可编辑的模拟电路仿真器材库的设计与实现

论文摘要

随着计算机技术、多媒体技术和网络技术的不断发展,基于网络的虚拟实验的研究和开发已经得到教育界人士越来越多的关注,并成为远程教育研究的热点。在模拟电路实验教学的过程中,需要的实验器材种类繁多,并且随着电子技术及芯片制造技术的不断发展,各种新型的芯片不断出现。因此,在模拟电路虚拟实验系统中,虽然提供了许多常用的器材,但是依然难以满足广大用户的需要。经过调研发现,国外比较流行的电路仿真软件具有支持用户扩充器材库、编辑器材的功能,但是软件过于专业化,并且对于器材的编辑侧重于对器材的封装,不适合模拟电路实验教学使用；对器材模型的编辑则主要是添加了用SPICE语句描述的器材模型,特别是用于描述芯片模型的SPICE语句是一组字符串,不能很直观地反映芯片的内部结构。国内的电子电工类虚拟实验则大多还停留在器材库不能由用户扩充、器材不能由用户修改的阶段。本文设计并实现的针对模拟电路虚拟实验的仿真器材库编辑系统采用Java语言开发,使用Java Swing开发系统操作界面,使用Java2D技术实现系统中图形的绘制；对于仿真器材的开发,则使用了在SPICE定义的器材模型的基础上添加多媒体“外壳”的方式,并以XML文件作为存储载体。最后实现的器材库编辑系统操作方便,界面友好,用户可以利用它扩充、管理器材库,可以创建、删除器材或改变器材的属性,特别是对芯片的内部结构的编辑,也是在图形化的环境下进行的,很好地满足了模拟电路实验的教学要求,极大地解决了虚拟实验过程中,用户不能创建仿真器材,扩充、管理器材库的问题。器材库编辑系统在模拟电路虚拟实验中的应用大大提高了器材开发的速度,方便了用户扩充、管理器材库,得到了老师们的肯定。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 项目介绍
• 1.2 国内外研究动态和水平
• 1.2.1 虚拟实验室的概念
• 1.2.2 虚拟实验室的分类
• 1.2.3 国内外虚拟实验室的研究现状
• 1.2.4 电子电路虚拟实验发展现状
• 1.3 本文的工作
• 第二章 相关技术介绍
• 2.1 Java技术
• 2.1.1 Java语言的特点
• 2.1.2 Java Swing图形界面开发
• 2.1.3 Java2D图形绘制技术
• 2.1.4 JavaBean介绍
• 2.2 SPICE仿真程序
• 2.3 设计模式
• 2.3.1 设计模式简介
• 2.3.2 几种常用的设计模式
• 2.4 XML简介
• 2.4.1 XML的特点
• 2.4.2 XML文档解析
• 第三章 可编辑的仿真器材库的分析与设计
• 3.1 可编辑的仿真器材库的需求分析
• 3.1.1 总体目标
• 3.1.2 编辑器的界面及功能
• 3.1.3 编辑器需要实现的功能
• 3.2 器材库编辑系统的总体设计
• 3.2.1 编辑系统的功能描述
• 3.2.2 编辑系统的整体设计
• 第四章 可编辑的仿真器材库的实现
• 4.1 图形处理模块的实现
• 4.1.1 图形绘制部分的实现
• 4.1.2 图形操作部分的实现
• 4.2 仿真器材内部结构管理模块的实现
• 4.3 SPICE语句转换模块的实现
• 4.3.1 SPICE语句的格式
• 4.3.2 SPICE语句转换模块的实现
• 4.3.3 仿真器材转换成SPICE语句
• 4.3.4 实验电路转换成SPICE语句
• 4.4 仿真器材库的实现
• 4.4.1 仿真器材库的组织结构
• 4.4.2 XML文件中的器材库分组信息
• 4.4.3 仿真器材的保存与恢复
• 4.5 器材库编辑器的使用
• 4.5.1 编辑器创建一个器材
• 4.5.2 编辑器对用户自建器材库的管理
• 第五章 总结与展望
• 5.1 工作总结
• 5.2 需要进行的下一步工作
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文