虚拟仿真电子技术

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虚拟仿真电子技术范文第1篇

关键词：虚拟实验室；客户端设计；生成电原理图；数学模型

引言

电子技术实验室是闽南理工学院示范性实验教学基地，也是电子信息工程、电气自动化等专业重点建设的实验室之一，在目前以信息化教学为主导的引领下，从实验教学的实用性、便捷性和经济性考虑，构建基于VisualC#.NET开发设计的虚拟电子技术实验教学客户端平台，是目前我院实验教学电子化、信息化管理建设的一个重要任务与发展方向。电子技术虚拟仿真客户端实现了信息电子化管理，不仅让我院实验教学管理更加效率化和便捷化，让学生脱离了过去繁冗的纸张式、人力式操作，同时，该客户端的实现减少了实验教学人员的编制数量以及实验相关的工作量。因此，构建完善的电子技术虚拟仿真客户端势在必行。学生个人信息、实验数据、实验报告、实验考核成绩查询等，都应该在网上得到很好的支持。实验数据是电子技术虚拟仿真客户端应包含的一项重要数据资源，其包含的数据量大，数据出误时需要及时更新，管理上较为复杂。因此，单纯地依靠人工来管理是难以实现的。该客户端平台以电工电子实验硬件资源为基础，实现网络虚拟实验、实验数据管理与处理等需要而设计，在很大程度上减轻实验教学人员的的工作负担，实现了电工电子类实验教学的网络化、高效化、规范化，减少了人为的误操作而损坏实验硬件设备。

1客户端系统的设计

针对电子技术虚拟仿真客户端系统项目需求的角度进行分析，确定了系统中各个子系统的主要功能及任务。研究了客户端界面的设计原则，提出了基于VisualC#.net的客户端设计方法及数据库的设计原则。

1.1客户端系统需求分析

功能结构如图1所示。客户端的主要任务不是确定整个系统怎样完成工作，而是确定这五个子系统必须完成哪些工作，可以说是对系统客户端实现的功能提出完整、清晰、具体、准确的要求。需求分析过程要求客户端要完成的具体任务如下：首先明确对客户端的综合要求，主要包括性能要求、功能要求、运行要求及其它要求。性能要求包括数据准备度、响应时间、和适应性能要求；功能要求主要描述了整个系统要完成的全部功能；运行要求是对系统运行过程中硬件环境、软件、接口的要求；其它要求主要包括安全性、可靠性、保密性、可维护等方面的要求，以及今后可能涉及到改进升级问题做出分析。系统数据要求分析，通过对系统的信息流向归纳抽象出系统的数据逻辑关系，并对系统的动态数据、静态数据、数据库类型、名称以及数据采集方式进行详细描述。导出目标系统的详细逻辑模型，根据上面两项分析得出客户端系统的详细逻辑模型，并用数据流图、IPO图、数据字典来表示。

1.2系统设计流程

系统客户端共包含5个子系统：身份认证子系统、通信子系统、工具箱子系统、电子元件数据库子系统、电原理图自动生成与调整子系统。用户只要通过校园网使自己的计算机联入Internet，就可以通过客户端访问虚拟实验系统。客户端是用户直接打交道对象，多个客户端可以同时登录到系统服务器，同时完成不同的实验。系统服务器和所有的实验客户端都处于校园网的高速局域网中，用户在正常情况下通过客户端登录到服务器上，即可随时进行实验，如果客户端需要进行维护、修改时，可以随时从服务器上注销。交互设计，任何产品的功能体现都是通过人与机器的交互能力来判断的，如果这种交互更为简单，也就是说开发的产品更方便用户使用，这是交互设计的最终目标。因此，交互设计的核心要重点体现出人的因素，并按照以下原理来设计：①有错误提示信息时，方便用户纠正；②用户控制界面简单化。给出用户多种操作选择的提示信息；③允许兼用键盘和鼠标；④允许用户在操作过程中，可能因为某种原因需求中止当前操作去执行其它任务；⑤快速反应信息。用户在操作过程中，往往会出现操作不当靠成心理上的焦虑而陷入误区，系统快速反应信息可以必免这种情况发生；⑥使用的语言是面向用户的高级语言，方面阅读；⑦方便退出。视觉设计是在结构设计的基础上，根据用户的心理特征进行包括页面、字体、色彩等方面的设计。视觉设计的目标是让用户操作过程心情舒畅，其设计原则如下：①用户可根据自己需求改变界面色彩、风格；②色彩协调搭配。界面色彩反差不应过大，必免造成界面花花绿绿，尽量少用红色和绿色；③使用真实的图形符号；④具有视觉索引。用户根据不同的图形符号能够快速判断其代表的内容，达到用图形来刺激视觉的效果；⑤条理清晰、布局合理。总之，客户端界面设计的目标是为了满足用户的需求，整个设计过程都是围绕用户的考虑的，此外还应充分考虑整体的布局，界面各元素的位置、图标与色彩搭配的问题，以达到美化的效果，提高界面的可阅读性并具有吸引力。

2建立数学模型

实验电路原理图自动生成的过程，本质上就是对实物电路图到电路原理图的转换过程。要完成这一转换过程，需要对实物电路进行建模，对电路的各个组成单元进行抽象、分析、统合、识别的过程。电子元器件的建模是在面包板建模的基础上进行的数学分析，它与元件的端口数、元件的插入位置有关。下面是以二端元件电阻为例进行建模的过程（其它元件与二端元件建模相似）。在面包板上确定二端元件的两个插孔E2、F2，然后从插孔引出两上引线并在这两根引线上替换成电阻的符号图，如图3所示。对应的电阻元件信息表，如表1所示。频率计等，一般在使用过程中都是利用仪器的两个探头与被测电路的两点相连，读取被测两点的数据。测量仪器的建模过程可以参考二端元件的建模方法，其过程基本类似。

3系统功能实现

虚拟电工电子实验系统设计的最大亮点就是为用户提供了电原理图自动生成的功能。用户通过面包板搭建实物电路后，只要点击系统客户端菜单下的“视图”-“原理图”选项，就能够在窗口中查看自动生成的电原理图。但是，由于这一过程是通过数学建模、解析、映射生成的，得到的电原理图并不一定是用户所需的最佳原理图，因此系统还为用户提供手动优化的方法，以提高转换效率。电原理图自动生成的基本原理：矩阵M中的各个元素与面包板上的所有插孔实现了一一对应关系，矩阵中的信息也代表了实物电路的相关信息，用户可以根据实物电路的互连信息网表修改矩阵T值，映射成最优化的电原理图。在修改矩阵M值相关元素时，还要考虑面包板本身插孔的互连信息。相通的插孔数值也应相同（同1或同0），也就是说Ai=Bi=Ci=Di=Ei、Fi=Gi=Hi=Ii=Ji，并体现在矩阵中。

4效益分析及应用前景

随着闽南理工学院的发展状大，学生规模和实验室场所之间的矛盾越来越明显，学院在设备资金的投入也受到了一定限制。因此，电子技术虚拟仿真客户端系统的实现将解决这一主要矛盾，学生只要在网络上登入这一系统便可以完成相应的实验。当前我院还处于传统的实验教学模式，设备老化、实验场所限制、实验教学人员编制、实验室管理、实验工作量等问题都不能找出较好的解决方法。对这一问题，最好的解决办法就是借助计算机网络技术和数据库管理系统，对实验进行网络虚拟仿真，并对数据实行电子化管理。本课题的目的就是开发“电子技术虚拟仿真客户端系统”，通过这一系统为学生提供网络实验平台，实现实验数据信息管理的电子化，提供一个电子化的信息管理平台。

参考文献：

[1]韦有双.虚拟现实技术与系统仿真[M].北京：国防工业出版社，2014.

[2]江晓玲.基于WWW的网上虚拟电工电子实验室的建设[J].电气电子教学学报，2013.

[3]林君.网上虚拟实验建设方案与实现[J].黑龙江工程学院学报，2015.

[4]陈江平.虚拟实验室教学中的网络通信技术[J].计算机应用，2013.

虚拟仿真电子技术范文第2篇

【关键词】虚拟仿真技术；电子技术课程；技术应用

伴随着科学技术不断发展从而形成的虚拟仿真技术是一种作用于实验研究的新的科学技术，在20世纪40年底被发现。在几十年的革新、改进、发展中慢慢走向成熟，被应用于现代生产生活的各个方面。同时教育部门发掘到虚拟仿真技术在教学中的优势，作为一种新的教学方法用用于教学中。这一技术在教育领域的应用满足学生对教学的需要，对学生逻辑思维和动手能力有很大的帮助，提高教学效率和质量。

1.虚拟仿真技术概念

虚拟仿真技术又被称为虚拟现实技术和模拟技术，其技术核心就是利用一个虚拟系统去模仿一个相应的真实系统。它是一种实验研究的新技术，而它也是一直存在于自然客观规律中一直被使用，在计算机技术发展过程中被发现提炼出的新技术。在科学技术飞速发展的现代社会，虚拟仿真技术也在不断地进行技术改革和发展，并不断地成为必不可少的技术。

2.虚拟仿真技术在电子技术课程中的应用

科学技术突飞猛进的发展，使得电子课程原有的教学模式不适应社会的发展进程，学生对电子技术知识的需求量也在不断增加。虚拟仿真技术在电子技术课程的应用给教学带来了新的教学手段，满足学生对电子技术知识的强烈需求，适应社会对技术人才的高要求。

2.1 虚拟仿真技术融入课堂

电子技术课程在之前的教学模式是重理论轻实践，大部分的课堂时间放在理论知识的讲授中，课堂氛围死板显得枯燥无味，使学生学习积极性被打消，产生排斥心理。而且理论知识没有实践进行补充和认证，增加学生学习难度，对电子技术停留在一知半解的阶段。传统的电子技术仪器比较笨重，每次上课搬来搬去很麻烦有浪费课堂时间，课堂效率也不高。虚拟仿真技术英语与课堂解决了电子技术课堂实验难的窘境，教师在讲解理论知识的同时利用多媒体进行实验演示，把抽象的理论概念通过演示变得很容易理解，调动学生的学习兴趣，愿意主动去思考问题以及动手实验巩固知识点。虚拟仿真技术融入课堂提高课堂效率和教学质量，更能提供学生学习积极性。

2.2 革新实验教学方法

电子技术顾名思义是技术性很强的课程，技术能力是需要持续不断的实践进行积累。所以电子技术课程是一门对实践要求很高的学科，理论只是对技术实践的知识补充。两者要充分结合向应用。传统的教学手段就是对理论知识的死记硬背，只要能通过考试就可以，在实践方面的经验是少之又少。所以在电子技术的教学中要让学生了解虚拟仿真软件并学会在实验中使用，学生在进行电子技术实验中可以对理论知识进行强化，而且虚拟仿真技术在实验中应用然学生对实验的兴趣提高，在实验的过程中学生与学生之间可以进行跟好的交流，主动地寻找知识支撑，制定更好的实验方案，锻炼了学生主动寻找问题和解决问题的能力。

2.3 增多课程设计实践环节

原有的电子技术课程的实践课程设计都比较单一，学生的实践结果达不到预期好的效果。所以在虚拟仿真技术进入电子技术教学中要逐渐增多实践环节，对模拟电子技术内容进行多个单元的划分，最初由老师带领进行模拟电子技术的实验，然后在接下来的额试验中把主动权教给学生，让学生学会独立思考，然后对自己的实验结论进行陈述，在陈述过程中会让学生再次进行思考，这样对知识的记忆更牢固。

2.4 虚拟仿真技术运用注意问题

电子技术课程教学中引用虚拟仿真技术虽然在很大程度上改善了传统的教学弊端，对教学内容有了丰富的补充，让学生对抽象的理论知识得到更好的理解，激发学生的创新意识和学习积极性。但是不能让模拟仿真技术完全取代实际的技术机器进行试验，这样会让学生依赖于计算机中的仿真技术应用，在实际操作仪器过程中操作能力下降，不能满足岗位的技术需求，不仅不能达到人才培养的目的，反而会起到教育的反作用。因此，在应用虚拟仿真技术教学的过程中也要加入传统教育中积极的方面，做到虚拟技术的优质学习也能保证实物应用 的操作能力，培养学生的综合能力和高技术素养。

3.虚拟仿真技术应用于电子技术课程的意义

虚拟仿真技术在电子技术课程中的应用，打破了传统应试教育弊端，让死板的电子技术课堂教学变得更加活跃，真正实现电子技术课程教育理论联系实际；该技术的应用对教师的教学素质也是一种考验，虚拟仿真技术是不断发展更新的最新技术，教师要走在技术的最前沿，这样才能在教学中更好的教授给学生，提高自身的教学能力；培养学生的学习积极性和兴趣，让学生学会独立思考，主动提出问题并主动寻找解决方案，在实践中锻炼自己的动手能力和思考能力，让自己的综合能力得到提高；适应社会技术人才的高标准要求，学校跟注重学生在技术方面的实践动手能力，才能保证在激烈的竞争中保持较高的竞争率，为企业培养专业技术型人才。

4.结束语

虚拟仿真技术被广泛应用于生产生活中，成为必不可少的技术。作为实验研究的一门新技术，近年来被不断应用于教学领域，帮助学校培养专业综合性技术人才。电子技术课程是理论与实践综合运用的一门学科，在计算机上利用仿真软件在课堂上进行教学，把抽象的理论知识在演示的过程中简单化、直白化，让学生对很难理解的知识点得到直观的理解和学习。在实践中使用虚拟技术软件让学生会更好把理论知识转化为实践能力，同时对理论教学中漏掉的知识点通过技术实验进行补充，减少不必要的时间浪费。这样的新的教学方法让学生更积极主动的去学习，提高了对电子技术课程的学兴趣，对学生的思维训练和动手能力提高有很大的促进作用；课堂氛围得到改善，提高教学效率和质量。适应社会对人才需求，让学生在强大的竞争中也能凭借自身的技术能力和综合素养脱颖而出，实现自己的价值。但是教学中运用虚拟仿真技术时也要注意他可能带来的教学局限性，不能因为是好的技术就无限制的偏重使用，这也会导致教学质量的下降，对学生综合能力的培养带来弊端，所以要做到虚拟仿真技术在电子技术课程中的合理应用。

参考文献

[1]李松湘.虚拟仿真技术在电子技术课程教学中的应用研究[D].湖南师范大学，2012.

虚拟仿真电子技术范文第3篇

    【论文摘要将虚拟仿真技术引进教学领域后对传统教学手段产生了强烈冲击。本文针对航空电子装备教学中如何应用虚拟仿真技术给出了应用方法和心得。

    1.引言

    自 20世纪 9O年代以来,以计算机仿真技术 、多媒体技术和虚拟现实技术为特征的“虚拟仿真实验室”开始在世界各地出现,并逐步渗透到教学领域。作为一种新型的实验教学手段,虚拟仿真教学对传统的教学手段产生了强烈冲击,并引发了教学领域一系列深刻的变化。种种迹象表明,虚拟仿真教学将是今后实验教学改革的一个重要发展方向。本文结合多年来在航空电子装备教学中应用虚拟仿真技术的经验,探索在航空电子装备教学软件中应用虚拟仿真技术的方法和心得。

    2.虚拟仿真技术简介

    虚拟仿真技术是对虚拟现实技术和系统仿真技术的合称。

    2.1虚拟现实技术

    虚拟现实技术就是利用三维建模技术,构建一个和现实世界的物体和环境相同或相似的虚拟三维场景,并能响应用户的输进,根据用户的不同动作做出相应的反应。虚拟现实的关键技术主要有动态环境建模技术、实时三维图形 天生技术、立体显示和传感器技术等。虚拟现实技术主要侧重于对真实物体物理特征的仿真,也称为视景仿真,它主要用于产品设计和展示、贸易广告、游戏设计等。

    在航空电子装备教学中,大量用 到对装备的外观 、结构 、组成 、连接 、机安装位置的展示 ,传统教学大都采用实物展示 的方法 。近年来随着大量航空电子装备 的更新换代,因受经 费、场地及使用寿命等因素的限制 ,传统教学方法 已远远不能满足要求 ,而采 用虚拟现实技术的展示方法则 以其廉价 、无场地限制和效果 良好得以广泛应用。

    目前有大量成熟的软件平台可以进行视景仿 真的开发,主流平台Creator Vega Vega Prime VTree OPENGVS QUEST3D VRTOLLS EON、WEB3D、JAVA3D、GLStudio等。其中,MULTIGEN公司的虚拟现实数据库 OPENFLIGHT已经成为 了产业标准 ,在军事 、航空航天等领域应用都 比较成熟 。在航空 电子装备虚拟仿真软件的开发中我们采用r Vega Prime、GLStudio和 EON作为视景仿 真开发的技术平台 ,解决物理模型的创建、场景显示等新题目。该平台可以达到照片级 的视景仿真效果 .同时采用嵌进 OPENGL技术来解决物理模型 的交互新题目。

    2.2系统仿真技术

    系统仿真技术是伴随着计算机技术的发展而逐步形成的一门新兴学科 .它通过建立实际系统 的数学模 型 ,利用计算机运算来达到对被仿真系统的分析、探究、设计等目的。系统仿真技术主要侧重于对真实系统的内在机理、运动方式 的仿真,也称为行为仿真。系统仿真技术最初主要用于航空、航天、原子反应堆等价格昂贵、周期长、危险性大实际系统试验难以实现等少数领域,后来逐步发展到电力、石油、化工、冶金、机械等一些主要产业部分,并进一步扩大到社会系统、经济系统、交通运输系统、生态系统等一些非工程系统领域。 在航空电子装备教学中,对装备工作原理的讲解既是重点也是难点。传统教学方法主要通过教员的讲述,配合一些静态的图形帮助学员理解 .教学效果主要依靠于教员的授课水平和技巧 。近年来.我们尝试将系统仿 真技术应用到航空电子装备教学中,根据被仿真装备的工作原理,建立系统的数学模型,并根据装备的不同工作状态,对模型进行动态运行.结合虚拟现实技术实现的逼真场景.较好地模拟实际装备的工作情况。利用该技术开发、研制的教学软件不但可供教员教学使用.也可供学员自学,并达到了较好的教学效果。

    目前,有很多成熟的系统仿真开发平台软件.如 Simulink、SystemView等,这些软件以其功能强大和使用方便、易用性受到广大用户欢迎.但价格较为昂贵,且大多未提供对外的仿真数据接口.仿真系统应用的灵活性、扩展性和可变性受到很多限制。当然也可自行开发适用 的仿真开发平台软件。在航空电子装备虚拟仿真软件的开发中我们采用的是自行开发的系统仿真平台软件。

    3.虚拟仿真技术在航空电子装备教学中的应用方法和步骤

    3.1建立仿真模型

    这里所说的仿真模型既包括反映航空电子装备外观、结构的三维物理模型 ,也包括揭示其内在工作机理及行为的数 学模 型。对三维物理模型的建立,主要依据装备本身的物理状态,其原则就是在尽量减小面数的同时进步逼真度。对系统数学模型的建立,则需要视系统的复杂程度进行取舍和优化,本着够用为度的原则 ,以尽量减小运算量。建立数学模型时 ,还应考虑到系统运行时的参数调整。

    3.2创建仿真装备的虚拟场景并驱动

    对于虚拟场景的驱动,根据使用方式的不同采用了不同的方式假如进行的仅是装备外观、结构的展示,可使用EON进行动作的编辑和驱动;假如需要对装备进行虚拟操纵仿真,则使用 GLStudio软件先进行操纵面板、虚拟仪表的编辑和制作,然后再利用 Vega Prime驱动以实现更复杂的交互操纵。

    3.3系统集成

    系统集成就是将上述做好的模型、场景按照教学软件所需的形式将其有机的整合在一起,使之成为_个完整的 、规范的教学软件。系统集成可以使用目前常用的软件开发平台如 VB、vc++等。由于上述虚拟现实驱动软件如 EON、GLStudio及Vega Prime等均以ActiveX控件方式提供 了可用 于常用 软件开发平台的运行插件,因此,系统集成变得十分方便。编写程序时,只需考虑软件功能的布置,注重程序间的兼容性即可。

    系统集成时,还需要将系统行为仿真的结果通过视景仿真表现出来,即用行为仿真的数据来驱动三维物理模型的动作。由于系统行为仿真采用了专门的运行平台,和视景仿真处于不同的系统进程中.因此这种驱动是通过两进程间的实时通讯来完成的。这里还需要考虑进程间的同步新题目。

虚拟仿真电子技术范文第4篇

关键词：虚拟技术 EDA VM

中图分类号：TP301 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）08-0042-02

随着计算机技术的快速发展，虚拟技术已发展到相对成熟的阶段，虚拟技术已经广泛深入生活，在教学、科研、卫生、军事等领域均有着十分重要的意义，成为人类生存和社会发展的新环境。

1 虚拟技术的概念

虚拟技术是一个很广义的概念，我国著名院士汪成为教授把虚拟技术看作人类认识世界的帮手，认为虚拟技术是“在计算机软硬件及各种传感器（如高性能计算机、图形图像生成系统，以及特制服装、特制手套、特别眼镜等）的支持下生成一个逼真的、三维的，具有一定的视、听、触、嗅等感知能力的环境，使用户在这些软硬件设备的支持下，能以简捷、自然的方法与这一由计算机所生成的‘虚拟’的世界中对象进行交互作用。它是现代高性能计算机系统、人工智能、计算机图形学、人机接口、立体影像、立体声响、测童控制、模拟仿真等技术综合集成的成果。目的是建立起一个更为和谐的人工环境”[1]。

而从工程角度定义的话，虚拟技术可看作为通过使用下列一个或几个概念或方法：硬件和软件分区，分时，部分或全部的硬件仿真、模拟，提供服务质量（QoS）等，把计算机资源分成多个执行环境的系统框架和方法论[2]。

上世纪60年代末期，IBM在其7044机上首次实现虚拟技术（IBM M44/44X Project）[3]。计算机技术的快速发展，使得虚拟技术成为重要的研究手段广泛应用于各学科领域的研究与实践中。随着电子技术与计算机技术交叉、综合的程度越来越高，在以物联网络和嵌入式系统为技术发展方向的现代电子技术中，虚拟技术的应用越来越广泛。

2 虚拟技术在电子技术中的应用

电子技术中，虚拟技术的应用可概括为三个方向：一是集成了大量虚拟仪器的软件包的应用，通常称之为EDA（Electronic Design Automation，电子设计自动化）技术；二是虚拟硬件技术，即借助于图形图像、仿真和虚拟现实等一切可用的技术，在计算机上虚拟出一个与实际硬件功能相近，且操作方法和实验现象也相近的虚拟实验环境；三是VM（Virtual Machine，虚拟机）技术的应用，比如VMware虚拟机等。

2.1 EDA技术的应用

EDA技术是在20世纪60年代中期从计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助工程（CAE）的概念发展而来的。利用EDA工具，电子设计师从概念、算法、协议开始设计电子系统，从电路设计、性能分析直到IC版图或PCB版图生成的全过程均可在计算机上自动完成。

作为现代电子系统设计的主导技术，EDA具有两个明显特征：即并行工程（Concurrent Engineering）设计和自顶向下（Top-down）设计。其基本思想是从系统总体要求出发，分为行为描述（Behaviour Description）、寄存器传输级（RTL，Register Transfer Level）描述、逻辑综合（Logic Synthesis）三个层次，将设计内容逐步细化，最后完成整体设计，与传统设计方法比较，这是一种全新的设计思想与设计理念。

EDA软件包在电子技术的虚拟实验教学方面体现出了巨大的优势，最重要的是由于其提供了种类齐全、功能强大、界面真实、设置方式真实的虚拟仪器，诸如万用表，示波器，频率计，LED显示等，一些软件诸如NI公司的Multisim，还包括有安捷伦示波器，安捷伦万用表，安捷伦信号发生器，泰克示波器等实际产品的虚拟界面，其操作界面和操作方式完全与实际器件一样。这些虚拟仪器的使用，较大程度增加了学生在虚拟实验过程中的真实感。

目前，EDA技术更多地指数字集成电路的设计自动化，模拟电路以及混合电路设计自动化的发展尚不够成熟。尤其是射频电路设计，因为要涉及到复杂的数学理论，导致其分析过程更加复杂，所以尚没有成熟的设计自动化软件。

2.2 虚拟硬件技术的应用

虚拟硬件技术在电子技术中的应用，则主要体现为虚拟实验室的建设。虚拟实验室的建设目前主要有纯软件仿真形式、可直接操作远程实验室实验过程的虚拟实验室两种形式。

2.2.1 纯软件仿真形式的虚拟实验室

纯软件仿真形式的虚拟实验室是利用仿真软件来模拟实验的全过程，不涉及具体的实验硬件设备，如图1所示。

与单机版的仿真软件相比，这类实验室采用C/S模式，在其服务器上设计并存储进行实验的仿真代码，用户只需在客户端的实验操作界面上操作，即可实时地发送参数信息、接收仿真结果数据。这类虚拟实验室因其实验界面与仿真算法独立，易于设计与实现，方便操作，成为当今虚拟实验室的主流。

2.2.2 直接操作远程实验室实验过程的虚拟实验室

这种虚拟实验室是通过客户端操作直接控制远程实验室的实验设备运行，获取真实实验数据，架构如图2所示。

这类实验通常具有视频和音频反馈，使用者通过计算机可以实时地观察实验地运行，也可以调整实验相应的参数，从而远程操控实验室的实验过程。此类实验形式不但有效地利用了有限的实验室资源，而且具有很好的实验效果，成为解决远程教育中实验设备紧缺、实验效果难以保证等问题的一种很好的方法，是目前虚拟实验室研究开发的一个主流方向[4]。

2.3 VM技术的应用

VM技术，是指通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。

利用VM技术，能够在一台真实的计算机上虚拟出多台计算机，还可以同时运行两个或更多的操作系统，比如运行DOS、各个版本的Windows、各个版本的Linux、BeOS、Mac OS等等。虚拟机具有跨平台性，装载在硬件平台上的虚拟机，它和宿主机好像是连接在同一个网络中一样。用户通过虚拟机提供的标准接口访问异构资源，而标准接口的具体实现由各异构资源提供者负责落实，因此用户感觉不到请求资源的异构性。Java VM和PVM是比较成功的采用虚拟机技术实现跨平台、屏蔽异构性的典型例子[5]。

随着物联网络和嵌入式系统的快速发展，现代电子技术已经进入了物物互联的时代。而在物联网络和嵌入式系统中，无处不存在资源异构的问题，如硬件平台的异构，基础操作系统的异构，数据库的异构，通信网络的异构，以及应用程序的异构等等[5]。

这些异构的问题，使得VM技术被广泛应用于物联网络和嵌入式系统中。它可利用如JVM技术将不同平台、不同接口标准，不同通信网络协议之间的异构性进行屏蔽[5]，使得物物互联成为现实。

在电子技术的应用中，当前应用最为广泛的虚拟机软件主要是VMware公司免费提供给用户的VMware Player，该公司还有VMware Workstation等丰富的虚拟化产品[6]。其他还有诸如微软的Virtual Box和Virtual PC，以及由我国自己设计的VMlite，它们都能在Windows系统上虚拟出多个计算机。

3 虚拟技术对电子技术发展的重要意义

近几年来，虚拟技术在我国的应用研究和发展都十分迅速，结合虚拟技术在电子技术三个方向的应用，其重要意义可概述为以下几个方面：

第一，虚拟技术给电子技术的工程实践带来了革命性的变革。

传统电子系统的设计方法，主要基于自底向上的设计思想，设计人员必须利用底层功能模块的组装，才能构成较复杂系统的设计，系统调试难度高，设计效率低，设计周期较长。但EDA技术的出现，特别是自顶向下的设计思想，极大的提高了电子系统设计的效率，缩短了设计周期，使得电子设计进入了一个全新的时代。

第二，虚拟技术给电子技术教学带来了革命性的变革。

传统电子技术的教学是理论教学和实验教学分开进行的，由于电子技术的实践性强，人为地把完整的教学过程分离成了两个环节，极大地破坏了教学完整性。而EDA软件或虚拟实验系统，通过计算机把教学内容、实验设备、教师指导、学生操作等有机地融合为一体，还原了一个完整的课堂，提高了教学的有效性。

第三，虚拟技术给电子技术的应用解决了实际问题。

随着物联网和嵌入式系统的发展，传统电子技术的发展受到了很大程度上的制约，一些诸如通信协议异构、数据格式异构等问题，给电子技术设计人员带来了极大的困扰。而虚拟技术的出现，给电子技术解决上述困难提供了最为有利的帮助，使得电子设计人员更为专注电子技术本身的功能实现。

参考文献

[1]迈克尔·海姆.从界面到网络空间——虚拟实在的形而上学[M].上海科技教育出版社，2000.

[2]李学杰.虚拟技术研究和实现[J].电子测量技术，2007.

[3]BELADY L.A study of replacement algorithm for virtual storage computers[J].IBM system Journal.1966，5（2）：78-101.

[4]潘新民.计算机通信技术[M].北京：电子工业出版社，2002.

虚拟仿真电子技术范文第5篇

将EDA仿真软件应用于模拟电子技术理论和实践教学，提出一种基于EDA仿真平台的理论分析与仿真分析相辅相成、虚拟仿真实验和实际实践相结合的教学模式。通过仿真电路和波形显示，加深学生对理论的理解，有效解决模拟电子技术理论概念抽象，电路分析复杂的难题。同时通过EDA技术的引入，引导学生进行基本电路的分析和设计，为实际电路的设计应用打下基础。

2.EDA技术在模拟电子技术理论教学中的应用

EDA即电子设计自动化，以计算机和仿真软件为工具，可以完成整个电路从系统级到物理级的设计与分析。常用仿真软件有Matlab、Protel、Multisim和PSpice等，考虑到Multisim先进的电路仿真和设计功能且一年级时曾作为学生的自修课程，本次教学研究采用Multisim软件。在模拟电子技术的理论教学中，对于那些概念分析抽象、不易理解的部分，利用Multisim，教师可以构建电子电路模型进行仿真演示，通过波形图和数据直观展示各种参数变化和虚拟故障对电路静态动态性能的影响，具体而又生动，不仅可以加强学生对理论知识的理解，还可以激发学生的学习兴趣，提高课堂教学效果。例如在模拟电子教学中第一次讲解共射放大电路时，很多同学对放大线路中各个节点的波形分不清楚，不知道直流信号和交流信号如何叠加在同一个电路中，电路中各节点信号的相位关系如何觉得难以理解。传统教学中，仅仅靠在黑板上画图讲解，教师难讲，学生难懂，费事费力效果却不好。现在针对这个问题，教师可以通过Multisim搭建基本共射放大电路模型，设置模型参数，观察仿真波形。共射电路输入信号（节点2波形）和输出信号（节点5波形）的反相关系，并且根据波形的峰值可以直接算出电路的电压放大倍数。节点2和节点4波形是静态工作点电压和交流信号叠加信号，c1和c2两个电容起到隔直作用。通过Multisim软件的演示过程，直接把抽象的理论转化成直观的视觉感受，电路各点波形在学生的脑海里留下深刻的印象，教学效果事半功倍。教学过程的前期，可以在课堂上现场建立电路模型，演示如何进行仿真，让学生逐渐掌握Multisim的使用。在教学过程的中后期，随着学生对Multisim软件的熟悉，为了节约课堂时间，可以事先把教材中需要讲解的电路模型搭建好，用到时直接调用即可。通过这种理论教学和软件演示相辅相成的教学方式，使得学生把电路原理、工作波形和数学关系等紧密结合在一起，全面掌握模拟电路的基础理论，更好地理解这门课程。

3.EDA技术在模拟电子技术实践教学中的应用

模拟电子技术在传统的教学过程中，实践教学基本都是基于实验平台操作。实验平台的特点是安全、便于操作，但是平台电路有限，只能覆盖课程教学中一部分基础电路，基于实验平台的实验基本都是验证型实验，且操作过程中平台电路元件易损坏，不能很好地达到锻炼学生动手能力的目的。这就使得学校教学比工程实际滞后，不利于工科应用型人才的培养，造成学生眼高手低，进一步影响学生的就业和发展。因此，模拟电子技术实践教学中引入仿真软件，将平台实验和软件虚拟实验结合，先采用软件对实验进行设计仿真，后平台实验进行实际电路搭建，既加强了学生对理论的理解，又突出了学生的动手能力。实践教学分成两部分，第一部分是基本电路的验证和演示实验，加深学生对书本基础理论的理解。该部分实验相对比较简单，学生主要在实验平台上进行操作，同时以Multisim仿真为辅，对一些在实验平台上难以操作的部分进行仿真验证。如研究静态工作点对电路动态性能的影响，实验平台操作只能观察电路中的一个电阻参数改变对电路输出波形的影响，而在虚拟仿真平台上，可以对电路中所有涉及到静态工作点的元件参数进行更改，进而观察电路波形的变化，并且还可以连续改变元件参数对波形的变化进行实时观测。第二部分是模拟电子技术课程设计，要求学生自己分析设计一个较大规模复杂模拟电路，给出严格的设计思路、理论推导和元件选型依据，在仿真软件平台上搭建出具体电路模型并通过仿真实验验证，然后进行实际电路焊接，充分发挥学生的主体作用，调动学生对该课程学习的主动性、积极性和创造性，提高学生对模拟电路的认识分析能力和创造能力。

4.结论