总体设计方案文挡编排规范.doc
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1、电工电子网上虚拟实验室用户手册海军航空工程学院青岛分院2003 年 9 月电工电子网上虚拟实验室用户手册1目目 录录1 快快速入速入门门.11.1 安装运行11.2 操作使用11.3 演示说明22 深深入入使用使用.42.1 虚拟实验准备42.1.1 实验目的62.1.2实验原理62.1.3内容步骤62.1.4实验仿真62.2 虚拟实验器材62.2.1虚拟实验平台及连线72.2.2虚拟元器件72.2.3虚拟仪器82.3 虚拟实验操作方法82.2.1基本电路仿真实验环境的操作92.2.2数字电路仿真实验环境的操作142.4 实验报告使用1624.1管理员162.4.2教员172.4.3学员181
2、 快速入门11 快速入门电工电子虚拟实验室是采用多媒体技术、仿真技术、数据库技术和网络技术,构建的一个“网上虚拟电子实验室” 。利用它使学生可以做基本电路、模拟电路、数字电路的各种实验,同时还可自行设计和制作新的实验内容。附加的多媒体功能,有助于对实验电路的原理以及相关背景知识的深入了解,同时也营造了一个逼真的实验环境。实时的仿真功能,使实验可以取得与实际高度吻合的实验结果,亦可供工程技术人员做设计电路之用。虚拟电子实验室具有良好的开放性和适应性,可以根据用户的需要对虚拟元件库和虚拟仪器库进行扩充,以开设新的实验项目,同时可适应各种环境下的教学需要。1.1 安装运行本系统包括一张光盘、硬件锁和
3、配套操作手册。安装时,在 WINDOWS982000 中(或 windows NT)进行发布,主文档为光盘根目录下的 default.htm。第一次运行前须在服务器上安装硬件锁。首先运行 lock 目录下的 instdrv.exe 文件,将锁插上服务器上的 usb 接口,再运行 lock 目录下的 nrsvr.exe 即可。如果客户端找不到锁,可在服务器端运行 lock 目录下的 Nrconfig.exe 来进行网络锁设计置。在运行后的界面中选客户端页面,将搜索方式设为手动搜索,在服务器 IP 地址列表中输入当前服务器的 IP 地址,存盘。客户端运行时先点击主页上的硬件锁配置。1.2 操作使用
4、进入电工电子虚拟实验室主页,有虚拟中心、交流中心、资料中心、下载中心 4个板块,每个板块又有多个栏目。如虚拟中心包括仪器介绍、虚拟实验、实验报告等;虚拟实验为本系统的核心,可进行基本电路、模拟电路、数字电路三类共 36 个项目的虚拟实验,实验时可选择具体的实验项目进入;仪器介绍部分可在实验之前对有关仪器进行熟悉;实验报告为在实验之后进行实验报告的撰写与提交;自学自测部分可让学员对所掌握的原理知识进行测试;使用说明详细介绍了在虚拟实验环境中如何进行仪器和器件的操作以及电路的搭接;参考资料部分提供了一些器件的参考手册,也有一些疑难问题的问答集锦;网上答疑提供了一个在线网上答疑室;网上论坛给学员提供
5、了一个自由讨论的空间。主页上“下载中心”部分提供了运行本系统的一些插件,1 快速入门2若运行的机器上没有所需的插件可在运行有关项目前先行下载。1.3 演示说明进入电工电子虚拟实验室主页后,按虚拟实验,选择模拟电路实验中的“单级交流放大器” ,进入该项目的学习界面,在此界面中,可任意选择“实验目的、实验原理、内容步骤”等不同页进行学习。进行了充分的预习后,即可进入“虚拟实验”环节进行虚拟实验。点击虚拟实验,即进入虚拟实验环境。在虚拟实验环境中,参照实验原理图(见实验步骤中的实验图)搭接一放大电路(电路搭接方法参照主页上使用说明中的“电路的搭接”一节) ,如果有已经保存的电路,亦可直接调出已搭好的
6、电路,方法是单击鼠标右键,选择调入电路。从仪器架上取出直流稳压电源(仪器的取出与使用方法参见使用说明中的“虚拟仪器”一节) ,将黑(绿)表笔接放大器的地端,将红表笔电源正端加到放大器集电极电阻上。打开电源开关,将左侧电压档位调至 15V 档,调节左上侧电压细调旋钮,将输出电压调至12V,再将稳压电源移至一边。从仪器架上取出低频信号源,将信号源黑(绿)表笔接放大器地端,红表笔接放大器输入端,打开信号源开关,将频率范围调至 1kHz,调节输出细调旋钮,将输出电压调至 1V,调节输出衰减旋钮,将输出电压衰减 40dB。再从仪器架上取出示波器,观察输入、输出波形。双击示波器下方左部的电源开关,打开示波
7、器电源;将通道选择开关从 CH1 位置调至 ALT 位置,使示波器双踪显示;调节两个通道的 POSITION 旋钮,使两个通道的波形错开,将两个通道的探头分别插入放大器输入端和输出端,并调整各通道的垂直灵敏度至合适的位置以正确的观察输入输出波形,可清楚的看出电路的放大效果;改变基极电阻的阻值(或其它任意元件的参数) ,可看出输出波形的变化,这是电路实时仿真的结果,而不是预先设计好的数据。整个虚拟实验环境中的操作与实际实验非常接近。在实验做完后可回到主页进入实验报告,将所作实验的内容记录完并提交。2 深入使用32 深入使用深入使用虚拟实验环境是进行虚拟实验的平台,进入这个环境后,用户可以选取所需
8、的虚拟元器件,在虚拟的电路插板上进行电路搭接,并运用虚拟仪器、仪表进行测试。其操作方法与实物完全一致,只是用鼠标代替了手动。如果需要用户还可自行学习了解相关的实验原理、实验步骤、实验仪器及实做过程等。2.1 虚拟实验准备主页如图 2.1 所示,点击进入虚拟实验,在画面左侧,有一列按钮可分别进入基本电路实验、模拟电路实验、数字电路实验和开放实验平台。如图 2.2 所示。图 2.1 主页面第二级结构为各部分包含的实验名称。选择任一实验项目单击鼠标左键进入具体的各实验课件。有实验目的介绍、实验原理讲解、内容步骤展示以及实验仿真。2 深入使用4图 2.2 典型实验项目图 2.3 实验课件对第三级结构,
9、每个实验均包含一个多页面课件,如图 2.3 所示,作为进行典型实验和实验前的准备。如在实验之前,单击“实验目的” ,了解本次实验的目的,做到心中有数。单击“实验原理” ,通过对实验原理的讲解,巩固和掌握本次实验的原理知识。在实验过程中,可以随时单击“内容步骤” ,参照提示的实验步骤进行实验。单击“实验仿真” ,则进入仿真实验环境。2 深入使用52.1.1 实验目的实验目的功能,主要介绍该典型实验要达到的目的和对实验的要求,通过文字进行表达。2.1.2 实验原理单击实验原理标签进入实验原理的页面,用户可以进行交互式学习,通过声音、动画等多种媒体详细讲解本典型实验的相关知识,帮助学习或复习基本的实
10、验原理。例如“单级交流放大器检测”的实验原理中,主要有静态工作点的选择原则和工作点选择不当对输出信号的影响,如何利用常用仪器测量工作点,当工作点不合适时如何调整,以及动态参数 AV、r0、ri的测量方法等知识点。页面上以热区形式现出了上述各项内容的标题,左键选中其中任意一项即可进行相应的学习。2.1.3 内容步骤单击内容步骤标签,进入内容步骤页面。讲解实验的有关内容和规范的实验步骤,对于实验过程不甚熟悉的初学者,可以按此步骤逐步进行,而对于高级用户则可以自行设计实验内容和步骤。2.1.4 实验仿真实验仿真进行虚拟实验的入口,单击此标签,系统自动进行加载,将所需的元器件、仪器仪表和实验电路等虚拟
11、场景,调入仿真实验平台,用户可以任意搭接电路,观察各点波形,测量实验数据。2.2 虚拟实验器材虚拟实验器材是进行实验时所需要的各种器件、仪器仪表、电路连接板和导线等。它们一方面要能完成自身的电气性能;另一方面又要和实际的器材外形非常接近、操作十分相像,能够实现以“虚”代“实”的效果。2.2.1 虚拟实验平台及连线进行电路实验,首先就是需要有一个能供各种器件和导线连接的多用实验平台,结合实验教学中的实际情况,系统构造了一个多功能实验插板,如图 2.4 所示。2 深入使用6图 2.4 虚拟实验插板实验板上共有 160 个插孔,相邻的四个插孔为一组,即为一个等电位节点。元器件引脚、导线和仪器输入输出
12、线均可直接接入插孔,实现电气连接,每个插孔可插一个引脚,也可同时插多个,连接导线可以任意取用。对引脚较多又比较密集的数字集成电路,采用虚拟的面包板作为实验平台,既方便插接,又更加贴近实际。提醒注意: 相连的四个节点为同一电位点,切记电源两极不可同时接入同一电位点! 2.2.2 虚拟元器件虚拟元器件主要有四大类:电路基本元件,包括电阻器、电容器和电感器;模拟分立器件,包括二极管、三极管和场效应管;模拟集成电路,包括运算放大器、三端稳压块;数字集成电路,包括各种门电路、触发器、计数器和译码显示器件等。如图2.5、2.6 所示。图 2.5 虚拟元器件2 深入使用7图 2.6 虚拟数字集成电路库2.2
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- 总体 整体 设计方案 编排 规范
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