[發(fā)明專利]一種可視化虛擬數(shù)字電路系統(tǒng)的建立方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310125580.2
• 申請日: 2013-04-10
• 公開（公告）號: CN103150941A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李亮;劉王杰;茍秋林
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江傳媒學(xué)院
• 主分類號: G09B19/00
• 分類號: G09B19/00
• 代理公司: 杭州宇信知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 33231
• 代理人: 張宇娟;劉芬豪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于計算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別地涉及一種可視化虛擬數(shù)字電路系統(tǒng)的建立方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，虛擬實驗室技術(shù)應(yīng)運而生。虛擬實驗室是將現(xiàn)有的各種實驗室數(shù)字化和虛擬化，構(gòu)建的開放式網(wǎng)絡(luò)化的虛擬實驗教學(xué)系統(tǒng)。虛擬實驗臺與真實的實驗臺類似，可供操作者自己動手配置、連接、調(diào)節(jié)和使用實驗設(shè)備，構(gòu)建實驗并呈現(xiàn)實驗結(jié)果。在學(xué)校的教學(xué)活動中，學(xué)生可以利用虛擬實驗室來預(yù)習(xí)、回顧和設(shè)計實驗，提高在實際實驗中的動手能力與解決問題的能力；教師利用虛擬實驗臺和虛擬實驗器材庫中的器材自由搭建合理的實驗或者實驗案例，作為在課堂上教學(xué)呈現(xiàn)或者作為輔助學(xué)生理解實驗呈現(xiàn)。利用虛擬實驗室老師可以輔導(dǎo)學(xué)生實驗，也可以幫助學(xué)生設(shè)計實驗，以此來達(dá)到良好的溝通與提高實驗?zāi)芰Α?/p>

目前，對于電子電路類虛擬實驗開發(fā)上，主要采用以下幾種技術(shù)手段：

1)基于flash或其他多媒體手段的虛擬實驗設(shè)計

采用flash技術(shù)或者其他多媒體技術(shù)手段，設(shè)計模擬真實實驗箱操作界面，以豐富的多媒體交互手段，實現(xiàn)數(shù)字電路及電路分析實驗?zāi)M連線操作等過程。此類虛擬實驗軟件良好的模擬了數(shù)字電路及電路分析實驗的操作過程，但由于局限于數(shù)據(jù)處理方面的問題，此類模擬軟件對于模擬實驗結(jié)果上存在一定的不足，缺乏良好的擴(kuò)展性和應(yīng)用性。

2)基于第三方的電子設(shè)計類軟件的虛擬實驗實現(xiàn)

通過對于第三方電子設(shè)計類軟件的設(shè)計，如matlab，EWB(ELECTRONICSWORKBENCHEDA，電子工作平臺電子設(shè)計自動化)，Labview等，通過開發(fā)或設(shè)計手段的應(yīng)用，模擬數(shù)字電子技術(shù)實驗的結(jié)果，可以準(zhǔn)確的反應(yīng)數(shù)字電子技術(shù)的實驗過程以及在理論上展示數(shù)字電子技術(shù)的輸出結(jié)果，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)哪M數(shù)字電路及電路分析實驗理論設(shè)計。但是，由于此類第三方軟件的技術(shù)實現(xiàn)特點，在操作過程上和操作界面上與實際的數(shù)字電子技術(shù)實驗存在著一定的差異，缺乏實際操作的真實感受，影響虛擬實驗的教學(xué)效果。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種可視化虛擬數(shù)字電路系統(tǒng)的建立方法，通過采用對于虛擬實驗操作可視化界面和操作過程的XML語義描述方法，應(yīng)用多媒體技術(shù)手段，使實驗操作者可以將實驗界面和實驗過程以XML文件的形式保存，實現(xiàn)對實驗過程記錄和復(fù)現(xiàn)的目的。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種可視化虛擬數(shù)字電路系統(tǒng)的建立方法，包括以下步驟：

S10，在后臺建立預(yù)設(shè)芯片庫，以數(shù)字邏輯芯片作為設(shè)計單元，定義出若干個需要建立的數(shù)字邏輯芯片的輸入和輸出引腳之間的邏輯功能，并將定義的邏輯功能寫入對應(yīng)的可擴(kuò)展的標(biāo)記語言XML文件中；

S20，在可視化虛擬界面設(shè)置與后臺建立的預(yù)設(shè)芯片庫中對應(yīng)的數(shù)字邏輯芯片的芯片可視化描述單元，空芯片插槽區(qū)，輸入控制開關(guān)區(qū)，邏輯燈顯示區(qū)，電源輸入和接地輸入，其中所述芯片可視化描述單元通過芯片對應(yīng)的芯片標(biāo)識與基于XML文件存儲的芯片庫中的芯片進(jìn)行關(guān)聯(lián)，空芯片插槽區(qū)域設(shè)定坐標(biāo)區(qū)域；

S30，通過觸發(fā)拖動事件將實驗需要的數(shù)字邏輯芯片芯片的對應(yīng)的芯片可視化描述單元拖入空芯片插槽區(qū)，再通過可視化連線描述將輸入控制開關(guān)的端子連接到已拖入空芯片插槽區(qū)的芯片的輸入端，將芯片的輸出端與邏輯燈顯示區(qū)的邏輯燈連接，同時后臺采用XML數(shù)據(jù)格式記錄當(dāng)前芯片安插的數(shù)據(jù)以及連線的信息完成數(shù)字線路的建立；

S40，給出相應(yīng)的輸入控制開關(guān)信號，觸發(fā)數(shù)字電路的運算過程，具體進(jìn)行以下循環(huán)計算，遍歷連線記錄的XML數(shù)據(jù)，提取出其中連接控制開關(guān)的數(shù)據(jù)，將其相應(yīng)的控制開關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)并將其數(shù)據(jù)提送到該連接線的另一控制點；然后，將所有遍歷所有連接節(jié)點數(shù)據(jù)記錄IO為IN的控制點，獲取該控制點的數(shù)據(jù)并將其數(shù)據(jù)傳遞到連線的另一控制點；再次；遍歷記錄芯片安插的XML數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)記錄訪問芯片插槽的數(shù)據(jù)節(jié)點的數(shù)據(jù)，并將其保存，編寫芯片的邏輯程序，將芯片插槽底座上的插孔的數(shù)據(jù)映射到插槽上的芯片的對應(yīng)引腳上，根據(jù)各個芯片的不同功能進(jìn)行相應(yīng)的邏輯處理，芯片處理完邏輯后將其輸出引腳的結(jié)果映射到相應(yīng)的底座插孔上；最后，邏輯顯示燈的控制口獲取保存連線XML數(shù)據(jù)的相應(yīng)記錄為light的數(shù)據(jù)，之后將其數(shù)據(jù)提取出來以控制邏輯燈的顯示。

優(yōu)選地，S30中所述的拖動事件的具體步驟為：

在芯片可視化描述單元中，按下鼠標(biāo)左鍵，選擇需要的芯片，觸發(fā)芯片拖動事件，將芯片可視化描述單元所對應(yīng)的芯片標(biāo)識存儲于內(nèi)存堆棧中；