虛擬仿真電子技術(shù)

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虛擬仿真電子技術(shù)范文第1篇

關(guān)鍵詞：虛擬實(shí)驗(yàn)室；客戶(hù)端設(shè)計(jì)；生成電原理圖；數(shù)學(xué)模型

引言

電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室是閩南理工學(xué)院示范性實(shí)驗(yàn)教學(xué)基地，也是電子信息工程、電氣自動(dòng)化等專(zhuān)業(yè)重點(diǎn)建設(shè)的實(shí)驗(yàn)室之一，在目前以信息化教學(xué)為主導(dǎo)的引領(lǐng)下，從實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)用性、便捷性和經(jīng)濟(jì)性考慮，構(gòu)建基于VisualC#.NET開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的虛擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)客戶(hù)端平臺(tái)，是目前我院實(shí)驗(yàn)教學(xué)電子化、信息化管理建設(shè)的一個(gè)重要任務(wù)與發(fā)展方向。電子技術(shù)虛擬仿真客戶(hù)端實(shí)現(xiàn)了信息電子化管理，不僅讓我院實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理更加效率化和便捷化，讓學(xué)生脫離了過(guò)去繁冗的紙張式、人力式操作，同時(shí)，該客戶(hù)端的實(shí)現(xiàn)減少了實(shí)驗(yàn)教學(xué)人員的編制數(shù)量以及實(shí)驗(yàn)相關(guān)的工作量。因此，構(gòu)建完善的電子技術(shù)虛擬仿真客戶(hù)端勢(shì)在必行。學(xué)生個(gè)人信息、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)考核成績(jī)查詢(xún)等，都應(yīng)該在網(wǎng)上得到很好的支持。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是電子技術(shù)虛擬仿真客戶(hù)端應(yīng)包含的一項(xiàng)重要數(shù)據(jù)資源，其包含的數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)出誤時(shí)需要及時(shí)更新，管理上較為復(fù)雜。因此，單純地依靠人工來(lái)管理是難以實(shí)現(xiàn)的。該客戶(hù)端平臺(tái)以電工電子實(shí)驗(yàn)硬件資源為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)管理與處理等需要而設(shè)計(jì)，在很大程度上減輕實(shí)驗(yàn)教學(xué)人員的的工作負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)了電工電子類(lèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)化、高效化、規(guī)范化，減少了人為的誤操作而損壞實(shí)驗(yàn)硬件設(shè)備。

1客戶(hù)端系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

針對(duì)電子技術(shù)虛擬仿真客戶(hù)端系統(tǒng)項(xiàng)目需求的角度進(jìn)行分析，確定了系統(tǒng)中各個(gè)子系統(tǒng)的主要功能及任務(wù)。研究了客戶(hù)端界面的設(shè)計(jì)原則，提出了基于VisualC#.net的客戶(hù)端設(shè)計(jì)方法及數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)原則。

1.1客戶(hù)端系統(tǒng)需求分析

功能結(jié)構(gòu)如圖1所示?？蛻?hù)端的主要任務(wù)不是確定整個(gè)系統(tǒng)怎樣完成工作，而是確定這五個(gè)子系統(tǒng)必須完成哪些工作，可以說(shuō)是對(duì)系統(tǒng)客戶(hù)端實(shí)現(xiàn)的功能提出完整、清晰、具體、準(zhǔn)確的要求。需求分析過(guò)程要求客戶(hù)端要完成的具體任務(wù)如下：首先明確對(duì)客戶(hù)端的綜合要求，主要包括性能要求、功能要求、運(yùn)行要求及其它要求。性能要求包括數(shù)據(jù)準(zhǔn)備度、響應(yīng)時(shí)間、和適應(yīng)性能要求；功能要求主要描述了整個(gè)系統(tǒng)要完成的全部功能；運(yùn)行要求是對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中硬件環(huán)境、軟件、接口的要求；其它要求主要包括安全性、可靠性、保密性、可維護(hù)等方面的要求，以及今后可能涉及到改進(jìn)升級(jí)問(wèn)題做出分析。系統(tǒng)數(shù)據(jù)要求分析，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的信息流向歸納抽象出系統(tǒng)的數(shù)據(jù)邏輯關(guān)系，并對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、靜態(tài)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫(kù)類(lèi)型、名稱(chēng)以及數(shù)據(jù)采集方式進(jìn)行詳細(xì)描述。導(dǎo)出目標(biāo)系統(tǒng)的詳細(xì)邏輯模型，根據(jù)上面兩項(xiàng)分析得出客戶(hù)端系統(tǒng)的詳細(xì)邏輯模型，并用數(shù)據(jù)流圖、IPO圖、數(shù)據(jù)字典來(lái)表示。

1.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程

系統(tǒng)客戶(hù)端共包含5個(gè)子系統(tǒng)：身份認(rèn)證子系統(tǒng)、通信子系統(tǒng)、工具箱子系統(tǒng)、電子元件數(shù)據(jù)庫(kù)子系統(tǒng)、電原理圖自動(dòng)生成與調(diào)整子系統(tǒng)。用戶(hù)只要通過(guò)校園網(wǎng)使自己的計(jì)算機(jī)聯(lián)入Internet，就可以通過(guò)客戶(hù)端訪問(wèn)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)?？蛻?hù)端是用戶(hù)直接打交道對(duì)象，多個(gè)客戶(hù)端可以同時(shí)登錄到系統(tǒng)服務(wù)器，同時(shí)完成不同的實(shí)驗(yàn)。系統(tǒng)服務(wù)器和所有的實(shí)驗(yàn)客戶(hù)端都處于校園網(wǎng)的高速局域網(wǎng)中，用戶(hù)在正常情況下通過(guò)客戶(hù)端登錄到服務(wù)器上，即可隨時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如果客戶(hù)端需要進(jìn)行維護(hù)、修改時(shí)，可以隨時(shí)從服務(wù)器上注銷(xiāo)。交互設(shè)計(jì)，任何產(chǎn)品的功能體現(xiàn)都是通過(guò)人與機(jī)器的交互能力來(lái)判斷的，如果這種交互更為簡(jiǎn)單，也就是說(shuō)開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品更方便用戶(hù)使用，這是交互設(shè)計(jì)的最終目標(biāo)。因此，交互設(shè)計(jì)的核心要重點(diǎn)體現(xiàn)出人的因素，并按照以下原理來(lái)設(shè)計(jì)：①有錯(cuò)誤提示信息時(shí)，方便用戶(hù)糾正；②用戶(hù)控制界面簡(jiǎn)單化。給出用戶(hù)多種操作選擇的提示信息；③允許兼用鍵盤(pán)和鼠標(biāo)；④允許用戶(hù)在操作過(guò)程中，可能因?yàn)槟撤N原因需求中止當(dāng)前操作去執(zhí)行其它任務(wù)；⑤快速反應(yīng)信息。用戶(hù)在操作過(guò)程中，往往會(huì)出現(xiàn)操作不當(dāng)靠成心理上的焦慮而陷入誤區(qū)，系統(tǒng)快速反應(yīng)信息可以必免這種情況發(fā)生；⑥使用的語(yǔ)言是面向用戶(hù)的高級(jí)語(yǔ)言，方面閱讀；⑦方便退出。視覺(jué)設(shè)計(jì)是在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，根據(jù)用戶(hù)的心理特征進(jìn)行包括頁(yè)面、字體、色彩等方面的設(shè)計(jì)。視覺(jué)設(shè)計(jì)的目標(biāo)是讓用戶(hù)操作過(guò)程心情舒暢，其設(shè)計(jì)原則如下：①用戶(hù)可根據(jù)自己需求改變界面色彩、風(fēng)格；②色彩協(xié)調(diào)搭配。界面色彩反差不應(yīng)過(guò)大，必免造成界面花花綠綠，盡量少用紅色和綠色；③使用真實(shí)的圖形符號(hào)；④具有視覺(jué)索引。用戶(hù)根據(jù)不同的圖形符號(hào)能夠快速判斷其代表的內(nèi)容，達(dá)到用圖形來(lái)刺激視覺(jué)的效果；⑤條理清晰、布局合理?？傊蛻?hù)端界面設(shè)計(jì)的目標(biāo)是為了滿足用戶(hù)的需求，整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程都是圍繞用戶(hù)的考慮的，此外還應(yīng)充分考慮整體的布局，界面各元素的位置、圖標(biāo)與色彩搭配的問(wèn)題，以達(dá)到美化的效果，提高界面的可閱讀性并具有吸引力。

2建立數(shù)學(xué)模型

實(shí)驗(yàn)電路原理圖自動(dòng)生成的過(guò)程，本質(zhì)上就是對(duì)實(shí)物電路圖到電路原理圖的轉(zhuǎn)換過(guò)程。要完成這一轉(zhuǎn)換過(guò)程，需要對(duì)實(shí)物電路進(jìn)行建模，對(duì)電路的各個(gè)組成單元進(jìn)行抽象、分析、統(tǒng)合、識(shí)別的過(guò)程。電子元器件的建模是在面包板建模的基礎(chǔ)上進(jìn)行的數(shù)學(xué)分析，它與元件的端口數(shù)、元件的插入位置有關(guān)。下面是以二端元件電阻為例進(jìn)行建模的過(guò)程（其它元件與二端元件建模相似）。在面包板上確定二端元件的兩個(gè)插孔E2、F2，然后從插孔引出兩上引線并在這兩根引線上替換成電阻的符號(hào)圖，如圖3所示。對(duì)應(yīng)的電阻元件信息表，如表1所示。頻率計(jì)等，一般在使用過(guò)程中都是利用儀器的兩個(gè)探頭與被測(cè)電路的兩點(diǎn)相連，讀取被測(cè)兩點(diǎn)的數(shù)據(jù)。測(cè)量?jī)x器的建模過(guò)程可以參考二端元件的建模方法，其過(guò)程基本類(lèi)似。

3系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

虛擬電工電子實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最大亮點(diǎn)就是為用戶(hù)提供了電原理圖自動(dòng)生成的功能。用戶(hù)通過(guò)面包板搭建實(shí)物電路后，只要點(diǎn)擊系統(tǒng)客戶(hù)端菜單下的“視圖”-“原理圖”選項(xiàng)，就能夠在窗口中查看自動(dòng)生成的電原理圖。但是，由于這一過(guò)程是通過(guò)數(shù)學(xué)建模、解析、映射生成的，得到的電原理圖并不一定是用戶(hù)所需的最佳原理圖，因此系統(tǒng)還為用戶(hù)提供手動(dòng)優(yōu)化的方法，以提高轉(zhuǎn)換效率。電原理圖自動(dòng)生成的基本原理：矩陣M中的各個(gè)元素與面包板上的所有插孔實(shí)現(xiàn)了一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，矩陣中的信息也代表了實(shí)物電路的相關(guān)信息，用戶(hù)可以根據(jù)實(shí)物電路的互連信息網(wǎng)表修改矩陣T值，映射成最優(yōu)化的電原理圖。在修改矩陣M值相關(guān)元素時(shí)，還要考慮面包板本身插孔的互連信息。相通的插孔數(shù)值也應(yīng)相同（同1或同0），也就是說(shuō)Ai=Bi=Ci=Di=Ei、Fi=Gi=Hi=Ii=Ji，并體現(xiàn)在矩陣中。

4效益分析及應(yīng)用前景

隨著閩南理工學(xué)院的發(fā)展?fàn)畲螅瑢W(xué)生規(guī)模和實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)所之間的矛盾越來(lái)越明顯，學(xué)院在設(shè)備資金的投入也受到了一定限制。因此，電子技術(shù)虛擬仿真客戶(hù)端系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)將解決這一主要矛盾，學(xué)生只要在網(wǎng)絡(luò)上登入這一系統(tǒng)便可以完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。當(dāng)前我院還處于傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，設(shè)備老化、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所限制、實(shí)驗(yàn)教學(xué)人員編制、實(shí)驗(yàn)室管理、實(shí)驗(yàn)工作量等問(wèn)題都不能找出較好的解決方法。對(duì)這一問(wèn)題，最好的解決辦法就是借助計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)虛擬仿真，并對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)行電子化管理。本課題的目的就是開(kāi)發(fā)“電子技術(shù)虛擬仿真客戶(hù)端系統(tǒng)”，通過(guò)這一系統(tǒng)為學(xué)生提供網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)信息管理的電子化，提供一個(gè)電子化的信息管理平臺(tái)。

參考文獻(xiàn)：

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虛擬仿真電子技術(shù)范文第2篇

【關(guān)鍵詞】虛擬仿真技術(shù)；電子技術(shù)課程；技術(shù)應(yīng)用

伴隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展從而形成的虛擬仿真技術(shù)是一種作用于實(shí)驗(yàn)研究的新的科學(xué)技術(shù)，在20世紀(jì)40年底被發(fā)現(xiàn)。在幾十年的革新、改進(jìn)、發(fā)展中慢慢走向成熟，被應(yīng)用于現(xiàn)代生產(chǎn)生活的各個(gè)方面。同時(shí)教育部門(mén)發(fā)掘到虛擬仿真技術(shù)在教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)，作為一種新的教學(xué)方法用用于教學(xué)中。這一技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用滿足學(xué)生對(duì)教學(xué)的需要，對(duì)學(xué)生邏輯思維和動(dòng)手能力有很大的幫助，提高教學(xué)效率和質(zhì)量。

1.虛擬仿真技術(shù)概念

虛擬仿真技術(shù)又被稱(chēng)為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和模擬技術(shù)，其技術(shù)核心就是利用一個(gè)虛擬系統(tǒng)去模仿一個(gè)相應(yīng)的真實(shí)系統(tǒng)。它是一種實(shí)驗(yàn)研究的新技術(shù)，而它也是一直存在于自然客觀規(guī)律中一直被使用，在計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展過(guò)程中被發(fā)現(xiàn)提煉出的新技術(shù)。在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì)，虛擬仿真技術(shù)也在不斷地進(jìn)行技術(shù)改革和發(fā)展，并不斷地成為必不可少的技術(shù)。

2.虛擬仿真技術(shù)在電子技術(shù)課程中的應(yīng)用

科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，使得電子課程原有的教學(xué)模式不適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展進(jìn)程，學(xué)生對(duì)電子技術(shù)知識(shí)的需求量也在不斷增加。虛擬仿真技術(shù)在電子技術(shù)課程的應(yīng)用給教學(xué)帶來(lái)了新的教學(xué)手段，滿足學(xué)生對(duì)電子技術(shù)知識(shí)的強(qiáng)烈需求，適應(yīng)社會(huì)對(duì)技術(shù)人才的高要求。

2.1 虛擬仿真技術(shù)融入課堂

電子技術(shù)課程在之前的教學(xué)模式是重理論輕實(shí)踐，大部分的課堂時(shí)間放在理論知識(shí)的講授中，課堂氛圍死板顯得枯燥無(wú)味，使學(xué)生學(xué)習(xí)積極性被打消，產(chǎn)生排斥心理。而且理論知識(shí)沒(méi)有實(shí)踐進(jìn)行補(bǔ)充和認(rèn)證，增加學(xué)生學(xué)習(xí)難度，對(duì)電子技術(shù)停留在一知半解的階段。傳統(tǒng)的電子技術(shù)儀器比較笨重，每次上課搬來(lái)搬去很麻煩有浪費(fèi)課堂時(shí)間，課堂效率也不高。虛擬仿真技術(shù)英語(yǔ)與課堂解決了電子技術(shù)課堂實(shí)驗(yàn)難的窘境，教師在講解理論知識(shí)的同時(shí)利用多媒體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，把抽象的理論概念通過(guò)演示變得很容易理解，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，愿意主動(dòng)去思考問(wèn)題以及動(dòng)手實(shí)驗(yàn)鞏固知識(shí)點(diǎn)。虛擬仿真技術(shù)融入課堂提高課堂效率和教學(xué)質(zhì)量，更能提供學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。

2.2 革新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

電子技術(shù)顧名思義是技術(shù)性很強(qiáng)的課程，技術(shù)能力是需要持續(xù)不斷的實(shí)踐進(jìn)行積累。所以電子技術(shù)課程是一門(mén)對(duì)實(shí)踐要求很高的學(xué)科，理論只是對(duì)技術(shù)實(shí)踐的知識(shí)補(bǔ)充。兩者要充分結(jié)合向應(yīng)用。傳統(tǒng)的教學(xué)手段就是對(duì)理論知識(shí)的死記硬背，只要能通過(guò)考試就可以，在實(shí)踐方面的經(jīng)驗(yàn)是少之又少。所以在電子技術(shù)的教學(xué)中要讓學(xué)生了解虛擬仿真軟件并學(xué)會(huì)在實(shí)驗(yàn)中使用，學(xué)生在進(jìn)行電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中可以對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行強(qiáng)化，而且虛擬仿真技術(shù)在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用然學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣提高，在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中學(xué)生與學(xué)生之間可以進(jìn)行跟好的交流，主動(dòng)地尋找知識(shí)支撐，制定更好的實(shí)驗(yàn)方案，鍛煉了學(xué)生主動(dòng)尋找問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

2.3 增多課程設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)

原有的電子技術(shù)課程的實(shí)踐課程設(shè)計(jì)都比較單一，學(xué)生的實(shí)踐結(jié)果達(dá)不到預(yù)期好的效果。所以在虛擬仿真技術(shù)進(jìn)入電子技術(shù)教學(xué)中要逐漸增多實(shí)踐環(huán)節(jié)，對(duì)模擬電子技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行多個(gè)單元的劃分，最初由老師帶領(lǐng)進(jìn)行模擬電子技術(shù)的實(shí)驗(yàn)，然后在接下來(lái)的額試驗(yàn)中把主動(dòng)權(quán)教給學(xué)生，讓學(xué)生學(xué)會(huì)獨(dú)立思考，然后對(duì)自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行陳述，在陳述過(guò)程中會(huì)讓學(xué)生再次進(jìn)行思考，這樣對(duì)知識(shí)的記憶更牢固。

2.4 虛擬仿真技術(shù)運(yùn)用注意問(wèn)題

電子技術(shù)課程教學(xué)中引用虛擬仿真技術(shù)雖然在很大程度上改善了傳統(tǒng)的教學(xué)弊端，對(duì)教學(xué)內(nèi)容有了豐富的補(bǔ)充，讓學(xué)生對(duì)抽象的理論知識(shí)得到更好的理解，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和學(xué)習(xí)積極性。但是不能讓模擬仿真技術(shù)完全取代實(shí)際的技術(shù)機(jī)器進(jìn)行試驗(yàn)，這樣會(huì)讓學(xué)生依賴(lài)于計(jì)算機(jī)中的仿真技術(shù)應(yīng)用，在實(shí)際操作儀器過(guò)程中操作能力下降，不能滿足崗位的技術(shù)需求，不僅不能達(dá)到人才培養(yǎng)的目的，反而會(huì)起到教育的反作用。因此，在應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)教學(xué)的過(guò)程中也要加入傳統(tǒng)教育中積極的方面，做到虛擬技術(shù)的優(yōu)質(zhì)學(xué)習(xí)也能保證實(shí)物應(yīng)用 的操作能力，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和高技術(shù)素養(yǎng)。

3.虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于電子技術(shù)課程的意義

虛擬仿真技術(shù)在電子技術(shù)課程中的應(yīng)用，打破了傳統(tǒng)應(yīng)試教育弊端，讓死板的電子技術(shù)課堂教學(xué)變得更加活躍，真正實(shí)現(xiàn)電子技術(shù)課程教育理論聯(lián)系實(shí)際；該技術(shù)的應(yīng)用對(duì)教師的教學(xué)素質(zhì)也是一種考驗(yàn)，虛擬仿真技術(shù)是不斷發(fā)展更新的最新技術(shù)，教師要走在技術(shù)的最前沿，這樣才能在教學(xué)中更好的教授給學(xué)生，提高自身的教學(xué)能力；培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和興趣，讓學(xué)生學(xué)會(huì)獨(dú)立思考，主動(dòng)提出問(wèn)題并主動(dòng)尋找解決方案，在實(shí)踐中鍛煉自己的動(dòng)手能力和思考能力，讓自己的綜合能力得到提高；適應(yīng)社會(huì)技術(shù)人才的高標(biāo)準(zhǔn)要求，學(xué)校跟注重學(xué)生在技術(shù)方面的實(shí)踐動(dòng)手能力，才能保證在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中保持較高的競(jìng)爭(zhēng)率，為企業(yè)培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)技術(shù)型人才。

4.結(jié)束語(yǔ)

虛擬仿真技術(shù)被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活中，成為必不可少的技術(shù)。作為實(shí)驗(yàn)研究的一門(mén)新技術(shù)，近年來(lái)被不斷應(yīng)用于教學(xué)領(lǐng)域，幫助學(xué)校培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)綜合性技術(shù)人才。電子技術(shù)課程是理論與實(shí)踐綜合運(yùn)用的一門(mén)學(xué)科，在計(jì)算機(jī)上利用仿真軟件在課堂上進(jìn)行教學(xué)，把抽象的理論知識(shí)在演示的過(guò)程中簡(jiǎn)單化、直白化，讓學(xué)生對(duì)很難理解的知識(shí)點(diǎn)得到直觀的理解和學(xué)習(xí)。在實(shí)踐中使用虛擬技術(shù)軟件讓學(xué)生會(huì)更好把理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐能力，同時(shí)對(duì)理論教學(xué)中漏掉的知識(shí)點(diǎn)通過(guò)技術(shù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行補(bǔ)充，減少不必要的時(shí)間浪費(fèi)。這樣的新的教學(xué)方法讓學(xué)生更積極主動(dòng)的去學(xué)習(xí)，提高了對(duì)電子技術(shù)課程的學(xué)興趣，對(duì)學(xué)生的思維訓(xùn)練和動(dòng)手能力提高有很大的促進(jìn)作用；課堂氛圍得到改善，提高教學(xué)效率和質(zhì)量。適應(yīng)社會(huì)對(duì)人才需求，讓學(xué)生在強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)中也能憑借自身的技術(shù)能力和綜合素養(yǎng)脫穎而出，實(shí)現(xiàn)自己的價(jià)值。但是教學(xué)中運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)時(shí)也要注意他可能帶來(lái)的教學(xué)局限性，不能因?yàn)槭呛玫募夹g(shù)就無(wú)限制的偏重使用，這也會(huì)導(dǎo)致教學(xué)質(zhì)量的下降，對(duì)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)帶來(lái)弊端，所以要做到虛擬仿真技術(shù)在電子技術(shù)課程中的合理應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]李松湘.虛擬仿真技術(shù)在電子技術(shù)課程教學(xué)中的應(yīng)用研究[D].湖南師范大學(xué)，2012.

虛擬仿真電子技術(shù)范文第3篇

    【論文摘要將虛擬仿真技術(shù)引進(jìn)教學(xué)領(lǐng)域后對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)手段產(chǎn)生了強(qiáng)烈沖擊。本文針對(duì)航空電子裝備教學(xué)中如何應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)給出了應(yīng)用方法和心得。

    1.引言

    自 20世紀(jì) 9O年代以來(lái),以計(jì)算機(jī)仿真技術(shù) 、多媒體技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為特征的“虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室”開(kāi)始在世界各地出現(xiàn),并逐步滲透到教學(xué)領(lǐng)域。作為一種新型的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段,虛擬仿真教學(xué)對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)手段產(chǎn)生了強(qiáng)烈沖擊,并引發(fā)了教學(xué)領(lǐng)域一系列深刻的變化。種種跡象表明,虛擬仿真教學(xué)將是今后實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的一個(gè)重要發(fā)展方向。本文結(jié)合多年來(lái)在航空電子裝備教學(xué)中應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)的經(jīng)驗(yàn),探索在航空電子裝備教學(xué)軟件中應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)的方法和心得。

    2.虛擬仿真技術(shù)簡(jiǎn)介

    虛擬仿真技術(shù)是對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和系統(tǒng)仿真技術(shù)的合稱(chēng)。

    2.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

    虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就是利用三維建模技術(shù),構(gòu)建一個(gè)和現(xiàn)實(shí)世界的物體和環(huán)境相同或相似的虛擬三維場(chǎng)景,并能響應(yīng)用戶(hù)的輸進(jìn),根據(jù)用戶(hù)的不同動(dòng)作做出相應(yīng)的反應(yīng)。虛擬現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵技術(shù)主要有動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)、實(shí)時(shí)三維圖形 天生技術(shù)、立體顯示和傳感器技術(shù)等。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要側(cè)重于對(duì)真實(shí)物體物理特征的仿真,也稱(chēng)為視景仿真,它主要用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)和展示、貿(mào)易廣告、游戲設(shè)計(jì)等。

    在航空電子裝備教學(xué)中,大量用 到對(duì)裝備的外觀 、結(jié)構(gòu) 、組成 、連接 、機(jī)安裝位置的展示 ,傳統(tǒng)教學(xué)大都采用實(shí)物展示 的方法 。近年來(lái)隨著大量航空電子裝備 的更新?lián)Q代,因受經(jīng) 費(fèi)、場(chǎng)地及使用壽命等因素的限制 ,傳統(tǒng)教學(xué)方法 已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求 ,而采 用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的展示方法則 以其廉價(jià) 、無(wú)場(chǎng)地限制和效果 良好得以廣泛應(yīng)用。

    目前有大量成熟的軟件平臺(tái)可以進(jìn)行視景仿 真的開(kāi)發(fā),主流平臺(tái)Creator Vega Vega Prime VTree OPENGVS QUEST3D VRTOLLS EON、WEB3D、JAVA3D、GLStudio等。其中,MULTIGEN公司的虛擬現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)庫(kù) OPENFLIGHT已經(jīng)成為 了產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn) ,在軍事 、航空航天等領(lǐng)域應(yīng)用都 比較成熟 。在航空 電子裝備虛擬仿真軟件的開(kāi)發(fā)中我們采用r Vega Prime、GLStudio和 EON作為視景仿 真開(kāi)發(fā)的技術(shù)平臺(tái) ,解決物理模型的創(chuàng)建、場(chǎng)景顯示等新題目。該平臺(tái)可以達(dá)到照片級(jí) 的視景仿真效果 .同時(shí)采用嵌進(jìn) OPENGL技術(shù)來(lái)解決物理模型 的交互新題目。

    2.2系統(tǒng)仿真技術(shù)

    系統(tǒng)仿真技術(shù)是伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而逐步形成的一門(mén)新興學(xué)科 .它通過(guò)建立實(shí)際系統(tǒng) 的數(shù)學(xué)模 型 ,利用計(jì)算機(jī)運(yùn)算來(lái)達(dá)到對(duì)被仿真系統(tǒng)的分析、探究、設(shè)計(jì)等目的。系統(tǒng)仿真技術(shù)主要側(cè)重于對(duì)真實(shí)系統(tǒng)的內(nèi)在機(jī)理、運(yùn)動(dòng)方式 的仿真,也稱(chēng)為行為仿真。系統(tǒng)仿真技術(shù)最初主要用于航空、航天、原子反應(yīng)堆等價(jià)格昂貴、周期長(zhǎng)、危險(xiǎn)性大實(shí)際系統(tǒng)試驗(yàn)難以實(shí)現(xiàn)等少數(shù)領(lǐng)域,后來(lái)逐步發(fā)展到電力、石油、化工、冶金、機(jī)械等一些主要產(chǎn)業(yè)部分,并進(jìn)一步擴(kuò)大到社會(huì)系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、交通運(yùn)輸系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)等一些非工程系統(tǒng)領(lǐng)域。 在航空電子裝備教學(xué)中,對(duì)裝備工作原理的講解既是重點(diǎn)也是難點(diǎn)。傳統(tǒng)教學(xué)方法主要通過(guò)教員的講述,配合一些靜態(tài)的圖形幫助學(xué)員理解 .教學(xué)效果主要依靠于教員的授課水平和技巧 。近年來(lái).我們嘗試將系統(tǒng)仿 真技術(shù)應(yīng)用到航空電子裝備教學(xué)中,根據(jù)被仿真裝備的工作原理,建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,并根據(jù)裝備的不同工作狀態(tài),對(duì)模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)運(yùn)行.結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的逼真場(chǎng)景.較好地模擬實(shí)際裝備的工作情況。利用該技術(shù)開(kāi)發(fā)、研制的教學(xué)軟件不但可供教員教學(xué)使用.也可供學(xué)員自學(xué),并達(dá)到了較好的教學(xué)效果。

    目前,有很多成熟的系統(tǒng)仿真開(kāi)發(fā)平臺(tái)軟件.如 Simulink、SystemView等,這些軟件以其功能強(qiáng)大和使用方便、易用性受到廣大用戶(hù)歡迎.但價(jià)格較為昂貴,且大多未提供對(duì)外的仿真數(shù)據(jù)接口.仿真系統(tǒng)應(yīng)用的靈活性、擴(kuò)展性和可變性受到很多限制。當(dāng)然也可自行開(kāi)發(fā)適用 的仿真開(kāi)發(fā)平臺(tái)軟件。在航空電子裝備虛擬仿真軟件的開(kāi)發(fā)中我們采用的是自行開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)仿真平臺(tái)軟件。

    3.虛擬仿真技術(shù)在航空電子裝備教學(xué)中的應(yīng)用方法和步驟

    3.1建立仿真模型

    這里所說(shuō)的仿真模型既包括反映航空電子裝備外觀、結(jié)構(gòu)的三維物理模型 ,也包括揭示其內(nèi)在工作機(jī)理及行為的數(shù) 學(xué)模 型。對(duì)三維物理模型的建立,主要依據(jù)裝備本身的物理狀態(tài),其原則就是在盡量減小面數(shù)的同時(shí)進(jìn)步逼真度。對(duì)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立,則需要視系統(tǒng)的復(fù)雜程度進(jìn)行取舍和優(yōu)化,本著夠用為度的原則 ,以盡量減小運(yùn)算量。建立數(shù)學(xué)模型時(shí) ,還應(yīng)考慮到系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的參數(shù)調(diào)整。

    3.2創(chuàng)建仿真裝備的虛擬場(chǎng)景并驅(qū)動(dòng)

    對(duì)于虛擬場(chǎng)景的驅(qū)動(dòng),根據(jù)使用方式的不同采用了不同的方式假如進(jìn)行的僅是裝備外觀、結(jié)構(gòu)的展示,可使用EON進(jìn)行動(dòng)作的編輯和驅(qū)動(dòng);假如需要對(duì)裝備進(jìn)行虛擬操縱仿真,則使用 GLStudio軟件先進(jìn)行操縱面板、虛擬儀表的編輯和制作,然后再利用 Vega Prime驅(qū)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的交互操縱。

    3.3系統(tǒng)集成

    系統(tǒng)集成就是將上述做好的模型、場(chǎng)景按照教學(xué)軟件所需的形式將其有機(jī)的整合在一起,使之成為_(kāi)個(gè)完整的 、規(guī)范的教學(xué)軟件。系統(tǒng)集成可以使用目前常用的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)如 VB、vc++等。由于上述虛擬現(xiàn)實(shí)驅(qū)動(dòng)軟件如 EON、GLStudio及Vega Prime等均以ActiveX控件方式提供 了可用 于常用 軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)的運(yùn)行插件,因此,系統(tǒng)集成變得十分方便。編寫(xiě)程序時(shí),只需考慮軟件功能的布置,注重程序間的兼容性即可。

    系統(tǒng)集成時(shí),還需要將系統(tǒng)行為仿真的結(jié)果通過(guò)視景仿真表現(xiàn)出來(lái),即用行為仿真的數(shù)據(jù)來(lái)驅(qū)動(dòng)三維物理模型的動(dòng)作。由于系統(tǒng)行為仿真采用了專(zhuān)門(mén)的運(yùn)行平臺(tái),和視景仿真處于不同的系統(tǒng)進(jìn)程中.因此這種驅(qū)動(dòng)是通過(guò)兩進(jìn)程間的實(shí)時(shí)通訊來(lái)完成的。這里還需要考慮進(jìn)程間的同步新題目。

虛擬仿真電子技術(shù)范文第4篇

關(guān)鍵詞：虛擬技術(shù) EDA VM

中圖分類(lèi)號(hào)：TP301 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2013）08-0042-02

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，虛擬技術(shù)已發(fā)展到相對(duì)成熟的階段，虛擬技術(shù)已經(jīng)廣泛深入生活，在教學(xué)、科研、衛(wèi)生、軍事等領(lǐng)域均有著十分重要的意義，成為人類(lèi)生存和社會(huì)發(fā)展的新環(huán)境。

1 虛擬技術(shù)的概念

虛擬技術(shù)是一個(gè)很廣義的概念，我國(guó)著名院士汪成為教授把虛擬技術(shù)看作人類(lèi)認(rèn)識(shí)世界的幫手，認(rèn)為虛擬技術(shù)是“在計(jì)算機(jī)軟硬件及各種傳感器（如高性能計(jì)算機(jī)、圖形圖像生成系統(tǒng)，以及特制服裝、特制手套、特別眼鏡等）的支持下生成一個(gè)逼真的、三維的，具有一定的視、聽(tīng)、觸、嗅等感知能力的環(huán)境，使用戶(hù)在這些軟硬件設(shè)備的支持下，能以簡(jiǎn)捷、自然的方法與這一由計(jì)算機(jī)所生成的‘虛擬’的世界中對(duì)象進(jìn)行交互作用。它是現(xiàn)代高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、人工智能、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接口、立體影像、立體聲響、測(cè)童控制、模擬仿真等技術(shù)綜合集成的成果。目的是建立起一個(gè)更為和諧的人工環(huán)境”[1]。

而從工程角度定義的話，虛擬技術(shù)可看作為通過(guò)使用下列一個(gè)或幾個(gè)概念或方法：硬件和軟件分區(qū)，分時(shí)，部分或全部的硬件仿真、模擬，提供服務(wù)質(zhì)量（QoS）等，把計(jì)算機(jī)資源分成多個(gè)執(zhí)行環(huán)境的系統(tǒng)框架和方法論[2]。

上世紀(jì)60年代末期，IBM在其7044機(jī)上首次實(shí)現(xiàn)虛擬技術(shù)（IBM M44/44X Project）[3]。計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，使得虛擬技術(shù)成為重要的研究手段廣泛應(yīng)用于各學(xué)科領(lǐng)域的研究與實(shí)踐中。隨著電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)交叉、綜合的程度越來(lái)越高，在以物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和嵌入式系統(tǒng)為技術(shù)發(fā)展方向的現(xiàn)代電子技術(shù)中，虛擬技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

2 虛擬技術(shù)在電子技術(shù)中的應(yīng)用

電子技術(shù)中，虛擬技術(shù)的應(yīng)用可概括為三個(gè)方向：一是集成了大量虛擬儀器的軟件包的應(yīng)用，通常稱(chēng)之為EDA（Electronic Design Automation，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）技術(shù)；二是虛擬硬件技術(shù)，即借助于圖形圖像、仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)等一切可用的技術(shù)，在計(jì)算機(jī)上虛擬出一個(gè)與實(shí)際硬件功能相近，且操作方法和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也相近的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境；三是VM（Virtual Machine，虛擬機(jī)）技術(shù)的應(yīng)用，比如VMware虛擬機(jī)等。

2.1 EDA技術(shù)的應(yīng)用

EDA技術(shù)是在20世紀(jì)60年代中期從計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試（CAT）和計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）的概念發(fā)展而來(lái)的。利用EDA工具，電子設(shè)計(jì)師從概念、算法、協(xié)議開(kāi)始設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)，從電路設(shè)計(jì)、性能分析直到IC版圖或PCB版圖生成的全過(guò)程均可在計(jì)算機(jī)上自動(dòng)完成。

作為現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主導(dǎo)技術(shù)，EDA具有兩個(gè)明顯特征：即并行工程（Concurrent Engineering）設(shè)計(jì)和自頂向下（Top-down）設(shè)計(jì)。其基本思想是從系統(tǒng)總體要求出發(fā)，分為行為描述（Behaviour Description）、寄存器傳輸級(jí)（RTL，Register Transfer Level）描述、邏輯綜合（Logic Synthesis）三個(gè)層次，將設(shè)計(jì)內(nèi)容逐步細(xì)化，最后完成整體設(shè)計(jì)，與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法比較，這是一種全新的設(shè)計(jì)思想與設(shè)計(jì)理念。

EDA軟件包在電子技術(shù)的虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面體現(xiàn)出了巨大的優(yōu)勢(shì)，最重要的是由于其提供了種類(lèi)齊全、功能強(qiáng)大、界面真實(shí)、設(shè)置方式真實(shí)的虛擬儀器，諸如萬(wàn)用表，示波器，頻率計(jì)，LED顯示等，一些軟件諸如NI公司的Multisim，還包括有安捷倫示波器，安捷倫萬(wàn)用表，安捷倫信號(hào)發(fā)生器，泰克示波器等實(shí)際產(chǎn)品的虛擬界面，其操作界面和操作方式完全與實(shí)際器件一樣。這些虛擬儀器的使用，較大程度增加了學(xué)生在虛擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的真實(shí)感。

目前，EDA技術(shù)更多地指數(shù)字集成電路的設(shè)計(jì)自動(dòng)化，模擬電路以及混合電路設(shè)計(jì)自動(dòng)化的發(fā)展尚不夠成熟。尤其是射頻電路設(shè)計(jì)，因?yàn)橐婕暗綇?fù)雜的數(shù)學(xué)理論，導(dǎo)致其分析過(guò)程更加復(fù)雜，所以尚沒(méi)有成熟的設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件。

2.2 虛擬硬件技術(shù)的應(yīng)用

虛擬硬件技術(shù)在電子技術(shù)中的應(yīng)用，則主要體現(xiàn)為虛擬實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)。虛擬實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)目前主要有純軟件仿真形式、可直接操作遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)過(guò)程的虛擬實(shí)驗(yàn)室兩種形式。

2.2.1 純軟件仿真形式的虛擬實(shí)驗(yàn)室

純軟件仿真形式的虛擬實(shí)驗(yàn)室是利用仿真軟件來(lái)模擬實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程，不涉及具體的實(shí)驗(yàn)硬件設(shè)備，如圖1所示。

與單機(jī)版的仿真軟件相比，這類(lèi)實(shí)驗(yàn)室采用C/S模式，在其服務(wù)器上設(shè)計(jì)并存儲(chǔ)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的仿真代碼，用戶(hù)只需在客戶(hù)端的實(shí)驗(yàn)操作界面上操作，即可實(shí)時(shí)地發(fā)送參數(shù)信息、接收仿真結(jié)果數(shù)據(jù)。這類(lèi)虛擬實(shí)驗(yàn)室因其實(shí)驗(yàn)界面與仿真算法獨(dú)立，易于設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，方便操作，成為當(dāng)今虛擬實(shí)驗(yàn)室的主流。

2.2.2 直接操作遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)過(guò)程的虛擬實(shí)驗(yàn)室

這種虛擬實(shí)驗(yàn)室是通過(guò)客戶(hù)端操作直接控制遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)設(shè)備運(yùn)行，獲取真實(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，架構(gòu)如圖2所示。

這類(lèi)實(shí)驗(yàn)通常具有視頻和音頻反饋，使用者通過(guò)計(jì)算機(jī)可以實(shí)時(shí)地觀察實(shí)驗(yàn)地運(yùn)行，也可以調(diào)整實(shí)驗(yàn)相應(yīng)的參數(shù)，從而遠(yuǎn)程操控實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。此類(lèi)實(shí)驗(yàn)形式不但有效地利用了有限的實(shí)驗(yàn)室資源，而且具有很好的實(shí)驗(yàn)效果，成為解決遠(yuǎn)程教育中實(shí)驗(yàn)設(shè)備緊缺、實(shí)驗(yàn)效果難以保證等問(wèn)題的一種很好的方法，是目前虛擬實(shí)驗(yàn)室研究開(kāi)發(fā)的一個(gè)主流方向[4]。

2.3 VM技術(shù)的應(yīng)用

VM技術(shù)，是指通過(guò)軟件模擬的具有完整硬件系統(tǒng)功能的、運(yùn)行在一個(gè)完全隔離環(huán)境中的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

利用VM技術(shù)，能夠在一臺(tái)真實(shí)的計(jì)算機(jī)上虛擬出多臺(tái)計(jì)算機(jī)，還可以同時(shí)運(yùn)行兩個(gè)或更多的操作系統(tǒng)，比如運(yùn)行DOS、各個(gè)版本的Windows、各個(gè)版本的Linux、BeOS、Mac OS等等。虛擬機(jī)具有跨平臺(tái)性，裝載在硬件平臺(tái)上的虛擬機(jī)，它和宿主機(jī)好像是連接在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中一樣。用戶(hù)通過(guò)虛擬機(jī)提供的標(biāo)準(zhǔn)接口訪問(wèn)異構(gòu)資源，而標(biāo)準(zhǔn)接口的具體實(shí)現(xiàn)由各異構(gòu)資源提供者負(fù)責(zé)落實(shí)，因此用戶(hù)感覺(jué)不到請(qǐng)求資源的異構(gòu)性。Java VM和PVM是比較成功的采用虛擬機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)、屏蔽異構(gòu)性的典型例子[5]。

隨著物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和嵌入式系統(tǒng)的快速發(fā)展，現(xiàn)代電子技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了物物互聯(lián)的時(shí)代。而在物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和嵌入式系統(tǒng)中，無(wú)處不存在資源異構(gòu)的問(wèn)題，如硬件平臺(tái)的異構(gòu)，基礎(chǔ)操作系統(tǒng)的異構(gòu)，數(shù)據(jù)庫(kù)的異構(gòu)，通信網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)，以及應(yīng)用程序的異構(gòu)等等[5]。

這些異構(gòu)的問(wèn)題，使得VM技術(shù)被廣泛應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和嵌入式系統(tǒng)中。它可利用如JVM技術(shù)將不同平臺(tái)、不同接口標(biāo)準(zhǔn)，不同通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之間的異構(gòu)性進(jìn)行屏蔽[5]，使得物物互聯(lián)成為現(xiàn)實(shí)。

在電子技術(shù)的應(yīng)用中，當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的虛擬機(jī)軟件主要是VMware公司免費(fèi)提供給用戶(hù)的VMware Player，該公司還有VMware Workstation等豐富的虛擬化產(chǎn)品[6]。其他還有諸如微軟的Virtual Box和Virtual PC，以及由我國(guó)自己設(shè)計(jì)的VMlite，它們都能在Windows系統(tǒng)上虛擬出多個(gè)計(jì)算機(jī)。

3 虛擬技術(shù)對(duì)電子技術(shù)發(fā)展的重要意義

近幾年來(lái)，虛擬技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用研究和發(fā)展都十分迅速，結(jié)合虛擬技術(shù)在電子技術(shù)三個(gè)方向的應(yīng)用，其重要意義可概述為以下幾個(gè)方面：

第一，虛擬技術(shù)給電子技術(shù)的工程實(shí)踐帶來(lái)了革命性的變革。

傳統(tǒng)電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，主要基于自底向上的設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)人員必須利用底層功能模塊的組裝，才能構(gòu)成較復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)調(diào)試難度高，設(shè)計(jì)效率低，設(shè)計(jì)周期較長(zhǎng)。但EDA技術(shù)的出現(xiàn)，特別是自頂向下的設(shè)計(jì)思想，極大的提高了電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的效率，縮短了設(shè)計(jì)周期，使得電子設(shè)計(jì)進(jìn)入了一個(gè)全新的時(shí)代。

第二，虛擬技術(shù)給電子技術(shù)教學(xué)帶來(lái)了革命性的變革。

傳統(tǒng)電子技術(shù)的教學(xué)是理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)分開(kāi)進(jìn)行的，由于電子技術(shù)的實(shí)踐性強(qiáng)，人為地把完整的教學(xué)過(guò)程分離成了兩個(gè)環(huán)節(jié)，極大地破壞了教學(xué)完整性。而EDA軟件或虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，通過(guò)計(jì)算機(jī)把教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、教師指導(dǎo)、學(xué)生操作等有機(jī)地融合為一體，還原了一個(gè)完整的課堂，提高了教學(xué)的有效性。

第三，虛擬技術(shù)給電子技術(shù)的應(yīng)用解決了實(shí)際問(wèn)題。

隨著物聯(lián)網(wǎng)和嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，傳統(tǒng)電子技術(shù)的發(fā)展受到了很大程度上的制約，一些諸如通信協(xié)議異構(gòu)、數(shù)據(jù)格式異構(gòu)等問(wèn)題，給電子技術(shù)設(shè)計(jì)人員帶來(lái)了極大的困擾。而虛擬技術(shù)的出現(xiàn)，給電子技術(shù)解決上述困難提供了最為有利的幫助，使得電子設(shè)計(jì)人員更為專(zhuān)注電子技術(shù)本身的功能實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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虛擬仿真電子技術(shù)范文第5篇

將EDA仿真軟件應(yīng)用于模擬電子技術(shù)理論和實(shí)踐教學(xué)，提出一種基于EDA仿真平臺(tái)的理論分析與仿真分析相輔相成、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)和實(shí)際實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)模式。通過(guò)仿真電路和波形顯示，加深學(xué)生對(duì)理論的理解，有效解決模擬電子技術(shù)理論概念抽象，電路分析復(fù)雜的難題。同時(shí)通過(guò)EDA技術(shù)的引入，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行基本電路的分析和設(shè)計(jì)，為實(shí)際電路的設(shè)計(jì)應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

2.EDA技術(shù)在模擬電子技術(shù)理論教學(xué)中的應(yīng)用

EDA即電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化，以計(jì)算機(jī)和仿真軟件為工具，可以完成整個(gè)電路從系統(tǒng)級(jí)到物理級(jí)的設(shè)計(jì)與分析。常用仿真軟件有Matlab、Protel、Multisim和PSpice等，考慮到Multisim先進(jìn)的電路仿真和設(shè)計(jì)功能且一年級(jí)時(shí)曾作為學(xué)生的自修課程，本次教學(xué)研究采用Multisim軟件。在模擬電子技術(shù)的理論教學(xué)中，對(duì)于那些概念分析抽象、不易理解的部分，利用Multisim，教師可以構(gòu)建電子電路模型進(jìn)行仿真演示，通過(guò)波形圖和數(shù)據(jù)直觀展示各種參數(shù)變化和虛擬故障對(duì)電路靜態(tài)動(dòng)態(tài)性能的影響，具體而又生動(dòng)，不僅可以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，還可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課堂教學(xué)效果。例如在模擬電子教學(xué)中第一次講解共射放大電路時(shí)，很多同學(xué)對(duì)放大線路中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的波形分不清楚，不知道直流信號(hào)和交流信號(hào)如何疊加在同一個(gè)電路中，電路中各節(jié)點(diǎn)信號(hào)的相位關(guān)系如何覺(jué)得難以理解。傳統(tǒng)教學(xué)中，僅僅靠在黑板上畫(huà)圖講解，教師難講，學(xué)生難懂，費(fèi)事費(fèi)力效果卻不好?，F(xiàn)在針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，教師可以通過(guò)Multisim搭建基本共射放大電路模型，設(shè)置模型參數(shù)，觀察仿真波形。共射電路輸入信號(hào)（節(jié)點(diǎn)2波形）和輸出信號(hào)（節(jié)點(diǎn)5波形）的反相關(guān)系，并且根據(jù)波形的峰值可以直接算出電路的電壓放大倍數(shù)。節(jié)點(diǎn)2和節(jié)點(diǎn)4波形是靜態(tài)工作點(diǎn)電壓和交流信號(hào)疊加信號(hào)，c1和c2兩個(gè)電容起到隔直作用。通過(guò)Multisim軟件的演示過(guò)程，直接把抽象的理論轉(zhuǎn)化成直觀的視覺(jué)感受，電路各點(diǎn)波形在學(xué)生的腦海里留下深刻的印象，教學(xué)效果事半功倍。教學(xué)過(guò)程的前期，可以在課堂上現(xiàn)場(chǎng)建立電路模型，演示如何進(jìn)行仿真，讓學(xué)生逐漸掌握Multisim的使用。在教學(xué)過(guò)程的中后期，隨著學(xué)生對(duì)Multisim軟件的熟悉，為了節(jié)約課堂時(shí)間，可以事先把教材中需要講解的電路模型搭建好，用到時(shí)直接調(diào)用即可。通過(guò)這種理論教學(xué)和軟件演示相輔相成的教學(xué)方式，使得學(xué)生把電路原理、工作波形和數(shù)學(xué)關(guān)系等緊密結(jié)合在一起，全面掌握模擬電路的基礎(chǔ)理論，更好地理解這門(mén)課程。

3.EDA技術(shù)在模擬電子技術(shù)實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

模擬電子技術(shù)在傳統(tǒng)的教學(xué)過(guò)程中，實(shí)踐教學(xué)基本都是基于實(shí)驗(yàn)平臺(tái)操作。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的特點(diǎn)是安全、便于操作，但是平臺(tái)電路有限，只能覆蓋課程教學(xué)中一部分基礎(chǔ)電路，基于實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)基本都是驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，且操作過(guò)程中平臺(tái)電路元件易損壞，不能很好地達(dá)到鍛煉學(xué)生動(dòng)手能力的目的。這就使得學(xué)校教學(xué)比工程實(shí)際滯后，不利于工科應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，造成學(xué)生眼高手低，進(jìn)一步影響學(xué)生的就業(yè)和發(fā)展。因此，模擬電子技術(shù)實(shí)踐教學(xué)中引入仿真軟件，將平臺(tái)實(shí)驗(yàn)和軟件虛擬實(shí)驗(yàn)結(jié)合，先采用軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)仿真，后平臺(tái)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)際電路搭建，既加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)理論的理解，又突出了學(xué)生的動(dòng)手能力。實(shí)踐教學(xué)分成兩部分，第一部分是基本電路的驗(yàn)證和演示實(shí)驗(yàn)，加深學(xué)生對(duì)書(shū)本基礎(chǔ)理論的理解。該部分實(shí)驗(yàn)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，學(xué)生主要在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行操作，同時(shí)以Multisim仿真為輔，對(duì)一些在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上難以操作的部分進(jìn)行仿真驗(yàn)證。如研究靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)電路動(dòng)態(tài)性能的影響，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)操作只能觀察電路中的一個(gè)電阻參數(shù)改變對(duì)電路輸出波形的影響，而在虛擬仿真平臺(tái)上，可以對(duì)電路中所有涉及到靜態(tài)工作點(diǎn)的元件參數(shù)進(jìn)行更改，進(jìn)而觀察電路波形的變化，并且還可以連續(xù)改變?cè)?shù)對(duì)波形的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)。第二部分是模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)，要求學(xué)生自己分析設(shè)計(jì)一個(gè)較大規(guī)模復(fù)雜模擬電路，給出嚴(yán)格的設(shè)計(jì)思路、理論推導(dǎo)和元件選型依據(jù)，在仿真軟件平臺(tái)上搭建出具體電路模型并通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，然后進(jìn)行實(shí)際電路焊接，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)該課程學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性，提高學(xué)生對(duì)模擬電路的認(rèn)識(shí)分析能力和創(chuàng)造能力。

4.結(jié)論