生自己选题，拟订方案，编写程序，设计虚拟仪器检测系统。

对于实验教学而言，第二阶段的内容是学生在实验中应当达到的虚拟实验的基本要求。

五、结论

开发和利用虚拟仪器系统，是高等院校进行实验室建设，改革实验教学的一个新的发展方向。将虚拟仪器引入实验室教学，不仅可以更新实验设备，降低实验仪器费用，还可减少实验测量中的人为误差，提高实际测量的准确度和效率。此外，还可以激发学生自主学习的积极性，提高学生动手能力，培养学生创新意识，对实验教学及理论教学和科研将产生深远的影响。

参考文献

[1]刘东辉、孙晓云:《虚拟仪器技术在实验教学中的应用》, 《河北科技大学学报》, 2006年。

电子商务虚拟实验系统 第10篇

Multisim应用于电路分析课堂教学，使抽象的概念变得具体，使枯燥的内容变得生动，加深了学生对理论知识的理解掌握。从课堂教学效果来看，既能活跃课堂气氛，又能调动学生的学习积极性, 激发学生的学习兴趣。学生可以利用仿真软件进行电路仿真、电路设计，利用虚拟仪器测量验证，拓宽知识面。仿真技术引入课堂，使理论与实践得到统一。通过Multisim虚拟仿真软件，学生可利用电脑进行电路仿真及仿真分析，检验电路设计方案在功能方面的正确性和可行性，以达到熟悉电路、掌握工作原理和进行实验创新的目的，为高效率地实验打好基础。应当注意的是仿真实验教学是一种现代化的教学手段，不能代替实际操作，否则会削弱学生对真实仪器的感觉，影响实验技能的掌握。所以，仿真实验必须与传统实验教学相结合才能发挥其应有的作用。

2. 电子技术课程虚拟和实际实验教学的对比

传统的电子技术实验方法是：学生在实验室根据给定的电路图和元器件搭建实验电路，甚至部分实验使用了现成的电路板，用仪器测量数据得出结论。在实际实验之前，学生要根据实验目的设计实验步骤，在实验过程中则要一边动手做实验一边仔细观察实验现象(包括借助于实验仪器来观察)、记录实验数据，并通过分析实验现象进行推理并最终得出实验结论。相对于真实实验，虚拟实验是基于虚拟现实技术实现的，在虚拟实验系统中，实验设备和实验仪器虚拟化，实验现象和实验过程虚拟化，学生在虚拟实验中通过操作鼠标、键盘及与计算机相连接的各种多媒体数据输入设备进行点击或拖放等动作，从而实现对虚拟设备的操作，完成对虚拟实验的体验。学生从虚拟实验中得到的是一种虚拟的体验，这是一种抽象的体验。在电子技术实验教学中，虚拟实验采用MultiSim1.0软件设计与仿真，即在计算机上设计搭建电子电路，并修改电路及其元件参数，用虚拟仪器测试电路性能并分析原因，完成电子电路的设计定型。仿真通过后，在实验室采用硬件电路实现，并将虚拟实验的结果与硬件实验的结果进行对照分析，通过实际电子电路的设计过程，培养学生的综合分析能力和开发创新能力。通过MultiSim1.0仿真，不仅可以减少实验耗材的消耗，避免实验设备或仪器的损坏，还可以解决实验室高档仪器和元器件不足的问题，具有较强的灵活性。如果学生没有一定的知识和经验, 特别是亲身体验作为基础，那么这种虚拟和抽象就不符合学生的认知发展规律，对学生学习经验的获取和意义的建构不仅不具有积极的作用，反而因过于抽象或虚拟而起阻碍作用。

3. 虚拟和实际实验的互补作用

虚拟实验是根据教学模型建立的是理想化，虚拟实验包括虚拟元件和虚拟仪器两部分。在虚拟实验中会有一些因素影响其实验数据和结论，只有虚实结合才能正确分析实验结论，而虚拟实验虽能简化实验过程，提高实验的效率和安全性，但不能锻炼学生的动手能力。

(1)目前的虚拟实验系统是实验只能按照固定的、正确的操作流程或方法进行，否则实验不能得到正确的结果，这个结果是机械的，是由程序本身决定的，而不是真实情况的反映。因为程序开发人员是严格按照实验步骤和实验现象进行设计和开发的，可以说一个实验只有一个结果，实验中，不允许学生操作错误或者对实验进行一些改变，这样不利于培养学生从操作失误中发现问题和解决问题的能力，限制了学生的发散思维和创造性思维的发展。

(2)虚拟元件的阻抗通常是默认的，但有些值也可以设置，实际元件每个阻抗可能都不相同，如设置阻抗参数就和操作人员的实际经验有密切的关系，经验越丰富，设置的参数就越接近实际情况，用默认值可能就会有与实际实验不同的数据和结论。

(3)在真实条件下做实验也会因仪器的精度、操作的方法、量程的选择、实现的方法有不同的结果，这本身就是不可避免的误差产生的因素。虚拟实验的理想化和真实实验的具体情况本身就有一定的差异，在必然和理想条件下的实验数据和结果存在误差。

(4)虚拟元件中不可能存在真实实验中的一些情况。如导线会存在的分布电容、电感、电阻，对虚拟实验的结果会有一定的影响。

(5)虚拟实验在一些演示性和验证性类型的实验中发挥了较好的作用，但是在实际操作性强的实验中，则降低了学生的动手操作能力。比如，电子技术很多实验中，需要实验者根据不同的实验条件使用不同的导线连接实验线路。在虚拟实验中，只要点击相应的按钮就可以把导线连接到仪器上，学生根本体会不出不同方法所用的导线及导线连接方法有何不同，不能锻炼实际动手能力。

要使虚拟实验和实际实验的数据和结论接近，关键在于虚拟实验系统在建立虚拟仪器和元件库时，要考虑实际的环境和结论后，设置一些指标和参数，同时也要使真实实验的条件向理想情况趋近，如保证理想的室内温度，考虑参数的分散性等，这样才能使虚拟实验的数据和结果仿真到实际实验的数据和结果。电子技术虚拟实验，增强了实验课的教学效果。虚拟实验不受时间及空间的限制，学生可以自主地完成实验，具有良好的发展前景。但虚拟实验的实现是一项复杂的工作，还有许多理论和技术问题有待进一步探讨，因此，在现有条件下，虚拟实验是不可能完全代替实物实验的。在实物实验过程中，元件参数分散性、误差、噪声等现象是客观存在的，对于培养学生的和创造性思维是至关重要的，也要引起足够的重视。只有先理论后实践，先做真实实验后做虚拟实验，或先做虚拟实验后做真实实验，才能使二者有效结合，相互依存，使电子技术实验更完善。

参考文献

[1]秦曾煌.电工学[M].北京:高等教育出版社, 1999.

[2]李奋荣.浅析虚拟电子技术实验的教学优势[J].2009年5月内蒙古师范大学学报 (教育科学版) , 2009, VOL22 (5) .

[3]黄依珍.谈谈虚拟实验在课程教学中应用[J].装备制造技术, 2011 (3) .

[4]从宏寿等.Multisim8仿真与应用实例.[M].北京:清华大学出版社, 2007.

电子商务虚拟实验系统 第11篇

关键词：虚拟现实 交互 VRML Java Matlab/Simulink

中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1673-8454（2009）11-0038-03

一、引言

实验教学不仅能帮助学生形成正确的概念，加深对规律的理解，而且与课堂理论教学相比，实验课程为培养和提高学生的动手能力、研究能力、创新意识提供了较好的途径。因此，实验课程在学科教学中具有不可替代的作用。随着高等教育的普及，对实验资源的需求与目前存在的实验条件不足之间的矛盾日益突出。虚拟实验系统的出现，很好地解决了这一问题。但是，目前现有的虚拟实验系统主要存在以下问题：

（１）呈现方式上以提供实验的文字和图片资料为主。这些文字和图片资料涉及实验原理、实验方法、实验仪器的介绍，学生更多的只是停留在“看”的层次上，这在一定程度上不能激发学生学习的兴趣，不利于实验动手能力的培养。

（２）用户与虚拟实验的交互性不强。虚拟实验系统多以提供实验操作过程的视频和动画为主，主要呈现演示型实验，学生参与实验操作较少。

（３）实验结果多以静态图像形式呈现，这在一定程度上影响了实验者的沉浸感。

虚拟现实（Virtual Reality）技术的发展，为利用虚拟实验系统开展教学注入了新的活力。虚拟现实技术能为学生提供生动、逼真的三维学习环境, 学生作为一名参与者操纵该环境中的实验对象。该虚拟环境具有丰富的媒体表现形式、增强的现实感，这对调动学生的学习积极性, 突破教学的重点、难点，培养学生的技能将起到积极的作用。虚拟现实建模语言VRML（Virtual Reality Modeling Language）是一种用于描述三维物体及其行为的建模语言，它可以构建虚拟世界，并集成文本、图像、音响、MPEG 影像等多种媒体类型。在VRML中虽然可以嵌入Vrmlscript、Javascript 等语言编写的程序代码，但它本身并没有直接和用户进行交互的能力，需要与其他语言结合才能实现三维场景和用户交互的要求。因此，为了构建功能强大的三维虚拟实验系统，有必要对现阶段VRML语言与其他软件的交互方式进行探讨。

二、虚拟现实建模语言及其特点

VRML是一种三维场景的描述性语言，使用它能在Web上创建可导航的、超链接的三维虚拟现实空间。虚拟现实建模语言的出现，改变了Web页面限于二维空间的表达方式，创造了交互式浏览的三维空间。VRML并不是用三维坐标点的数据来描述三维物体的，而是用类似HTML标记文本语言来描述三维场景。它以灵活多样的方式将二维、三维图形和动画、影片、声响、音乐等多种效果调和在一起，具有对内的树型场景结构和对外的分布式场景结构，提供了可重用的节点和原型，便于建模。用户在场景中可以根据不同的视点巡视，有很大的自由度。[1]VRML文件包括两大部分，场景描述部分和动态交互处理部分。场景描述部分主要通过造型（shape）结点定义了对象的几何尺寸、材质纹理，通过组（Group）结点将各个对象按一定的结构组织为场景，通过光照及声音结点在场景中模仿对象的自然特性。动态交互处理部分主要通过传感器（Ｓｅｎｓｏｒ）结点感知用户与对象的交互，插值器（Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｏｒ）结点实现类似关键帧技术的插值动画，Script结点是VRML与Java、JavaScript等语言的接口，通过Script结点与其他语言的结合，能扩展VRML的功能。[2]VRML有以下特点：

1.C/S的工作模式和平台无关性。VRML的访问方式是基于C/S模式的，其中服务器提供VRML文件及图像、视频、声音等支持资源，客户通过网络下载希望访问的文件，并通过本地平台上的VRML浏览器交互式地访问该文件描述的虚拟世界。由于浏览器是本地平台提供的，从而实现了平台无关性。

2.实时3D图形渲染。实时3D着色引擎在VRML中得到了更好的体现。

3.网络传输容易。VRML适合于计算机网络的传输，并不要求很高的网络传输带宽，而且图形生成的工作可以放在性能要求不高的客户机上。

4.VRML具有可伸缩性。首先对于 VRML 浏览器来说，从理论上讲，应能处理由数亿个对象组成的分布在 Internet 上的场景。其次，VRML在高、低档的机器上都应该工作得很好，它允许浏览器为了提高性能而降低图像或仿真质量，而在硬件性能增强时质量可以变得更好。第三，VRML场景可以相对于网络性能而伸缩。

三、三维虚拟实验系统开发软件的三种交互

虽然VRML语言具有以上优点，但由于他本身缺乏直接和用户进行交互的能力, 所以在开发三维虚拟实验系统时，常常需要将他与其他语言相结合。针对目前常用的三维虚拟实验系统开发技术，笔者对三种交互方式进行了分析。

1.VRML与Java交互

VRML作为面向对象的建模语言，长于表达三维物体的静态特征，但其VRML本身不具有与外部交互的能力，它必须和其他语言相结合才能构造出具备交互能力的三维场景。为了实现与外界更复杂的交互，VRML2.0标准提供了两种扩展VRML并和外部程序实现连接的机制，一种是通过Script节点完成复杂的交互过程，另一种是通过外部编程接口EAI实现。

（１）通过Ｓｃｒｉｐｔ节点与外部交互

Script节点本身没有任何动作，其动作是由程序脚本来实现的，它是VRML与其他编程语言的接口。内嵌在Script节点中的程序脚本可用JavaScript 和Java 编写，其交互过程是，Script节点通过eventIn接口将事件传至Script节点中的程序脚本；浏览器就立即调用内嵌程序脚本将事件进行处理；被加工的信息由Script节点的eventOut字段将结果送出。

VRML浏览器捆绑了用于VRML编程的Java类包，该VRML类包主要包括vrml，vrml.node，vrml.field，还有一个可以操纵浏览器状态的Browser类。通过调用这些类包，Java程序可以实现与VRML场景的交互。虽然利用Script节点可以实现浏览者与VRML场景的动态交互，但这种交互只能按预先设定的状态进行，如果要在外界与VRML场景之间进行信息交流，Script 节点就显得力不能及了。

（２）通过ＥＡＩ与外部交互

ＥＡＩ（Ｅｘｔｅｒｎａｌ Ａｕｔｈｏｒｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）是VRML2.0提供的介于VRML世界与外部环境的编程接口，通过此接口VRML场景可以和与其嵌在同一网页上的Java Applet程序进行交互。Java Applet可以监视VRML场景事件，并能够在节点间传递事件，实现VRML节点的动态增加和删除，同时可以在浏览者与VRML场景间传递信息，从而大大提高了外界与VRML场景的交互能力。VRML的EAI接口定义了一套针对VRML浏览器的Java类包，它由三部分组成：vrml.external，vrml.external.field，vrml.external.exception。

EAI在Java Applet与VRML场景进行通讯时，首先需要获取Browser类的实例, 通过调用封装在vrml.external包中的Browser类的静态方法getBrowser( )来实现，在Java Applet中建立Browser对象后即标识了一个VRML场景。Browser类包含获取当前浏览器环境信息的各种方法，其中通过调用getNode( )方法直接获得VRML场景中使用DEF关键字定义的节点对象，调用getEvent In( )、getEvent Out( )方法获得访问节点的入事件、出事件。

众多学者对利用VRML与Java技术混合开发的三维虚拟实验系统进行了研究。如金侠杰等人基于VRML技术与Java技术开发了网络交互式虚拟装配环境；池建斌等人通过VRML外部编程接口EAI及内嵌脚本节点编程，实现了二级圆柱齿轮减速器虚拟拆装系统；吴波等人基于VRML与Java技术在工程设计领域的应用进行了研究，提出一种新型的Web环境下3D交互仿真结构，复杂的运算和仿真在服务器上进行，从而实现服务器端装配模型和客户端显示模型的分离，并在此基础之上提出协同环境开发的系统结构。[3][4][5] 此外，杨雨标等运用VRML与Java技术在微机上进行机器人运动仿真。 [6] 分析以上系统发现，VRML技术与Java技术相结合实现三维虚拟实验系统具有较强的三维立体感和交互性，常用于虚拟装配及其他工程设计领域。

2.VRML与Matlab/Simulink交互

利用Matlab提供的虚拟现实工具箱，可以实现和VRML程序的直接交互。虚拟现实工具箱是Matlab 6.X版新增加的工具箱，能在一个三维虚拟现实环境中进行可视化操作和与动态系统进行交互提供一种有效的解决方案，这些动态系统用Matlab和Simulink来描述。[7] 虚拟现实工具箱拓展了Matlab和Simulink处理虚拟现实图像的能力。使用标准的VRML技术，可以通过Matlab和Simulink环境生成三维场景。

虚拟现实工具箱可以在Matlab接口和Simulink接口两种环境中运行，而Simulink接口更直接、更容易使用，很容易通过图形用户界面进行交互，因而可能是更适合的工作方式。通过Simulink这一接口，可以在一个虚拟的三维模型中观察动态系统的模拟。一旦在Simulink对话框中包含了虚拟现实模块，就可以选择与Simulink信号连接的虚拟世界。所有VRML节点的属性分别列在等级树样式的观察窗口中，可以选择控制的自由度。当关闭接口对话框后，虚拟现实工具箱模块自动更新在虚拟世界中与选择节点有关的输入和输出。当连接这些输入到一定的Simulink信号上时，就可以在一个支持VRML的浏览器中观察可视化的模拟。

使用Matlab的虚拟现实工具箱开发三维虚拟实验系统具有以下特点：（1）利用Matlab虚拟现实工具箱，能够将枯燥的VRML编程变为可视化编程，简化了虚拟场景的设计。（2）Matlab /Simulink是专用的计算软件，在实验数据计算方面表现出极强的优势。（3）通过Simulink接口，很容易实现与三维图形用户界面的交互。但是如果在本地机上使用实验系统，需要在本地机上安装Matlab/Simulink、虚拟现实工具箱以及VRML编辑器、Web浏览器和VRML插件。如果本地机上不能安装Matlab/Simulink，用户也可以通过远程机来观察和控制三维虚拟世界。当然，要求远程机上所有的组成部分都需要支持标准的VRML97软件。通过Matlab Web Server功能也可以实现三维虚拟实验环境的远程访问。用户可以通过客户端浏览器浏览包含有虚拟场景和相应表单的页面，浏览虚拟实验场景的同时可以在表单中修改实验参数，点击发送后，客户端的参数通过HTTP协议传送给Web服务器, 由matweb.exe将参数提取出来，再传送给指定的M文件。该M文件对matweb传送来的数据进行运算后传送到Simulink仿真模型中去，以改变虚拟场景的运行。

3.VRML、Java以及Matlab三者交互

使用VRML、Java以及Matlab软件混合开发的三维虚拟实验系统主要有两种，一是针对Matlab虚拟现实工具箱与VRML程序交互的局限性，采用Java编程扩展Matlab虚拟现实可视化交互功能。这种方案结合了前两种交互方式的优点，有效地运用Matlab虚拟现实工具箱实用的建模环境和Java 扩展的人机交互性，在三维虚拟实验系统开发中具有广阔的应用前景。二是直接采用VRML、Java以及Matlab/Simulink三种软件之间的接口编程。采用Java Applet程序和VRML构建的3D场景实现用户界面，利用Java套接字，通过部署在客户端的Java Applet和服务器端Java应用程序实现客户端与服务器端的传输。运用Matlab/Simulink进行实验建模和运算，并利用Matlab的COM接口实现与服务器端的Java连接，将客户端实验参数传送到Matlab/Simulink中进行仿真运算，运算结束后再将实验结果传送回客户端。该方案采用B/S结构，满足了网络实验教学的需要。客户端只需一个集成Java虚拟机的浏览器即可运行实验，同时由于网络虚拟实验内容存放在服务器端，易于实验功能扩展和管理。此外，该方案特别适用于复杂实验模型的仿真。

使用VRML、Java以及Matlab软件开发的三维虚拟实验系统具有以下优点，在呈现方式上采用3D技术，丰富了媒体的表现形式，增强了学生实验的临境感；由于实验模型的计算采用的是专用的计算软件，在实验数据计算方面也表现出极强的优势；系统能根据实验数据动态地显示三维实验模型的运动，并以相图等形式呈现实验结果。实验过程和实验结果的直观化、形象化，能够促进学生对实验的深入探究，提高其问题解决能力。

四、结束语

三维虚拟实验系统拓展了实验教学的时间和空间，提高了教学效率，不仅可以作为课堂实验教学的补充，而且为远程教育中实验教学的开展注入了新的活力，因而具有良好的应用前景。本文介绍了三维虚拟实验系统开发过程中常用软件的三种交互方式，对各种交互方式进行了分析，希望对广大开发者有所启发。?筅

参考文献：

[1]汪兴谦.VRML与JAVA编程实例讲解[M].北京:中国水利水电出版社,2002:7-12.

[2]黄铁军,柳键编译.VRML国际标准与应用指南[M].北京:电子工业出版社,1999:5-9 .

[3]金侠杰,邢科礼,林财兴.基于VRML-JAVA 的网络交互式虚拟装配环境构建[J].计算机仿真,2004(10):126-129.

[4]池建斌,郭海新,王晨,冯桂珍.基于VRML-JAVA的减速器虚拟拆装系统的实现[J].工程图学学报, 2008,(2):48-53.

[5]吴波,周之平,张飒兵,吴介一.基于VRML-JAVA的虚拟现实及其协同环境的开发[J].计算机工程与应用,2004(7):136-138.

[6]杨雨标,何汉武.基于VRML-JAVA的机器人运动仿真研究[J].机械科学与技术,2004,23(1):120-126.

中学虚拟电路实验系统的设计 第12篇

1)按钮和实例元件的制作

由于Flash的矢量绘图功能效果好,存储内存小,而且按钮可以直接链接类文件,与类关联,所以要直接做按钮。

2)类的设计与实现

具体的交互功能是在主控制文件中完成的,界面上所有按钮和舞台上的显示元件都有相对应的类定义,来实现一些简单的功能。

3)主控制文件介绍

主控制文件是整个系统的主要部分,负责所有交互内容的管理。包括按钮的响应、对元件的操作、和电路分析功能的链接。其中大部分交互是通过事件机制来完成的。

2 按钮交互功能

1)给舞台和按钮添加监听器

事件监听机制:在ActionScript3.0中,事件的处理者只能是函数对象或对象的方法。给舞台和显示板添加事件监听器,监听相关的事件,添加鼠标事件监听,执行删除、显示信息等操作。

2)橡皮功能的实现

为了模拟真实的删除元件的形式,从外部导入橡皮图片,使之坐标随鼠标坐标变化,实现鼠标跟随。通过点击实现删除操作。

3)访问限制设计

在舞台上的按钮有一定的约束关系。为了防止导线添加出现问题,规定了必须完成某条导线才能点击其他按钮。在运行电路前,一定要检测电路,是否符合基本标准。不允许出现点电源短路等错误链接。这些判断都会通过提示对话框完成提示。

4)与电路分析算法的连接

与后台电路分析算法的连接主要是通过“检测”按钮来完成的,在“检测”的响应函数中建立电路类的实例myCircuit,把显示板上的元件数组和导线数组传给myCircuit,这样就建立与电路类的连接。然后利用电路类中的方法构建电路结构和进行电路分析。

3 元件交互功能

显示板上的元件和导线的管理:

1)先创建元件实例,在通过showPanel.addChild()将该实例添加到显示列表,实现实例按钮的响应。

2)导线的添加,必须利用一个临时变量willdwire来完成。在显示板上通过点击元件节点把节点的值赋给willdwire,当导线获得两点后,调用自身方法drawLine()画出导线。

3)每添加一个元件,就保存到elementsArray中,把创建的导线保存到wireArray中。

4 文件的交互功能

1)文件的保存与打开

保存功能:File.save(currentDoc,nameString+str);

打开功能:File.browse([new FileFilter("CircuitDoc","*.xml")]);

File.addEventListener(Event.SELECT,loadListener);

2)文件信息的还原

成功载入文件后,调用display()把文件的信息还原到舞台。

function display(event:Event):void{}

分别将元件和导线XML节点分组保存,var elementslist:XMLList=currentDoc.element;var wireslist:XMLList=currentDoc.wire;

然后依次访问数组的每个XML节点,根据节点信息先判断Etype类型,然后根据Etype创建相同类型的元件。再把其他信息分别赋值给对应的变量。然后把元件添加到已经清空的显示板上。导线的信息读取后还要调用drawLine(),绘制出导线的线条。

5 数学模型仿真

基本的前台和后台交互更能实现后,开始实现对数学模型的仿真。

1)通过电路之间的约束条件,把这些规律用计算机模拟出来。

这里的电路约束有KCL、KVL、VAR。这些约束条件主要反映的是电路各个支路和结点的关系。

2)把舞台上的连接关系转换成可以和模型进行直接关联的电路结构,即有结点,支路等。

在最初的设计中,每个元件都有两个连接节点,每个节点记录了与之相连接的导线。假设电路的每条支路有一个元件,支路和支路的交汇处事电路结点。那么需要利用一个递归函数找出所有的结点和支路。只有找出结点和支路后才能建立基尔霍夫关联矩阵,建立结点和支路的关系。

3)制定出分析方法,对转换后的图进行分析,排除和计算。

在这个过程中需要处理一些不合理的连接关系,比如电源短路、元件短路、断路等。如果一条支路的两端结点是同一个结点,则可以判定这条支路上的元件被短路;如果一条支路存在一个以上的空结点,则可以判定这条支路的元件是断路的。

如果有开关,需要判断出开关控制的支路,然后记录这些被控制的支路。

通过得到的关联方程和VAR关系,建立得到n-1个KCL独立方程和b-n+1个KVL方程。运用Matrix中的矩阵计算方法求得方程的解。把得到的解记录到对应的变量中

4)把第3步的结果交给前台处理,控制灯的亮灭和线标的显示。

6 结论

Flash+ActionScript3.0能近似模拟真实实验,表现出很好的交互效果。ActionScript3.0是一种和Java很相似的脚本语言,其内建的方法和强大的事件机制也为实现交互提供了很好的支持。在前台设计好界面,后台进行控制,对开发者来说很形象易懂。不过这种方案也相对有限,对于一般的应用程序或者flash动画游戏来说比较简单,而ActionScript3.0是一种很有发展前景的脚本语言。

这个设计最重要的特点就是有效地结合了FlashIDE的图形制做功能和ActionScript3.0编程功能,使得设计方法简单有效。本文主要是介绍了一种新的仿真方法,然后实现对数学模型的模拟。在实现模拟时要注意数学模型和数据之间的关系,以便找到模拟方法。

摘要：虚拟电路实验室系统通过对不同的电路建立数学模型,然后对数学模型进行求解,对电路实验进行仿真,让学生在计算机上完成电路实验。该文主要介绍了如何运用脚本语言Action Script3.0并结合FlashIDE来完成中学虚拟电路实验系统的设计。

关键词：计算机仿真,Action Script3.0,Flash

参考文献

[1]乔珂.ActionScript3.0权威指南[M].北京:电子工业出版社,2008.

[2]Ramaswamy A.Lights,camera,ActionScript3.0[EB/OL].http://www.ibm.com/developerworks/library/wa-actionscript.

[3]Moock C.Essential ActionScript3.0[M].O'Reilly Media,2007.

[4]邓友生,韩立群.虚拟电路实验室的设计开发[J].计算机仿真,2005(5).

[5]庞淑英,罗萍,吴光敏,等.虚拟电子实验室中电路元器编程实现的研究[J].昆明理工大学学报,2002,27(5).