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对于高等工科院校来讲,实验教学起着相当重要的作用。近年来各大高校纷纷扩招,学生人数急剧增加,实验室的设备和规模都难以满足需要,学生很少有亲自动手的机会,这对调动学生积极性,培养创新精神,加强实践动手能力的培养都十分不利。虚拟仪器实验教学系统正是在这样的需求下发展起来的。利用网络技术与虚拟仪器技术相结合构建虚拟仪器实验室,从而实现远程测控、资源共享、数据共享,不仅可以节省大量仪器设备的经费投入,而且为教学提供了一种全新的现代化教学手段。
本文提出了一个基于LabWindows/CVl的远程虚拟实验室经济型构建方案,本方案把远程同步教学与测控研究和模拟实验两方面结合起来,不仅搭建了功能齐全的实验平台,而且克服了远程教学只有理论无法做实验的缺陷。
本文就国内外虚拟实验室的研究现状和关键实现技术进行了简略介绍,并结合课题的目标及现有的资源情况,对Client/Server和Browser/Server两种网络模式进行分析和比较,提出了一种全新高效的系统结构-BSDA模式,即客户端浏览器/Web服务器/数据库/应用程序服务器结构,基于多层结构进行了功能的划分与整合,针对虚拟仪器实验室本文所作的工作如下:
第一,开发相应的硬件实验模块。经过认真的理论研究分析,本文利用高性能处理芯片FPGA作为核心芯片针对大学实验开发了相应实验模块。
第二,应用LabWindows/CVI开发了应用服务器程序,构建友好、逼真的人机交互界面,包括与底层硬件之间的通信。
第三,使用Java编程实现了网络管理服务器程序,采用“并发接收、顺序执行”的服务策略进行实验室多用户的管理。
第四,引入SQL Server作为本系统的数据库,用于存储用户的信息和服务器端采集的历史数据及其信息。
第五,利用java Applet开发客户端软件,多个java Applet嵌入不同的Web页面,极大地简化了客户端的结构,用户只需要通过界面设置好参数然后确认发送即可,同时可以通过浏览器的状态栏了解当前的连接以及运行状态。
论文在最终在网络上多台机器的环境下进行了测试,系统运行正常,客户端与服务器端能够协调工作、无差别的进行网络通信,用户可以根据自己的需求进行实验。