基于VRML与3DMAX的电路虚拟实验平台的设计与实现

论文摘要

随着计算机技术的迅速发展和普及应用,虚拟实验作为CAI的一个重要发展方向越来越引起人们的重视。利用虚拟现实技术的特点,开发网上教育的虚拟实验环节,生动地进行现实中的实验或完成一些在传统教育方式下难以完成的教学,己经成为现代实验教学环节的重要环节。本文在分析虚拟实验室发展、现状的基础上,针对大学电路实验教学的要求和现有实验室的不足,提出了虚拟电路实验平台的设计和实现方法。首先,本文分析了虚拟电路实验平台的概念、特点及应用前景,给出了应用于虚拟实验平台的虚拟实验的组成,操作方式和实现技术,完成了对虚拟电路实验平台的模块结构和功能设计。其次,本文在分析虚拟实验场景层次结构的基础上,提出了场景的构建方法,完成了对虚拟实验平台和虚拟实验的场景的设计,给出了虚拟实验平台场景的漫游实现过程,并以虚拟示波器的实现为例说明虚拟仪器和虚拟元件的模型构建和实现方法,同时给出了场景数据VRML代码的优化方法。最后,本文分析了在虚拟实验操作过程中虚拟元器件之间的连接原理,提出了信号的扩散传输原理及扩散算法,并以积分电路实验为例阐明了虚拟实验的操作过程。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 计算机辅助教学理论及其应用于实验教学的原则
• 1.2 虚拟实验平台概述
• 1.2.1 虚拟实验平台的特点和研究意义
• 1.2.2 虚拟实验平台在国内外发展现状
• 1.3 本课题的主要研究内容
• 1.4 小结
• 第二章 虚拟实验及其实现技术
• 2.1 虚拟实验的基本构成
• 2.1.1 平面Web 部分的功能及实现方法
• 2.1.2 虚拟现实部分的功能及其实现方法
• 2.1.3 平面Web 部分与虚拟现实部分的合成
• 2.2 虚拟实验的操作方式
• 2.3 虚拟实验在实验教学中的优势
• 2.4 虚拟实验平台系统的开发技术
• 2.5 VRML 建模语言技术
• 2.5.1 VRML 语言
• 2.5.2 VRML 的对象化特征
• 2.5.3 VRML 编程概念
• 2.5.4 VRML 语言建模的优点
• 2.6 小结
• 第三章 虚拟电路实验平台的结构设计
• 3.1 需求分析
• 3.2 系统的结构模型设计
• 3.3 虚拟电路实验平台的组成
• 3.4 小结
• 第四章 虚拟电路实验平台的场景实现
• 4.1 虚拟实验平台的场景设计
• 4.1.1 虚拟场景数据的层次结构
• 4.1.2 虚拟实验场景数据的构建
• 4.1.3 虚拟实验平台场景的实现
• 4.2 虚拟电路实验的场景设计
• 4.3 虚拟实验场景数据的Vrml 优化
• 4.4 小结
• 第五章 虚拟电路实验的交互实现
• 5.1 交互实验的实现
• 5.1.1 交互实验的事件驱动
• 5.1.2 利用Vrml 程序实现的人机交互
• 5.1.3 扩展的人机交互
• 5.1.4 交互实验的碰撞检测
• 5.2 虚拟实验过程的实现
• 5.2.1 虚拟元器件之间的相互连接
• 5.2.2 虚拟实验过程的信号控制实现
• 5.2.3 虚拟实验过程的实现
• 5.3 小结
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢