【正文】 otor experiment that the series can be applied to simple Virtual Laboratory system. This thesis introduces the research background of the subject at first, make a general survey of this research current situation at home and abroad, and has pointed out the significance of research。 Loading Module。傳統(tǒng)的實驗室是資源高度密集的實驗系統(tǒng)，具有實驗設(shè)備資金投入量大、實驗體系的完善和實驗教學的實施所需人力物力投入量大的特點。本課題是針對目前高校中的實驗資源緊張這一現(xiàn)實狀況，利用虛擬實驗室構(gòu)建技術(shù)，構(gòu)建一個智能化的網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室。實驗設(shè)備重復建設(shè)，沉積較多。LabVIEW作為虛擬儀器開發(fā)系統(tǒng)的杰出代表，可以利用Internet進行虛擬實驗室的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，實現(xiàn)了資源共享，避免了儀器重復添置和資源浪費，滿足了用戶不再受時間、地點限制進行遠程的實時合作，提高了用戶的學習效果。在這些新開實驗中,被測對象是實際的電路或系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，用戶平臺采用JAVA編寫，用戶可通過界面選擇實驗種類，并將用戶的實驗設(shè)計通過Internet傳送到服務(wù)器端。這些實驗是用Flash和HTML等技術(shù)建設(shè)的，因此可以在網(wǎng)絡(luò)上傳播，算是構(gòu)建真實感很強的、具有良好交互性的虛擬實驗室。通過使用Microsoft Net meeting，實驗室還提供了視頻會話系統(tǒng)，使用者可以一邊調(diào)整參數(shù)一邊觀看實驗的真實運行過程。當通過Internet訪問Web服務(wù)器時，首先用戶需要選擇控制參數(shù)，然后Web服務(wù)器把這些參數(shù)寫入文件傳送給相應的客戶機。這個虛擬實驗使用了多種人機交互手段，為學生提供了一個易于使用的實驗學習環(huán)境。特別需要一些測試速度快、實時性好的人機界面，虛擬儀器正可以實現(xiàn)這些要求。得益于軟件的靈活性，只需更新計算機或測量硬件，就能以最少的硬件投資和極少的、甚至無需軟件上的升級即可改進整個系統(tǒng)。本文就LabVIEW在網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗系統(tǒng)方面的應用設(shè)計做初步的探討，希望其中成功的經(jīng)驗、失敗的教訓對于應用此軟件的讀者來說能夠有所幫助。在這種背景下，1982年出現(xiàn)了一種新型的、與PC機配合使用的模塊式儀器，自動測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也從傳統(tǒng)的機架層疊式結(jié)構(gòu)發(fā)展成為模塊式結(jié)構(gòu)。在軟件上，為了兼顧其他高級語言開發(fā)者的習慣，NI還推出了LabWindows /CVI等交互式開發(fā)平臺。典型的虛擬儀器模式可以理解為，除了信號的輸入和輸出以外，儀器的其他操作，如測量、控制、變換、分析、顯示等功能均由軟件來實現(xiàn)，它們依據(jù)某種通用或?qū)Ｓ每偩€標準或規(guī)約，或以某種接口形式，與計算機進行通信，由計算機統(tǒng)一進行調(diào)度和管理的一種數(shù)字化儀器。 虛擬儀器的組成虛擬儀器一般由通用儀器硬件平臺和應用軟件兩大部分組成。它主要用來提供實時高效的數(shù)據(jù)處理和顯示功能。主要完成被測信號的采集、放大、模/數(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)/模轉(zhuǎn)換和信號輸出控制等。(1) 應用程序：① 實現(xiàn)虛擬面板功能的前面板的軟件程序；② 定義儀器測試功能的流程圖軟件程序。這些軟件開發(fā)工具為用戶設(shè)計虛擬儀器應用軟件提供了更多方便條件與良好的開發(fā)環(huán)境。虛擬儀器的基本功能有以下三點：(1) 信號調(diào)理與采集功能此項功能主要是由虛擬儀器的硬件平臺完成的。 虛擬儀器的特點虛擬儀器技術(shù)就是基于PC技術(shù)的、用戶自定義的測試和測量解決方案，其四大優(yōu)勢在于：性能強性價比高、擴展性強、開發(fā)時間短，以及出色的集成功能。為提高測試系統(tǒng)的性能，可以方便地加入一個通用儀器模塊或更換一個儀器模塊，而不必購買一個全新的系統(tǒng)，大大有利于測試系統(tǒng)的功能擴展。最早和最具影響的開發(fā)軟件，是NI公司的LabVIEW軟件和LabWindows/CVI， LabVIEW采用圖形化編程方案，是非常實用的開發(fā)軟件。它可以與不同的接口總線的溝通，將虛擬儀器、帶接口總線的各種電子儀器或各種插件單元，調(diào)配并組建成為中小型甚至大型的自動調(diào)試系統(tǒng)。LabVIEW包含有專門用于設(shè)計數(shù)據(jù)采集程序和儀器控制程序的功能庫和開發(fā)工具庫。一般來說，每一個VI都可以作為其它VI的調(diào)用對象，其功能類似于文本語言的子程序。用LabVIEW編制方框圖程序時，不必受常規(guī)程序設(shè)計語法細節(jié)的限制。VI有一個人機對話的用戶界面——前面板和類似于源代碼功能的方框圖。 LabVIEW軟件的特點歸納起來LabVIEW軟件開發(fā)平臺具有以下優(yōu)點：(1) 圖形化的編程方式，設(shè)計者不用寫任何文本格式的代碼，是真正的工程師語言。(5) 32bit的編譯器編譯生成32bit的編譯程序，保證用戶數(shù)據(jù)采集、測試和測量方案的高速執(zhí)行。支持常用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，方便網(wǎng)絡(luò)、遠程測控儀器的開發(fā)。 前面板介紹。 流程圖介紹流程圖是圖形化程序的源代碼，是VI測試功能軟件的圖形化表述。流程圖中包括前面板上的控件的連線端子，還有一些前面板上沒有，但編程必須有的東西，例如函數(shù)、結(jié)構(gòu)和連線等。構(gòu)造子VI主要的工作就是定義它的圖標和聯(lián)接器。聯(lián)接器是 VI 數(shù)據(jù)的輸入輸出接口。這些選板集中反映了該軟件的功能與特征。控件選板如下圖3. 4所示，它包括如下所示的一些子選板。該選板上的每一個頂層圖標都表示1個子選板。有了交互式控制的軟件系統(tǒng)，用戶可以很方便地建立其前面板接口。當虛擬儀器完成以后，就能在虛擬儀器工作時利用前面板中去控制整個系統(tǒng)。(4) 數(shù)據(jù)流程序設(shè)計：LabVIEW用一種精巧的數(shù)據(jù)流程序設(shè)計模式把用戶從文本式語言的線形化方式構(gòu)建程序的辦法中解放出來。(6) 圖形編輯器：在許多場合、程序運行速度都非常關(guān)鍵。4 基于LabVIEW的網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室的設(shè)計與實現(xiàn) 虛擬實驗室的概念及特點虛擬實驗室是指利用虛擬儀器建立起來的實驗室。因此，在不同終端上可同時進行相同科目的虛擬實驗，拓展了實驗室的空間，提高了實驗效率。LabVIEW是構(gòu)建虛擬實驗室的最理想的軟件平臺。虛擬實驗室可以劃分為用戶登陸界面模塊、用戶管理模塊、虛擬實驗儀器仿真模塊、數(shù)據(jù)庫管理模塊。在虛擬實驗室中，用戶可以選擇實驗，選擇實驗儀器，進行實驗仿真、數(shù)據(jù)分析。如果是合法用戶，批準請求，用戶進入實驗室系統(tǒng)；否則，拒絕用戶使用。 (3) 用戶可以自主選擇實驗儀器和元件，搭建實驗電路，服務(wù)器對儀器連接和實驗操作進行檢查，提供必要的幫助。 系統(tǒng)設(shè)計的軟件結(jié)構(gòu)根據(jù)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，可把要完成的主要功能分別劃分到客戶端和服務(wù)器端： (1) 客戶端主要功能 ① 用戶登錄 每個參加實驗的用戶必須先進行登錄，客戶端將相關(guān)信息送往服務(wù)器，由服務(wù)器進行驗證，驗證通過后，用戶才能由客戶端進入系統(tǒng)。 ④ 結(jié)果可視化接收服務(wù)器端傳回的仿真結(jié)果，將實驗結(jié)果在波形顯示區(qū)可視化地顯示出來。 ③ 規(guī)則審查 當客戶端將實驗操作傳給服務(wù)器端后，服務(wù)器端的規(guī)則審查模塊對數(shù)據(jù)文件進行解析，根據(jù)實驗規(guī)則判斷實驗操作是否正確。 系統(tǒng)用戶認證模塊的實現(xiàn)一個完善的網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室系統(tǒng)應具有完備的安全驗證體系，使實驗系統(tǒng)資源的維護和管理更加安全。輸入用戶名后，可以按回車鍵，光標會跳到密碼輸入欄，輸入密碼后，可以按回車鍵進行密碼確認，也可以點擊“用戶登錄”，單擊“用戶登錄”或按下回車鍵進行驗證，如果用戶信息不正確的話，會提示“用戶名或密碼錯誤，請重新輸入”，如果用戶輸入三次錯誤的用戶名和密碼時，會提示“輸入錯誤的用戶名或密碼次數(shù)超出限制，請聯(lián)系系統(tǒng)管理員確認您的用戶名和密碼！”，此時請聯(lián)系管理員確認正確的用戶名和密碼。使用時系統(tǒng)默認的用戶名——“admin”，其密碼為“123”，用戶權(quán)限是管理員。 進入系統(tǒng)后的實驗平臺界面用戶可繼續(xù)進入系統(tǒng)仿真平臺，選擇進入系統(tǒng)平臺后，用戶選擇想要進行的虛擬實驗儀器單擊進入， 虛擬實驗版塊界面然后根據(jù)虛擬實驗環(huán)境提供的元器件，進行電路連接，參數(shù)設(shè)置，完成仿真?？梢赃M行各種參數(shù)設(shè)置，包括采樣設(shè)置、濾波器類型選擇及其參數(shù)設(shè)置、窗函數(shù)類型選擇等。LabVIEW提供了豐富的函數(shù)及子程序庫,從基本的數(shù)學函數(shù)到高級分析庫(包括信號處理、函數(shù)、濾波器設(shè)計、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、曲線擬合、傅立葉變換、小波分析等),通過這些函數(shù)及子程序庫,可以實現(xiàn)各種仿真波形的處理。 2 從技術(shù)和方法層面，討論了虛擬實驗室進行了功能定位，對其構(gòu)建的基本原則和實現(xiàn)的用戶操作流程進行了詳細的描述。 本文所做的工作只是一個初步的探索和實驗。 2 開發(fā)更多的虛擬儀器和元器件。本文是在導師的指導下大膽的嘗試，希望其中成功的經(jīng)驗能給您以啟發(fā)，失敗的教訓能給您以警戒，使您在最短的時間內(nèi)走出我曾經(jīng)走過的路，并且一直朝前走下去，讓你我共同鋪墊出一條通向虛擬儀器的科技之路，為祖國高等教育實驗教學能夠跟上時代的步伐，培養(yǎng)出高質(zhì)量、高素質(zhì)的人才獻上我們的所有。付出就有回報，幾個月的辛勤努力最終換來了豐碩的果實，真的希望這果實能成為校園實驗教學做出些許的貢獻。導師治學嚴謹、博文廣識、務(wù)實求精，以及他對新知識孜孜以求的探索精神和對學術(shù)前沿動態(tài)敏銳的洞察力使我受益匪淺。衷心感謝大學期間的每位老師、同學、朋友，感謝他們在學習、生活上對我的理解和幫助，使我愉快地度過了大學生活。別了，我摯愛的****