數字邏輯與數字設計虛擬實驗教學系統

 課件中電路仿真和動態模擬動畫用本系統提供的卡諾圖動態模擬器、數字電路動態模擬器、數字邏輯動態模擬器和模型計算機動態模擬器五個網絡課程支持工具二次開發實現，二次開發的動畫可以脫離工具軟件直接運行。還有少部分動畫直接用Java 編程實現；課件中的圖片在支持工具中截??；為便于掌握工具軟件的使用，提供有基于瀏覽器的視頻操作示范，視頻操作示范用 HyperCam 軟件制作。

該模型中虛擬實驗平臺是一個實現人機交互的圖形界面，主要完成數據的采集和結果的輸出顯示。 
　　后臺計算程序是一個數據處理模塊，負責完成兩方面的工作：一方面將用戶編輯輸入的電路轉換成模擬數據；另一方面，利用用戶輸入的外部激勵信號和控制命令驅動電路，進行模擬計算得出模擬結果。 
　　虛擬設備庫中包含了數字邏輯實驗中所要用到的所有設備，包括各種電源器件、顯示器件(各種指示燈等)、基本門電路、集成芯片、各種儀器(如示波器)等。所有這些虛擬器件都需要為其建立相應的對象模型。對上述的虛擬元件建立的模型是E=(N，F，I，O)，其中，N為元件的類型名稱，F為元件的功能，I、O是元件的輸入輸出端口。
　　VC作為一種面向對象的語言，同時具備強大的圖像處理能力，從而成為了開發的首選工具，借助于Microsoft出色的MFC類庫和應用程序框架，能夠輕易實現對象的存儲與表示。然而，直接使用VC來編寫代碼實現虛擬設備庫中大量器件的邏輯功能，其工作十分煩瑣。為此筆者選擇采用LabVIE來編制虛擬器件的邏輯功能函數并生成DLL函數以供VC中調用，從而簡化這部分代碼的編寫與調試。 

1　LabVIEW與虛擬儀器編程 
　　 
　　1．1虛擬儀器是計算機仿真的基本元件 
　　虛擬儀器(Virtual Instrument，簡稱Ⅵ)是LabVIEW首先提出的創新概念。所謂虛擬儀器，是在以通用計算機為核心的硬件平臺上，由用戶設計定義、具有虛擬面板、測試功能由測試軟件實現的一種計算機儀器系統。它利用PC計算機顯示器(CRT)的顯示功能模擬傳統儀器的控制面板，以多種形式表達輸出檢測結果，利用PC計算機強大的軟件功能實現信號數據的運算、分析、處理，由I/O接口設備完成信號的采集、測量與調理，從而完成各種測試功能。“虛擬”二字主要包含兩方面的含義： 
　　第一，虛擬儀器的面板是虛擬的。 
　　第二，虛擬儀器測量功能由軟件編程來實現。 
　　最初LabVIEW提出的虛擬儀器概念實際是一種程序設計思想，目前虛擬儀器概念已經發展成為一種創新的儀器設計思想。這種思想可以簡單表述為：一個VI可以由前面板、數據流圖和圖標連接端口組成，前面板相當于真實物理儀器的操作面板，而數據流框圖就相當于儀器的電路結構，前面板和數據流框圖有各自的設計窗口，而圖標連接端口則負責前面板窗口和框圖窗口之間的數據傳輸與交換。 
　　 
　　1．2　LabVlEW是圖形化的虛擬儀器編程語言 
　　LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument EngineeringWorkbench，實驗室虛擬儀器工程平臺)是美國m公司(NationalInstrumem Company)最先于1986年發布的一種基于G語言(Graphics Language，圖形化編程語言)的虛擬儀器軟件開發工具，到目前LabVIEW已經發展到8.0版本?？梢哉f虛擬儀器是與LabVIEW同步誕生的。目前已有多種的虛擬儀器的軟件開發工具，如C、Visual C++、Visual Basic、Labwindows/CVI等屬于文本式編程語言，而LabVIEW,HPVEE則屬于圖形化編程語言。LabVIEW以其強大的便捷的圖形化編程方式贏得了包括航空、航天、通信、汽車、半導體、生物醫學等世界范圍眾多領域的廣泛應用，從大學實驗室到工廠，從探索研究到技術集成，我們都可以發現LabVIEW應用的成果和開發的產品。