基于VR的电子实验仿真系统的制作方法

基于vr的电子实验仿真系统
技术领域
1.本发明涉及一种实验仿真系统，具体涉及一种基于vr的电子实验仿真系统，属于虚拟现实应用技术领域。


背景技术：

2.实验是教学活动中的一项重要环节，实验可以培养学生分析问题和解决问题的能力，对于深化学生对知识的理解和掌握具有真要作用。在传统的教学中 ，出于教学观念落后，实验课程安排受到学时限制，而且实验课程多为验证性实验，缺乏知识的创新与运用。
3.另外，目前高校不断扩招，学生的规模日益庞大，许多学校对于实验的经费投入不足，尤其是一些偏远地区和经济不发达地区，实验设备短缺，实验条件受到很大限制，许多创新性的实验无法开展。因此，日益增加的学生规模与实验环境硬件资源相对短缺的矛盾越来越突出。


技术实现要素：

4.本发明目的是提供了一种基于vr的电子实验仿真系统，在计算机上采用虚拟现实技术，利用计算机图形学建立虚拟实验仿真平台，构造出一个逼真的虚拟现实环境。
5.本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种基于vr的电子实验仿真系统，其特征在于：包括伪仿真电子实验箱、虚拟元器件库和虚拟仪器设备库；伪仿真电子实验箱包括用于进行电路设计的虚拟面包板、利用按钮元件设计且可变颜色的仿真模块构成的电源开关、用于提供电信号的信号发生设备、用于显示各种状态的信息模块的信息监测设备和输出显示设备；虚拟元器件库包括电子实验用到的各类集成电路芯片；虚拟设备库包含了虚拟实验所需的各种测试仪器，采用面向对象的设计方法。
6.所述基于vr的电子实验仿真系统优选方案，虚拟元器件库包括cpu芯片、存储器芯片、ttl 芯片和基本器件。
7.所述基于vr的电子实验仿真系统优选方案，虚拟设备库包括示波器和万用表。
8.所述基于vr的电子实验仿真系统优选方案，输出显示设备包括led指示灯和七段译码器。
9.所述基于vr的电子实验仿真系统优选方案，信号发生设备包括电位开关、点触、脉冲信号和接地形成回路。
10.所述基于vr的电子实验仿真系统优选方案，虚拟元器件库采用面向对象的方法，将各类芯片的共有特征和方法归纳提取出来，抽象设计成一个芯片基类，然后将各种具体功能的芯片在通过继承的方式设计成专门的子类，子类继承基类的共有特征，同时在各自内部设计私有属性和方法。
11.本发明的优点在于：在计算机上采用虚拟现实技术，利用计算机图形学建立虚拟实验仿真平台，构造出一个逼真的虚拟现实环境。使用者可以取得和真实设备一样的使用
感受和学习效果，还可以利用互联网侯建网络远程虚拟实验室，使不同地域的学者都能够参与到共同的实验中来，不受时间和地点的限制，方便根据各自的节奏组织实验。这种远程虚拟实验室实现了教学资源的共享，同时节省了资金的投入。
附图说明
12.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
13.图1为本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
14.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
15.一种基于vr的电子实验仿真系统，包括伪仿真电子实验箱、虚拟元器件库和虚拟仪器设备库；伪仿真电子实验箱包括用于进行电路设计的虚拟面包板、利用按钮元件设计且可变颜色的仿真模块构成的电源开关、用于提供电信号的信号发生设备、用于显示各种状态的信息模块的信息监测设备和输出显示设备；虚拟元器件库包括电子实验用到的各类集成电路芯片；虚拟设备库包含了虚拟实验所需的各种测试仪器，采用面向对象的设计方法。
16.本实施例中，虚拟元器件库包括cpu芯片、存储器芯片、ttl 芯片和基本器件等等，每一类又可以分为若干小类，总的芯片数量可以达到成百上千之多。虚拟元器件库采用面向对象的方法，将各类芯片的共有特征和方法归纳提取出来，抽象设计成一个芯片基类，然后将各种具体功能的芯片在通过继承的方式设计成专门的子类，子类继承基类的共有特征，同时在各自内部设计私有属性和方法，这样可以方便的进行芯片设计与扩充了。
17.本实施例中，虚拟设备库包含了虚拟实验所需的各种测试仪器如示波器和万用表。这类设备的设计也采用面向对象的设计方法，检测设备拥有显示的界面，通过输入参数调节设备的工作状态，通过其他模块调用仪器的功能接口来实现仪器的检测操作。
18.本实施例中，输出显示设备包括led指示灯和七段译码器。
19.本实施例中，信号发生设备包括电位开关、点触、脉冲信号和接地形成回路。
20.本发明采用的是面向对象的设计思路和基于模块的设计方法，使平台具有灵活的设计方法和高度的可操作性，模块之间通过提供的接口进行通信，其内部对于外界是不可见的，具有很好的独立性。采用继承的设计放大设计逻辑器件，使得虚拟器件的开发可以充分利用原有模型，具有很高的可扩展性与可重用性。虚拟元器件模拟还可以动态修改，具有可维护性。上述方法的运用让仿真实验平台界面更加直观，功能更加丰富，维护起来也更简单。
21.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。
凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种基于vr的电子实验仿真系统，其特征在于：包括伪仿真电子实验箱、虚拟元器件库和虚拟仪器设备库；伪仿真电子实验箱包括用于进行电路设计的虚拟面包板、利用按钮元件设计且可变颜色的仿真模块构成的电源开关、用于提供电信号的信号发生设备、用于显示各种状态的信息模块的信息监测设备和输出显示设备；虚拟元器件库包括电子实验用到的各类集成电路芯片；虚拟设备库包含了虚拟实验所需的各种测试仪器，采用面向对象的设计方法。2.根据权利要求1所述基于vr的电子实验仿真系统，其特征在于：虚拟元器件库包括cpu芯片、存储器芯片、ttl 芯片和基本器件。3.根据权利要求1所述基于vr的电子实验仿真系统，其特征在于：虚拟设备库包括示波器和万用表。4.根据权利要求1所述基于vr的电子实验仿真系统，其特征在于：输出显示设备包括led指示灯和七段译码器。5.根据权利要求1所述基于vr的电子实验仿真系统，其特征在于：信号发生设备包括电位开关、点触、脉冲信号和接地形成回路。6.根据权利要求1至5任一项所述基于vr的电子实验仿真系统，其特征在于：虚拟元器件库采用面向对象的方法，将各类芯片的共有特征和方法归纳提取出来，抽象设计成一个芯片基类，然后将各种具体功能的芯片在通过继承的方式设计成专门的子类，子类继承基类的共有特征，同时在各自内部设计私有属性和方法。

技术总结
本发明提供了一种基于VR的电子实验仿真系统，在计算机上采用虚拟现实技术，利用计算机图形学建立虚拟实验仿真平台，构造出一个逼真的虚拟现实环境。一种基于VR的电子实验仿真系统，其特征在于：包括伪仿真电子实验箱、虚拟元器件库和虚拟仪器设备库；伪仿真电子实验箱包括用于进行电路设计的虚拟面包板、利用按钮元件设计且可变颜色的仿真模块构成的电源开关、用于提供电信号的信号发生设备、用于显示各种状态的信息模块的信息监测设备和输出显示设备；虚拟元器件库包括电子实验用到的各类集成电路芯片；虚拟设备库包含了虚拟实验所需的各种测试仪器，采用面向对象的设计方法。采用面向对象的设计方法。采用面向对象的设计方法。


技术研发人员：于玲 孙善宝 罗清彩 徐驰 谭强
受保护的技术使用者：济南浪潮高新科技投资发展有限公司
技术研发日：2020.08.28
技术公布日：2022/2/28