基于虚拟实验中等职业学校教学设备的应用研究

论文摘要

本课题来源于某中等职业学校的电类实验室的升级与改造。降低实验成本、提高学生的理论与实践水平是学校实验室升级改造的重要目的,可以解决长期困扰中等职业学校教学设备不足的问题。本课题旨在通过引进虚拟仪器与网络技术,构建一个网络平台下的虚拟实验系统,来降低学校的实验室建设成本与运行成本,并提高学生的学习兴趣与学习效率,从而促进职业教育的发展。本设计在充分借鉴前人的研究成果和认真分析用户需求的基础上,从理论研究、技术方法和应用开发三个层面对虚拟实验室的构建做了全面论述。着重分析了LabVIEW软件平台下虚拟实验室各单元模块设计、虚拟实验系统的设计与实现,提出了一种面向对象的模块化解决方案,并以“中等职业学校电类学科虚拟实验系统”为例详细介绍了其实现过程。设计的LabVIEW软件平台下基于声卡的虚拟示波器、虚拟电压表、虚拟功率测量仪、虚拟多功能函数发生器、虚拟频谱分析仪等虚拟仪器,以及开发的基于LabVIEW软件平台的中等职业学校电工基础、模拟电子线路、数字电子线路等学科的系列虚拟实验已经交付使用。本设计投入使用后,该校的实验水平提升了一个档次,显著提高了教学效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 教学设备在中等职业学校教学中的地位和作用
• 1.2 中等职业学校教学实验设备的现况
• 1.3 虚拟实验简介
• 1.4 虚拟实验的特点
• 1.4.1 虚拟实验相对于传统实验的特点
• 1.4.2 中等职业学校中虚拟实验的特点
• 1.5 项目来源及本文研究的意义
• 1.6 本文的主要工作及论文的组织
• 2 虚拟实验技术及相关理论基础概述
• 2.1 虚拟实验室建设
• 2.2 虚拟仪器技术简介
• 2.2.1 虚拟仪器的发展历史
• 2.2.2 虚拟仪器的发展趋势
• 2.3 LabVIEW简介
• 2.4 声卡性能分析
• 2.4.1 声卡的硬件结构与工作流程
• 2.4.2 声卡的主要技术参数
• 2.4.3 声卡的输入/输出方式
• 3 LabVIEW软件平台下虚拟实验室单元模块设计
• 3.1 基于声卡的虚拟单通道示波器的设计
• 3.2 基于声卡的虚拟电压表的设计
• 3.3 基于声卡的虚拟单相功率测量仪的设计
• 3.4 基于声卡的虚拟多功能函数发生器的设计
• 3.5 虚拟频谱分析仪的设计
• 3.5.1 时域分析
• 3.5.2 波形分析
• 3.5.3 相关分析
• 3.5.4 频域分析
• 3.6 LabVIEW通信接口的实现
• 3.6.1 串口通信接口概述
• 3.6.2 串口VI介绍
• 3.6.3 使用 VISA实现串口通讯
• 3.7 信号的存储和回放
• 3.7.1 基本的文件输入输出
• 3.7.2 利用 Express VIs进行文件的输入和输出
• 3.8 基于 LabVIEW的中职电类虚拟实验设计
• 3.8.1 温度对放大器静态工作点的影响虚拟实验
• 3.8.2 用示波器观察放大器波形虚拟实验
• 3.8.3 JK触发器逻辑功能的测试虚拟实验
• 3.8.4 七段显示译码电路虚拟实验
• 3.8.5 R-L串联电路虚拟实验
• 3.8.6 调幅波虚拟调制解调器
• 4 虚拟实验系统的设计与实现
• 4.1 系统简介
• 4.2 系统目标
• 4.3 系统特点
• 4.4 设计方法
• 4.5 通用平台的总体设计原则
• 4.6 平台的功能设计
• 4.6.1 客户端主要功能
• 4.6.2 服务器端主要功能
• 4.7 虚拟实验系统的网络设计
• 4.7.1 系统的网络模型
• 4.7.2 服务器端的开发
• 4.7.3 客户端的开发
• 4.7.4 数据库服务器的开发
• 4.8 通信管理的实现
• 4.9 中等职业学校电类学科虚拟实验系统的实现
• 4.9.1 虚拟实验系统的基本结构
• 4.9.2 用户使用流程
• 4.9.3 注册模块设计
• 4.9.4 系统操作模块设计
• 4.9.5 成绩管理模块设计
• 4.9.6 测试模块设计
• 4.9.7 用户管理模块设计
• 4.9.8 公共信息模块设计
• 4.9.9 同步实验问题
• 4.9.10 安全性考虑
• 4.10 本章小结
• 5 结论与展望
• 攻读学位期间获奖和发表论文情况
• 致谢
• 参考文献