基于電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)的聯(lián)合仿真系統(tǒng)

王哲+陳禮輝+陳飛

摘 要：本文基于Multisim 2013和LabVIEW 2012搭建了一套電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。基于B/S軟件架構(gòu)體系，利用兩者軟件的接口技術(shù)和兼容性，實(shí)現(xiàn)電子實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)的仿真。本系統(tǒng)以LabVIEW作為載體，結(jié)合Multisim實(shí)現(xiàn)聯(lián)合仿真，采用WEB技術(shù)搭建仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，具有用戶登錄模塊，用戶管理模塊，電子實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)?zāi)K，學(xué)生課程管理模塊，實(shí)驗(yàn)報(bào)告提交模塊。本系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，學(xué)生可以通過局域網(wǎng)訪問，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)能將電子實(shí)習(xí)中的電路進(jìn)行仿真并得到仿真結(jié)果，便于學(xué)生能更好的理解和分析電路。

關(guān)鍵詞：Multisim；LabVIEW；電子實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)；聯(lián)合仿真；數(shù)據(jù)交互

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.155

0 引言

對(duì)高等工科院校來講，實(shí)驗(yàn)室起著相當(dāng)重要的作用，實(shí)踐教學(xué)是學(xué)生教育發(fā)展中不可缺少的教學(xué)環(huán)節(jié)，對(duì)幫助學(xué)生理解授課內(nèi)容起著非常重要的作用[1-2]。在實(shí)踐教學(xué)中，儀器設(shè)備缺乏和學(xué)生人數(shù)多是一個(gè)突出的矛盾，為了解決這個(gè)問題，虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)手法應(yīng)用到很多高校的教學(xué)當(dāng)中。本項(xiàng)目不僅可以幫助教師在課堂上更好的表述所傳授的內(nèi)容，展現(xiàn)電子實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目中的基本電路，方便教師的講解和現(xiàn)場(chǎng)演示，突破現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)狀態(tài)的束縛[3]，而且實(shí)現(xiàn)了“實(shí)驗(yàn)室”走進(jìn)課堂，“儀器”搬上講臺(tái)，學(xué)生能更直觀地了解儀器操作和電路原理，對(duì)電路實(shí)現(xiàn)過程細(xì)節(jié)進(jìn)行放大，加深實(shí)驗(yàn)的理解和消化。本項(xiàng)目還可以實(shí)現(xiàn)線上教學(xué)，學(xué)生可以通過局域網(wǎng)訪問實(shí)驗(yàn)網(wǎng)站，對(duì)相關(guān)電路進(jìn)行自學(xué)，可以與教師的線上溝通，師生交互更加方便，更及時(shí)的反饋當(dāng)堂學(xué)習(xí)情況。這樣大大提高了教師的授課效率和學(xué)生學(xué)習(xí)效率，新穎的形式也能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生加深對(duì)課程的理解，從而達(dá)到更好的學(xué)習(xí)效果。

1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)思路

本文采用兩種軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。Labview2012的圖形化設(shè)計(jì)能夠提供簡(jiǎn)單的操作界面和使用平臺(tái)。Multisim2013自身提供各種電路元件，方便對(duì)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真，同時(shí)具有與labview通信的功能[4-6]。本系統(tǒng)使用兩款軟件，建立了集用戶登錄與管理，實(shí)驗(yàn)仿真、報(bào)告提交與修改、線上自測(cè)、網(wǎng)絡(luò)發(fā)布等諸多功能于一體的電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了Labview與Multisim的聯(lián)合仿真[7]。

2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 用戶管理及登錄

本文將用戶登錄界面作為主界面，其余部分作為子程序進(jìn)行嵌套。主界面主要實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶的安全管理，即需要用戶名和密碼方可查看個(gè)人信息和使用系統(tǒng)。登錄界面分為教師登錄和學(xué)生登錄，不同人員的登錄顯示不同的操作模塊。

2.2 提交報(bào)告和修改報(bào)告

學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)操作后，可以將自己的數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果寫入提交報(bào)告的模塊中，被提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告存入數(shù)據(jù)庫；同時(shí)，教師則可以在修改報(bào)告模塊中調(diào)用數(shù)據(jù)庫中的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，實(shí)現(xiàn)對(duì)報(bào)告的閱讀和修改。

2.3 實(shí)驗(yàn)操作

學(xué)生實(shí)驗(yàn)部分主要是針對(duì)在電子實(shí)習(xí)中的基本模塊電路，這些電路也是模電中的經(jīng)典電路。該項(xiàng)目中，主要涉及4個(gè)電路實(shí)驗(yàn)，主要是采用labview中的選項(xiàng)卡的思路，配套的有該電路的原理介紹，參數(shù)設(shè)計(jì)要求等。使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作時(shí)不僅僅是做實(shí)驗(yàn)而做實(shí)驗(yàn)，更加是做到懂實(shí)驗(yàn)而去做實(shí)驗(yàn)。

2.4 線上自測(cè)

本系統(tǒng)所述的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)還具有線上自測(cè)的功能。學(xué)生在自測(cè)時(shí)，隨機(jī)抽取規(guī)定數(shù)目的測(cè)試題形成一份試卷最終統(tǒng)計(jì)成績(jī)并存入數(shù)據(jù)庫。

2.5 網(wǎng)絡(luò)發(fā)布

本系統(tǒng)還采用WEB技術(shù)搭建仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，用戶可在客戶端通過瀏覽器輸入網(wǎng)頁網(wǎng)址來訪問服務(wù)器上的應(yīng)用程序，這樣可以實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)不受場(chǎng)地和時(shí)間的限制，學(xué)生可以在需要的時(shí)候登錄網(wǎng)頁網(wǎng)址，學(xué)習(xí)相應(yīng)的知識(shí)。

2.6 數(shù)據(jù)庫的建立和使用

該系統(tǒng)涉及到數(shù)據(jù)量很大，所以需要建立數(shù)據(jù)庫[8]，本系統(tǒng)中采用的數(shù)據(jù)庫連接工具是labview中的LabSQL功能，它能很好地將數(shù)據(jù)庫中的內(nèi)容與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。在用戶管理和登錄模塊，自測(cè)題模塊等都用到了數(shù)據(jù)庫。

3 結(jié)論

系統(tǒng)以LabVIEW為開發(fā)平臺(tái)，結(jié)合Multisim仿真軟件，將電子實(shí)習(xí)的內(nèi)容從電路板搬到計(jì)算機(jī)上，學(xué)生對(duì)課程的理解和掌握起到一定的作用。該系統(tǒng)集合了學(xué)生信息管理和作業(yè)報(bào)告的功能，方便老師在上課時(shí)對(duì)學(xué)生信息的掌握和對(duì)課堂效果的實(shí)時(shí)反饋，學(xué)生實(shí)習(xí)報(bào)告可以直接在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行批閱和點(diǎn)評(píng)，實(shí)現(xiàn)無紙化教學(xué)的轉(zhuǎn)變；系統(tǒng)加入網(wǎng)絡(luò)訪問的功能，課堂教學(xué)資料以及教學(xué)實(shí)驗(yàn)，方便學(xué)生隨時(shí)的預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)；增加學(xué)生自測(cè)題系統(tǒng)，簡(jiǎn)化考核方式。

參考文獻(xiàn)：

[1]JEFFREYTRAVIS.LabVIEW大學(xué)實(shí)用教程[M].電子工業(yè)出版社，2008.

[2]黃奇瑞.基于Multisim和LabVIEW的比例運(yùn)算電路聯(lián)合仿真[J]. 電子測(cè)試，2015（17）：58-60+75.

[3]周艷，陳永建.基于LabVIEW和Multisim的虛擬電子實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)[J]. 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2013，22（11）：70-73+36.

[4]謝頌民.基于LabVIEW和Multisim電子電路遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)[D].湖南師范大學(xué)，2015.

[5]陳海生，王峰，郭曉云，鄧銳，陳亮.一種LabVIEW和Multisim聯(lián)合仿真的方法[J].電 氣 電 子 教 學(xué) 學(xué) 報(bào) ，2014，36（02）：118-120.

[6]于文波.基于LabVIEW的電工實(shí)驗(yàn)輔助教學(xué)考試系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].沈陽工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，07（01）：122-125.

[7]唐亞鵬，侯媛彬.基于LabVIEW的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)與Access數(shù)據(jù)庫的開發(fā)[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2011，21（05）：219-222.

[8]尹技虎，王峰.基于LabSQL的LabVIEW數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)[J].儀表技術(shù)，2011（04）：55-62.

作者簡(jiǎn)介：王哲（1996-），女，山東淄博人，本科在讀。