基于JAVA的数字逻辑虚拟实验室研究

论文摘要

随着高等教育的深化改革和招生规模的急剧扩大,我国高校普遍陷入了实验教学的困境。主要表现在硬件设施不足、教学时空受限、教学方法和内容落后。在计算机和网络通信技术快速发展的前提下,充分利用计算机资源的虚拟实验室成为解决这些现存问题、提高实验教学质量的重要选择。本课题搭建了一个逼真的、操作方便的、具有交互功能的数字逻辑虚拟实验操作平台,对数字逻辑实验进行了模拟。系统突出其逻辑电路实验的能力和效果,利用可视化技术和虚拟技术对实验平台上的各种操作按钮、灯泡、电位输入点、数码管、芯片、地线、电源等元器件进行了模拟,采用正确的计算模型,调用相应算法,实现实验过程以及实验现象的仿真,产生符合客观规律的可视化效果,实现用户和虚拟空间之间的良好交互。本课题选择面向对象的Java语言编程,选用微软的Access数据库作为后台数据库,采用JDBC访问后台数据库。本文首先分析了我国近年来高校实验教学面临的困境,人们为了缓解实验教学的压力,改善实验教学条件,提高实验教学质量,提出采用虚拟实验系统来辅助实验教学的开展。接着论文对国内外虚拟实验室的研究现状进行了总结,介绍了虚拟实验室的优势和特点,并就我校数字逻辑实验课的现状提出了构建数字逻辑虚拟实验室的设想,即用软件代替硬件,用编程模拟实验的全过程。通过对数字逻辑虚拟实验室目标和功能的分析,提出了实验室的设计方案,并根据功能模块的要求,详细叙述了各主要环节的设计情况,最后以芯片74LS49驱动发光二极管,显示数字“45”为例,实现了一个完整的实验模拟过程,给出了实验数据的处理和实验结果的雏形,包括试验项目的保存、发送等。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外虚拟实验室研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 目前高校实验教学存在的问题
• 1.4 课题意义
• 1.5 本文主要研究内容
• 1.6 本文的结构
• 第二章 虚拟实验室概述
• 2.1 虚拟实验
• 2.1.1 虚拟实验的定义
• 2.1.2 虚拟实验的特点
• 2.2 虚拟实验室
• 2.2.1 虚拟实验室的定义
• 2.2.2 虚拟实验室的功能
• 2.2.3 虚拟实验室的优势和特点
• 第三章 数字逻辑虚拟实验室总体设计
• 3.1 系统分析
• 3.2 系统功能要求
• 3.3 系统功能模块
• 3.3.1 实验仿真模块
• 3.3.2 平台信息管理模块
• 3.3.3 实验项目管理模块
• 3.4 开发工具
• 第四章 创建虚拟实验室的相关技术
• 4.1 JAVA语言
• 4.2 JDBC
• 4.2.1 JDBC的体系结构
• 4.2.2 JDBC驱动程序的分类
• 4.2.3 JDBC API的关键接口
• 第五章 详细设计
• 5.1 数据库的访问及设计
• 5.2 登陆及注册页面的设计
• 5.2.1 用户登录
• 5.2.2 用户注册
• 5.3 引脚的设计
• 5.4 导线连接的设计
• 5.5 输入输出及数码管的设计
• 5.5.1 输入的设计
• 5.5.2 输出的设计
• 5.5.3 数码管的设计
• 5.6 芯片和插槽的设计
• 5.6.1 芯片的设计
• 5.6.2 插槽的设计
• 5.7 实验信息管理的设计
• 5.8 导线保存及删除的设计
• 5.9 实验面板的设计
• 5.10 实验项目管理的设计
• 5.10.1 实验项目的保存
• 5.11.2 实验项目的装载
• 5.11 设计中难点的解决
• 5.11.1 导线连接问题
• 5.11.2 芯片与插槽关联问题
• 5.11.3 导线及芯片保存问题
• 5.11.4 导线显示问题
• 5.11.5 逻辑输出计算的问题
• 第六章 虚拟实验的实现
• 6.1 用户登录
• 6.2 新用户注册
• 6.3 登录成功
• 6.4 实验过程
• 6.5 接通电源测试实验效果
• 6.6 实验项目的保存与发送
• 6.7 实验效果分析
• 第七章 结论
• 参考文献
• 致谢