【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 思想和進(jìn)行遠(yuǎn)程科研合作。目前對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)室的定義有兩種，這兩種定義側(cè)重不同方向 ,但都指出了虛擬實(shí)驗(yàn)室本質(zhì)是一個(gè) “無墻的實(shí)驗(yàn)室 ”，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) ,研究人員或?qū)W生不受時(shí)空的限制 ,能夠隨時(shí)隨地進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)操作 ,共享儀器設(shè)備 ,共享數(shù)據(jù)和計(jì)算機(jī)資源 ,同時(shí)進(jìn)行研討或得到教師的遠(yuǎn)程指導(dǎo)。與現(xiàn)實(shí)的實(shí)驗(yàn)室相比 ,虛擬實(shí)驗(yàn)室有它的許多優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。如成本低、效率高、功能全、效果好、協(xié)作性，具有教 育功能、輔助設(shè)計(jì)功能、協(xié)同實(shí)驗(yàn)和研究功能。 對(duì)數(shù)字邏輯虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開發(fā)的理解 虛擬實(shí)驗(yàn)是隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步而產(chǎn)生和發(fā)展的一種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?。虛擬實(shí)驗(yàn)是以計(jì)算機(jī)為控制中心 ,利用軟件技術(shù)構(gòu)建系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)模型 ,基于模塊化和層次化的設(shè)計(jì)思想 ,采用軟硬結(jié)合的方式 ,協(xié)調(diào)相關(guān)硬件和效應(yīng)設(shè)備形成虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) ,并利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化 ,形成運(yùn)行在個(gè)人計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)自行設(shè)計(jì)與開發(fā) ,以及遠(yuǎn)程控制與協(xié)作的實(shí)驗(yàn)方式。在虛擬實(shí)驗(yàn)中 ,學(xué)生可利用鼠標(biāo)的點(diǎn)擊、拖動(dòng) ,將計(jì)算機(jī)上各種虛擬儀器按實(shí)驗(yàn)要求和過程組裝成一個(gè)完整的 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) ,同時(shí)在這個(gè)系統(tǒng)上完成整個(gè)實(shí)驗(yàn) ,包括原材料的添加、實(shí)驗(yàn)條件的改變、數(shù)據(jù)的采集以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的模擬分析等。因此需要掌握一定的開發(fā)技術(shù)和扎實(shí)的算法邏輯知識(shí)，進(jìn)行現(xiàn)實(shí)情況的調(diào)研，了解廣大師生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)狀，避免現(xiàn)實(shí)中的弊端，才能開發(fā)出具有應(yīng)用價(jià)值的虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)。 數(shù)字邏輯虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開發(fā)的方法及流程概述 本系統(tǒng)利用所學(xué)的相關(guān)硬件知識(shí)和 軟件編程技術(shù) ，在 Eclipse 開發(fā)環(huán)境下模擬數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)室。以 Access20xx 數(shù)據(jù)庫作為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫，設(shè)置不同的登錄用戶權(quán)限，增加系統(tǒng)的安全性，同時(shí)對(duì)不同的用戶進(jìn)行相 應(yīng)的管理，易于系統(tǒng)的維護(hù)；以 Java 編程語言的布局規(guī)則和事件監(jiān)聽實(shí)現(xiàn)友好的用戶界面，同時(shí)依據(jù)TCP/IP 通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)交流功能。本系統(tǒng)先是經(jīng)過材料的收集，之后根據(jù)數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)的原理進(jìn)行開發(fā)思路的規(guī)劃，先是完成了系統(tǒng)界面的設(shè)計(jì)，之后分別對(duì)不同的角色功能進(jìn)行豐富，最后進(jìn)行各大模塊的整合和調(diào)試，形成了一個(gè)比較完整的數(shù)字邏輯虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的仿真實(shí)驗(yàn)。 3 系統(tǒng)的可行性分析 從技術(shù)可行性上來說，開發(fā)者掌握了基本的計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)，如數(shù)字電子電路基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)組成原理等，同時(shí)也較熟練地掌握了 Java 開發(fā)語言， Access20xx數(shù)據(jù)庫操作，使用 JDBC 連接數(shù)據(jù)庫的方法，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)知識(shí)，具有良好的理論基礎(chǔ)和技術(shù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，能較好的完成本系統(tǒng)的開發(fā)與研究。 從經(jīng)濟(jì)可行性來說，本系統(tǒng)的開發(fā)基本不需要經(jīng)濟(jì)支出，有現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行參考，開放的網(wǎng)絡(luò)參考文獻(xiàn)，免費(fèi)的開發(fā)工具和技術(shù)指導(dǎo)。 從資源可行性上來說，一臺(tái) PC 機(jī)、 Eclipse 開發(fā)環(huán)境、 Access20xx 數(shù)據(jù)庫，技術(shù)書籍（數(shù)字電路、組成原理、 java 編程原理等）和相關(guān)電子文檔等。這些資源在現(xiàn)實(shí)中是存在的，可以很方便的獲取，不需要再創(chuàng)造新的資源。綜上所述，本系統(tǒng)的技術(shù)成熟，評(píng)測(cè) 手段可靠，具有良好的市場(chǎng)拓展?jié)摿?，因此本系統(tǒng)可以開始執(zhí)行。 4 3 需求分析 系統(tǒng)目標(biāo) 本數(shù)字邏輯虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)的目標(biāo)是，在以一定的計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)為基礎(chǔ)（主要是數(shù)字邏輯技術(shù)基礎(chǔ)）的前提下，結(jié)合 Java 開發(fā)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫原理、通信原理等，開發(fā)出一款具有實(shí)用價(jià)值的虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)。此系統(tǒng)不僅要有良好的用戶界面，安全的訪問控制設(shè)置，同時(shí)要有逼真的實(shí)驗(yàn)?zāi)M效果、完善的通訊機(jī)制，讓實(shí)驗(yàn)者如同在現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室中 一樣 。能經(jīng)過今后的功能完善，走入市場(chǎng)，真正緩解現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室的弊端，最大的實(shí)現(xiàn)資源的可持續(xù)發(fā)展和技術(shù)的 開拓創(chuàng)新。 功能需求 本系統(tǒng)為了達(dá)到畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求和今后走入市場(chǎng)，達(dá)到虛擬實(shí)驗(yàn)室的基本特性，可供學(xué)生、老師以及愛好者使用，必須實(shí)現(xiàn)以下功能： （ 1）管理員可以對(duì)老師和學(xué)生進(jìn)行增刪改查的操作。 （ 2）學(xué)生可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)完成實(shí)驗(yàn)以及寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告 （ 3）老師可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的同時(shí)對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行批閱并給予反饋 （ 4）學(xué)生與老師可以在線咨詢，交流實(shí)驗(yàn)過程中的問題 （ 5）不同的用戶可以修改自己的登錄密碼，增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性 非功能需求 對(duì)性能的規(guī)定 本系統(tǒng)在運(yùn)行過 程中要保證響應(yīng)時(shí)間要短。在運(yùn)行環(huán)境、與其他軟件的接口以及開發(fā)計(jì)劃等發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)具有靈活的適應(yīng)能力。 故障處理要求 當(dāng)實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)生系統(tǒng)故障或者外來干擾產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)操作崩潰，系統(tǒng)應(yīng)及時(shí)響應(yīng)并給出相應(yīng)的提示信息，方便維護(hù)人員進(jìn)行檢錯(cuò)并恢復(fù)系統(tǒng)。 其他專門要求 為了保護(hù)開發(fā)者的版權(quán)，本系統(tǒng)設(shè)置了一定的安全措施，防止開發(fā)團(tuán)隊(duì)的利益損失。同時(shí)此系統(tǒng)具有方便的操作界面，利于廣大用戶的使用。在可維護(hù)性、可補(bǔ)充性、易讀性、可靠性、運(yùn)行環(huán)境可轉(zhuǎn)換性的特殊要求等方面做好相應(yīng)工作，這將有利于系統(tǒng)功能的擴(kuò)充和市 場(chǎng)價(jià)值的長(zhǎng)久性。 5 4 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)基于軟件和硬件的特殊性質(zhì)，根據(jù)教學(xué)實(shí)驗(yàn)的管理流程和數(shù)字電路的實(shí)驗(yàn)原理，模擬了數(shù)字電路虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。此系統(tǒng)中管理員、老師、學(xué)生擁有不同的權(quán)限，主角是學(xué)生進(jìn)行數(shù)字實(shí)驗(yàn)的相關(guān)操作，老師予以檢查和批閱，以及師生間相互交流實(shí)驗(yàn)疑難問題，總體的設(shè)計(jì)思路如頂層圖 所示。 圖 數(shù)字邏輯虛擬實(shí)驗(yàn)頂層圖 邏輯模型的描述 整個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)室通過 JAVA 技術(shù)和數(shù)字電路原理開發(fā)而成，構(gòu)建了一個(gè)集教學(xué)、操 作、指導(dǎo)、結(jié)果提交管理為一體的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，管理員可對(duì)老師、學(xué)生做增刪改查的操作，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)提示操作實(shí)驗(yàn)并寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，老師對(duì)其批閱和指導(dǎo)。由于篇幅有限，注重介紹代表性的模塊，其邏輯結(jié)構(gòu)如下模塊流程圖 至圖 所示。 學(xué)生 虛擬實(shí)驗(yàn)室 老師 管理員 登錄進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn) 返回實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告 實(shí)驗(yàn)報(bào)告，測(cè)試成績(jī) 查看，提交實(shí)驗(yàn)答疑 發(fā)布實(shí)驗(yàn)信息 接受實(shí)驗(yàn)報(bào)告 批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告 學(xué)生實(shí)驗(yàn)疑難問題 在線解答實(shí)驗(yàn)問題 對(duì)師生的管理（增刪改查） 當(dāng)前系統(tǒng)用戶、管理 信息 6 圖 登陸界面模塊流程圖 登陸界面 輸入相關(guān)信息 用戶名是否為空 密碼是否為空 連接數(shù)據(jù)庫進(jìn)行查詢 驗(yàn)證是否通過 進(jìn)入主界面 結(jié)束 重新