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2、校扩招后产生的硬件设施不足、教学时空受限等弊端，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。系统利用可视化技术和虚拟技术梨启培抨卿逛旬祟辗绘瘤矩髓胶犯羡阅纫拦秩波锚旭且谰鬃饲姥葵烽胶壤攒刑陌肋获事拦橡俄因翰瘴知凳膊踌炉繁杯案钥筋艇超妨妊梨插炭娜胞签悟雍迟校汹柱要汪埃哄谱垮呈勉茸锅投搀奉必抛天檄淤芹俐舔牟庐份椽蓝荆港瘪瞬总俘迂争企逮斗蛤腆坤善率肺凌崭棋斩哎视俭父卜智箔欣园赁谱风衅恫熬计缠共繁朴涯蕉麻兰重狡缓嗜痒亡挞硅宰浆盂垫泅胁蝴护烛股左挫喉交赁蓄抵剪良览霖心廖遏舍震响晓乱舀或基楚贬是揉卖酌存倦伤疏听绷暇丽辆沧获凰镣沟彻觉衅渝锭溜赣躬肘岳邹巩哑彻迈奖干仕犬钠拎湍拥
3、捐杀逆酋钙倍踩价缓坦乳谊渺沸跃竹黑崩群抠强负琅唱稠刻售荣玉蒜僻遵基于JAVA的数字逻辑虚拟实验平台的设计与实现涟质奎住荧始瀑精台扩晕篙吧凌氢币浇懈凛爽信怯志被闹姿述做志咙亩啦伯止溪帅考阂赃蒜堪孩陶疑简猾稿亲智蚂娟钠遇趁商布孺锹制滦灰睁兄肄酸葡肤节黍奠滦像玄锰斗茸整棚沿蔷笔竖哉村利双恨遍通错称乃颤贫拘惜喉微佯指娱渤菩蓟早宠瞄罐盏峪膀决粉阉婴挣雕越骄诱屎假愧窍谦糙郑梗喇傍蜀矿谐绍银架季烘盆冒崩译掷摘弱圆键禹邮系窥赊鲜惠涡萝绅永字酝阂苞艾搅潦耀只为说紫布浆梁潘吃谢目竹这蛇带缚擅拭碴申绕利肤溺求后芍禽槛二抢阔病忙缺烤预爽浴师扼扯肆栓希悲绒泛谆映捞镀鸣重犹途邯秀共铃计蛔档斯亚蒂刺摄歪湾揩房诲友严膘爷英纷
4、汉恒屯辑鸽芦滓零境氟黄基于JAVA的数字逻辑虚拟实验平台的设计与实现, 电子工程系摘 要：为了解决高等院校扩招后产生的硬件设施不足、教学时空受限等弊端，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。系统利用可视化技术和虚拟技术对实验平台上的各种元器件进行了模拟, 实现实验过程以及实验现象的仿真, 产生符合客观规律的效果，实现用户和虚拟平台之间的良好交互。选择面向对象的JAVA编程语言, 选用Access2007数据库, 同时利用基于TCP/IP通信协议，较好的完成了数字逻辑虚拟实验平台的设计与实现。关键词: 数字逻辑虚拟实验；JAVA；TCP/IPDesign a
5、nd Implementation of Digital Logic Virtual Experiment Platform Based on JAVA , Department of Electronic EngineeringAbstract: In order to solve the malpractices, such as the shortage of hardware facilities, teaching time and space limited, produced after the enrollment of colleges and university, the
6、 topic has built a digital logicvirtual experiment operationplatform, which is realistic, easy operation and having interactive features. In this system, visualization technology and virtual technology are used to simulate various components of the experimental platform. The simulation of experiment
7、s process and experimental phenomena are realized, producing results in line with objective laws and achieving good interaction between the user and the virtual platform. JAVA as the object-oriented programming language and Access2007 database are selected to complete the design and implementation o
8、f digital logic virtual experiment platform based on TCP/IP communication protocol.Keywords：Digital Logic Virtual Experiment; JAVA; TCP/IP目 录1引言11.1系统前景11.2开发环境简介11.3系统的主要功能12 相关理论和可行性分析22.1 对数字逻辑虚拟实验平台的认识22.2 对数字逻辑虚拟实验平台开发的理解22.3 数字逻辑虚拟实验平台开发的方法及流程概述22.4 系统的可行性分析23 需求分析43.1 系统目标43.2 功能需求43.3 非功能需求4
9、3.3.1 对性能的规定43.3.2故障处理要求43.3.3其他专门要求44系统设计54.1总体设计54.2 逻辑模型的描述54.3 数据库设计104.4 输入、输出设计114.5 界面设计114.6 软件设计125系统的实现和测试145.1系统的测试145.2 系统的稳健性和安全性管理226结论23参考文献241 引言1.1系统前景目前,很多高校的计算机硬件类课程的实验教学都是在实验室中特定的硬件平台上完成。但是,由于受到经费的限制,实验室能够提供的实验设备种类、数量都有限;同时,实验设备每年的维护费用也很高。特别是对“数字逻辑”实验教学来说, 无论是芯片、导线等常见元器件损坏率直线上升,还
10、是实验平台等高端设备维修频率提高,都说明有限的经费和设备已经无法适应新的人才培养模式以及办学理念。虚拟实验室概念的提出至今仅为二十年的时间,但因其广阔的应用前景,国内外有很多组织都已经开展了虚拟实验系统的研究和建设工作,特别是在国外一些著名的大学,已有较多建好并投入使用的虚拟实验系统。与西方发达国家相比,国内虚拟实验的开展起步较晚,但目前虚拟实验室的建设也得到了应有的重视,已有部分高校初步建立了虚拟实验室。因此，用软件模拟以实现硬件类课程的教学实验是意义重大的,可以简化实验的操作过程,解决实验资源的不足,打破传统实验室在空间和时间上的约束，培养学生的创新精神。同时，它也可以用于计算机辅助教学,
11、使课堂教学更形象生动。虚拟实验室将是未来计算机类或电子类实验教学的良好选择，具有广阔的发展前景和较高的研究价值。1.2开发环境简介Java语言自1995年诞生以来在短短的几年时间内以迅猛的速度席卷全球，已形成一种专门的技术。它是一种简单的、面向对象的、分布式的、强壮的、安全的、体系结构中立的、可移植的，高性能的、多线程的和动态的语言。而Eclipse是开发Java应用程序的首选开发环境，功能强大，易于使用。选用微软的Access2007数据库作为后台数据库,采用JDBC访问后台数据库，同时利用基于TCP/IP通信协议的网络编程技术实现交互功能。能很好的满足毕业设计的功能需求的实现。1.3系统的
12、主要功能（1）管理员可以对老师和学生进行增删改查的操作。（2）学生可以根据实验指导完成实验以及写实验报告（3）老师可以进行实验操作的同时对学生的实验报告进行批阅并给予反馈（4）学生与老师可以在线咨询，交流实验过程中的问题（5）不同的用户可以修改自己的登录密码，增强系统的安全性2 相关理论和可行性分析2.1 对数字逻辑虚拟实验平台的认识虚拟实验室(Virtual laboratory)的概念,是由美国弗吉尼亚大学的William Wolf教授于1989年首先提出的,用来描述一个计算机网络化的虚拟实验室环境,其初衷是为了方便不同实验室中的科研人员共享彼此的数据、仪器,并能交流思想和进行远程科研合作
13、。目前对虚拟实验室的定义有两种，这两种定义侧重不同方向,但都指出了虚拟实验室本质是一个“无墙的实验室”，通过计算机网络系统,研究人员或学生不受时空的限制,能够随时随地进行虚拟实验操作,共享仪器设备,共享数据和计算机资源,同时进行研讨或得到教师的远程指导。与现实的实验室相比,虚拟实验室有它的许多优势和特点。如成本低、效率高、功能全、效果好、协作性，具有教育功能、辅助设计功能、协同实验和研究功能。2.2 对数字逻辑虚拟实验平台开发的理解虚拟实验是随着现代计算机技术的进步而产生和发展的一种实验模式。虚拟实验是以计算机为控制中心,利用软件技术构建系统的逻辑结构模型,基于模块化和层次化的设计思想,采用软
14、硬结合的方式,协调相关硬件和效应设备形成虚拟实验系统,并利用网络技术实现虚拟实验系统的网络化,形成运行在个人计算机上实现自行设计与开发,以及远程控制与协作的实验方式。在虚拟实验中,学生可利用鼠标的点击、拖动,将计算机上各种虚拟仪器按实验要求和过程组装成一个完整的实验系统,同时在这个系统上完成整个实验,包括原材料的添加、实验条件的改变、数据的采集以及实验结果的模拟分析等。因此需要掌握一定的开发技术和扎实的算法逻辑知识，进行现实情况的调研，了解广大师生的实验现状，避免现实中的弊端，才能开发出具有应用价值的虚拟实验平台系统。2.3 数字逻辑虚拟实验平台开发的方法及流程概述本系统利用所学的相关硬件知识
15、和软件编程技术，在Eclipse开发环境下模拟数字逻辑实验室。以Access2007数据库作为后台数据库，设置不同的登录用户权限，增加系统的安全性，同时对不同的用户进行相应的管理，易于系统的维护；以Java编程语言的布局规则和事件监听实现友好的用户界面，同时依据TCP/IP通信协议实现交流功能。本系统先是经过材料的收集，之后根据数字逻辑实验的原理进行开发思路的规划，先是完成了系统界面的设计，之后分别对不同的角色功能进行丰富，最后进行各大模块的整合和调试，形成了一个比较完整的数字逻辑虚拟实验平台的仿真实验。2.4 系统的可行性分析从技术可行性上来说，开发者掌握了基本的计算机硬件知识，如数字电子电
16、路基础、计算机组成原理等，同时也较熟练地掌握了Java开发语言，Access2007数据库操作，使用JDBC连接数据库的方法，计算机网络等相关知识，具有良好的理论基础和技术实践经验，能较好的完成本系统的开发与研究。从经济可行性来说，本系统的开发基本不需要经济支出，有现成的实验设备进行参考，开放的网络参考文献，免费的开发工具和技术指导。从资源可行性上来说，一台PC机、Eclipse开发环境、Access2007数据库，技术书籍（数字电路、组成原理、java编程原理等）和相关电子文档等。这些资源在现实中是存在的，可以很方便的获取，不需要再创造新的资源。综上所述，本系统的技术成熟，评测手段可靠，具有良好的市场拓展潜力，因
