一种可视化虚拟数字电路系统的建立方法

专利名称：一种可视化虚拟数字电路系统的建立方法
技术领域：
本发明属于计算机技术领域，特别地涉及一种可视化虚拟数字电路系统的建立方法。
背景技术：
近年来，随着科学技术的飞速发展，虚拟实验室技术应运而生。虚拟实验室是将现有的各种实验室数字化和虚拟化，构建的开放式网络化的虚拟实验教学系统。虚拟实验台与真实的实验台类似，可供操作者自己动手配置、连接、调节和使用实验设备，构建实验并呈现实验结果。在学校的教学活动中，学生可以利用虚拟实验室来预习、回顾和设计实验，提高在实际实验中的动手能力与解决问题的能力；教师利用虚拟实验台和虚拟实验器材库中的器材自由搭建合理的实验或者实验案例，作为在课堂上教学呈现或者作为辅助学生理解实验呈现。利用虚拟实验室老师可以辅导学生实验，也可以帮助学生设计实验，以此来达到良好的沟通与提高实验能力。目前，对于电子电路类虚拟实验开发上，主要采用以下几种技术手段:I)基于flash或其他多媒体手段的虚拟实验设计采用flash技术或者其他多媒体技术手段，设计模拟真实实验箱操作界面，以丰富的多媒体交互手段，实现数字电路及电路分析实验模拟连线操作等过程。此类虚拟实验软件良好的模拟了数字电路及电路分析实验的操作过程，但由于局限于数据处理方面的问题，此类模拟软件对于模拟实验结果上存在一定的不足，缺乏良好的扩展性和应用性。2)基于第三方的电子设计类软件的虚拟实验实现通过对于第三方电子设计类软件的设计，如matlab,EffB (ELECTRONICSff0RKBENCHEDA,电子工作平台电子设计自动化)，Labview等，通过开发或设计手段的应用，模拟数字电子技术实验的结果，可以准确的反应数字电子技术的实验过程以及在理论上展示数字电子技术的输出结果，严谨的模拟数字电路及电路分析实验理论设计。但是，由于此类第三方软件的技术实现特点，在操作过程上和操作界面上与实际的数字电子技术实验存在着一定的差异，缺乏实际操作的真实感受，影响虚拟实验的教学效果。

发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种可视化虚拟数字电路系统的建立方法，通过采用对于虚拟实验操作可视化界面和操作过程的XML语义描述方法，应用多媒体技术手段，使实验操作者可以将实验界面和实验过程以XML文件的形式保存，实现对实验过程记录和复现的目的。为实现上述目的，本发明的技术方案为:一种可视化虚拟数字电路系统的建立方法，包括以下步骤:S10，在后台建立预设芯片库，以数字逻辑芯片作为设计单元，定义出若干个需要建立的数字逻辑芯片的输入和输出引脚之间的逻辑功能，并将定义的逻辑功能写入对应的可扩展的标记语言XML文件中；S20，在可视化虚拟界面设置与后台建立的预设芯片库中对应的数字逻辑芯片的芯片可视化描述单元，空芯片插槽区，输入控制开关区，逻辑灯显示区，电源输入和接地输入，其中所述芯片可视化描述单元通过芯片对应的芯片标识与基于XML文件存储的芯片库中的芯片进行关联，空芯片插槽区域设定坐标区域；S30，通过触发拖动事件将实验需要的数字逻辑芯片芯片的对应的芯片可视化描述单元拖入空芯片插槽区，再通过可视化连线描述将输入控制开关的端子连接到已拖入空芯片插槽区的芯片的输入端，将芯片的输出端与逻辑灯显示区的逻辑灯连接，同时后台采用XML数据格式记录当前芯片安插的数据以及连线的信息完成数字线路的建立；S40，给出相应的输入控制开关信号，触发数字电路的运算过程，具体进行以下循环计算，遍历连线记录的XML数据，提取出其中连接控制开关的数据，将其相应的控制开关状态转化为数据并将其数据提送到该连接线的另一控制点；然后，将所有遍历所有连接节点数据记录IO为IN的控制点，获取该控制点的数据并将其数据传递到连线的另一控制点；再次；遍历记录芯片安插的XML数据，根据数据记录访问芯片插槽的数据节点的数据，并将其保存，编写芯片的逻辑程序，将芯片插槽底座上的插孔的数据映射到插槽上的芯片的对应引脚上，根据各个芯片的不同功能进行相应的逻辑处理，芯片处理完逻辑后将其输出引脚的结果映射到相应的底座插孔上；最后，逻辑显示灯的控制口获取保存连线XML数据的相应记录为light的数据，之后将其数据提取出来以控制逻辑灯的显示。优选地，S30中所述的拖动事件的具体步骤为:在芯片可视化描述单元中，按下鼠标左键，选择需要的芯片，触发芯片拖动事件，将芯片可视化描述单元所对应的芯片标识存储于内存堆栈中；在芯片拖动过程中，保持鼠标左键一直为按下状态，芯片可视化描述单兀中选中的芯片将随着鼠标运动轨迹进行拖动，在鼠标拖动过程中，当鼠标中心点进入到空芯片插槽所对应的区域时，触发插槽验证事件，判定芯片引脚是否与空芯片插槽相匹配，调用相应的提示单元进行显示；鼠标左键弹起，系统自动检测当前芯片与插槽的匹配状态，如果芯片当前没有插槽匹配或与当前插槽不匹配，芯片可视化描述单元自动恢复回芯片存储区域，并在内存堆栈中删除对应的芯片标识；如果芯片与当前插槽匹配，程序获取当前插槽的标识，并在堆栈中调取芯片标在芯片库查找对应的芯片并读取芯片引脚的逻辑关系，赋值于对应插槽，并将插槽引脚、插槽芯片状态写入到XML文件中。优选地，S30中所述的可视化连线描述的具体步骤为:连线开始，当鼠标在实验区域内左键单击时，判定鼠标当前所在坐标状态，如果当前坐标状态属于芯片插槽引脚、开关插槽引脚或显示插槽引脚等保留区域时，触发连线起始事件，获取当前引脚坐标，并标识插槽状态，插入到内存堆栈中；当鼠标离开起始引脚坐标后，显示单元在起始点与当前鼠标所处坐标之间建立虚拟连线； 当鼠标在实验区域内单击，判定当前鼠标所在坐标状态，如果当前鼠标所在坐标为非系统保留区域，其中保留区域为芯片插槽引脚、开关插槽引脚或显示插槽引脚，触发连线中间点事件，获取当前坐标点的坐标，存储于内存堆栈中，与连线起始点状态构成连线序列关系；
鼠标单击，如果当前鼠标所在坐标为系统保留区域，获取当前引脚状态，判定输入、输出状态，并与起始引脚状态比对，如果同为输出、输入状态或输入与输出为同一插槽，将调用连线错误事件，以当前比对结果作为参数，调用错误提示方法，在界面上显示相应的错误信息，并删除内存堆栈中与当前连线相关的数据，当前连线回复初始状态；如果当前引脚状态与起始引脚状态不同，则触发连线终止事件，将当前插槽坐标和状态插入到内存堆栈中，与内存堆栈中其他数据构成连线序列关系，之后调取内存堆栈中与当前连线相关的数据，以二维数组的形式写入到存储当前实验界面数据的XML文件中，完成数据连线的存储。优选地，S40中所述循环计算的频率为每秒大于100次。优选地，在SlO后进一步包括S50，建立自定义芯片，自定义芯片的设置在系统自定义芯片区域完成，该区域配置有芯片的引脚数，芯片的电源与地的标识位，芯片的逻辑与引脚之间的关系等设置项，保存时将采用XML数据格式这些信息全部记录起来，并生成对应的芯片，芯片的样式采用系统提供的自定义芯片样式，并生成在芯片可视化描述单元中。优选地，在S40后进一步包括S60，协作性同步操作的建立，具体包括以下步骤:S601，问题提出当用户在虚拟实验操作过程中出现问题，用户点击，登录协助大厅，输入用户名和密码，调用相应的用户验证webservice,进行用户验证；当用户验证成功后，可以将虚拟实验过程中出现的问题以文字的形式进行描述，并调用问题发布webservice，将所遇到的问题相关信息存储于服务器端指定问题XML文件内；求助大厅交互界面单元将会以一定的时间间隔读取指定的问题XML文件，并将新的问题在求助大厅中显示，供其他用户响应；S602，文字交互当其他用户在求助大厅中看到该用户提出的问题，双击问题，触发回答问题事件，将帮助者的个人信息写入到服务器端制定的问题XML文件中，此时帮助者用户与求助者用户之间基于XML文件建立连接；求助者和帮助者可以通过聊天事件webservice向服务器端发送聊天文字信息，实现用户与用户之间的文字通信；S603，协作同步准备当求助问题通过文字交互方式不能解决时，求助者向帮助者发送协作同步请求，点击建立连接，触发求助事件，调用求助协作webservice将该问题相关信息，包括求助者信息、帮助者信息以及求助问题发送于服务器端，存储于问题XML文件中，同时将用户当前操作界面的XML文件上传于服务器中，将操作界面文件存储于服务器端的地址写入到问题XML文件中，并将自动将该求助事件编号发给给帮助者；帮助者在接收到求助编号后点击协作连接，输入协作编号，点击协作，将会触发协作事件，更改问题XML文件中的帮助者状态，并在对应的问题XML文件中读取求助者界面XML文件地址，下载到本地软件文件存储目录下，并调用通知可视化交互界面读取该XML文件，在交互界面上显示完成协作同步显示；S604，协作同步操作在完成协作同步准备过程后，点击开始协作同步，在初始化状态下，求助者为操作状态，可以对于虚拟实验操作界面进行操作，帮助者为观看状态，不能对虚拟实验界面进行操作；当处于操作状态的用户完成操作后，点击状态转换，可以将用户的操作状态和观看状态进行互换，求助者观看，帮助者操作；在整个协同操作过程中，虚拟实验软件将会通过服务器端webservice定时将处于操作状态的的虚拟实验操作界面上传到服务器协同请求所对应的文件中，处于观看状态的虚拟实验软件通过服务器端webservice定时读取与协作同步请求相对应的操作界面XML描述文件并在虚拟实验操作界面上，实现操作状态界面与观看状态界面的同步；S605，完成协作经过求助者与帮助者之间状态转换和协同操作，当求助者意识到求助问题已经解决或者是当前帮助者者无法解决问题后求助者可以断开当前连接，触发断开连接事件，设定问题XML文件中的相应标识，标志当前协作同步已经完成；并对于当前协同操作进行评价，当求助者评价一》已解决，删除问题XML文件中的对应求助事件，该求助问题完成；当求助者评价——))未解决，设定问题XML文件中当前求助问题状态为初始化状态，该求助问题将会重新进入求助大厅，等待进入下一协同过程。与现有技术相比，本发明的有益效果如下:(I)采用对于虚拟实验操作界面和操作过程的XML语义描述方法，应用多媒体技术手段，使实验操作者可以将实验界面和实验过程以文件的形式保存，实现对实验过程记录和复现的目的；(2)通过自定义芯片步骤的加入，用户可以根据使用需要自定义预设芯片库中缺少的芯片，提高了系统的扩展性；(3)通过协作性同步操作的建立，使得建立的可视化虚拟数字电路系统具有交互性，使得用户的实验水平可以得到更好的提高。


图1为本发明一实施例的可视化虚拟数字电路系统的建立方法的步骤流程图；图2为本发明实施例的前台各单元中的结构示意图；图3为本发明又一实施例的可视化虚拟数字电路系统的建立方法的步骤流程图；图4为本发明另一实施例的可视化虚拟数字电路系统的建立方法的步骤流程图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。参考图1，所示为本发明一实施例的可视化虚拟数字电路系统的建立方法的步骤流程图，其包括以下步骤:S10，在后台建立预设芯片库，以数字逻辑芯片作为设计单元，定义出若干个需要建立的数字逻辑芯片的输入和输出引脚之间的逻辑功能，并将定义的逻辑功能写入对应的可扩展的标记语言(Extensible Markup Language, XML)文件中；
以建立数字逻辑芯片74LS00为例进行说明，74LS00为4单元而输入与非门，在芯片逻辑单元的建立上，以XML文件的形式，建立基于74LS00各个引脚的节点，并在节点中描述74LS00各个引脚的状态信息，如引脚编号、引脚输入输出状态、引脚与其他引脚的逻辑
关系等。S20，在前台设置与后台建立的预设芯片库中对应的数字逻辑芯片的芯片可视化描述单元，空芯片插槽区，输入控制开关区，逻辑灯显示区，电源输入和接地输入，其中所述芯片可视化描述单元通过芯片对应的芯片标识与基于XML文件存储的芯片库中的芯片进行关联，空芯片插槽区域设定坐标区域；芯片可视化描述单元包括了预设芯片库中所有的建立芯片的图标，例如，上一步骤中设置的74LS00芯片将以图标的形式在芯片可视化描述单元中显示，并有代表其型号唯一标示字符对芯片进行标示，例如74LS00的唯一标示字符即为“74LS00”，用户看到其标示字符即知道其逻辑功能，在实验中可以进行很好的芯片选择。在一具体应用实例中，空芯片插槽区以分布着A I共九个区为例，其中A到F为14引脚芯片区，G到I区为16引脚芯片区。在其他的应用实例中，将空芯片插槽区中插槽区设置在一个以上即可，具体数目及排列根据在具体实例中可进行调整。通过设置多个插槽区使得在具体的实验过程中，可进行由多个数字逻辑芯片组成的虚拟数字电路的设计，提升了系统的扩展性。输入控制开关的即为可控制输入为“O”或“I”电平的逻辑开关，逻辑灯显示区即为输出为“O”或“I”电平的逻辑显示灯，在具体应用实例中，可以设置输出为“I”显示灯亮，输出“O”显示灯灭。当然也可以设置成输出电平不同显示为不同的颜色，例如“I”为红，“O”为绿。S30，通过触发拖动事件将实验需要的数字逻辑芯片芯片的对应的芯片可视化描述单元拖入空芯片插槽区，再通过可视化连线描述将输入控制开关的端子连接到已拖入空芯片插槽区的芯片的输入端，将芯片的输出端与逻辑灯显示区的逻辑灯连接，同时后台采用XML数据格式记录当前芯片安插的数据以及连线的信息完成数字线路的建立。在具体应用实例中，拖动事件的具体步骤为:在芯片可视化描述单元中，按下鼠标左键，选择需要的芯片，触发芯片拖动事件，将芯片可视化描述单元所对应的芯片标识存储于内存堆栈中；在芯片拖动过程中，保持鼠标左键一直为按下状态，芯片可视化描述单元中选中的芯片将随着鼠标运动轨迹进行拖动，在鼠标拖动过程中，当鼠标中心点进入到空芯片插槽所对应的区域时，触发插槽验证事件，判定芯片引脚是否与空芯片插槽相匹配，调用相应的提示单元进行显示；鼠标左键弹起，系统自动检测当前芯片与插槽的匹配状态，如果芯片当前没有插槽匹配或与当前插槽不匹配，芯片可视化描述单元自动恢复回芯片存储区域，并在内存堆栈中删除对应的芯片标识；如果芯片与当前插槽匹配，程序获取当前插槽的标识，并在堆栈中调取芯片标在芯片库查找对应的芯片并读取芯片引脚的逻辑关系，赋值于对应插槽，并将插槽引脚、插槽芯片状态写入到XML文件中。可视化连线描述的具体步骤为:连线开始，当鼠标在实验区域内左键单击时，判定鼠标当前所在坐标状态，如果当前坐标状态属于芯片插槽引脚、开关插槽引脚或显示插槽引脚等保留区域时，触发连线起始事件，获取当前引脚坐标，并标识插槽状态，插入到内存堆栈中；当鼠标离开起始引脚坐标后，显示单元在起始点与当前鼠标所处坐标之间建立虚拟连线；当鼠标在实验区域内单击，判定当前鼠标所在坐标状态，如果当前鼠标所在坐标为非系统保留区域，其中保留区域为芯片插槽引脚、开关插槽引脚或显示插槽引脚，触发连线中间点事件，获取当前坐标点的坐标，存储于内存堆栈中，与连线起始点状态构成连线序列关系；鼠标单击，如果当前鼠标所在坐标为系统保留区域，获取当前引脚状态，判定输入、输出状态，并与起始引脚状态比对，如果同为输出、输入状态或输入与输出为同一插槽，将调用连线错误事件，以当前比对结果作为参数，调用错误提示方法，在界面上显示相应的错误信息，并删除内存堆栈中与当前连线相关的数据，当前连线回复初始状态；如果当前引脚状态与起始引脚状态不同，则触发连线终止事件，将当前插槽坐标和状态插入到内存堆栈中，与内存堆栈中其他数据构成连线序列关系，之后调取内存堆栈中与当前连线相关的数据，以二维数组的形式写入到存储当前实验界面数据的XML文件中，完成数据连线的存储。以此独特的结构，利用数据的点特性和连线的线段特性，可以添加连接线，可以修改连接线，更可以删除连接线。这样为其实验台界面保持其灵活性提供了方便。可以动态的勾勒线段，同时在需要时修改线段的属性让其和实验台界面的总体布局保持和谐。参考图2显示为芯片可视化描述单元，空芯片插槽区，输入控制开关区，逻辑灯显示区，电源输入和接地输入的结构示意图，例如以芯片A为14脚芯片，芯片A为16脚芯片，插槽区C为14脚芯片插槽区，插槽区D为16脚芯片插槽区为例进行说明。如果拖动芯片A放到插槽区C中芯片拖放将成功完成，拖动芯片B放到插槽区D中芯片拖放也将成功完成。如果插槽区C有芯片将提示错误“芯片插槽上已有芯片”，如果将芯片A放到插槽区D中将提示错误“14引脚芯片不能放在16引脚的插槽上”，将芯片B放到插槽区C中将提示错误“16引脚芯片不能放在14引脚的插槽上”。通过拖动事件可将需要的芯片拖动至合适的插槽区，再通过可视化连线描述将需要连接的输入引脚与输入控制开关区的输入开关连接，将需要连接的输出引脚与输出逻辑灯显示区的输出逻辑灯连接，将电源输入引脚接电源输入，接地引脚接接地输入，同时后台采用XML数据格式记录当前芯片安插的数据以及连线的信息完成数字线路的建立。S40，给出相应的输入控制开关信号，触发数字电路的运算过程，具体进行以下循环计算，遍历连线记录的XML数据，提取出其中连接控制开关的数据，将其相应的控制开关状态转化为数据并将其数据提送到该连接线的另一控制点；然后，将所有遍历所有连接节点数据记录IO为IN的控制点，获取该控制点的数据并将其数据传递到连线的另一控制点；再次；遍历记录芯片安插的XML数据，根据数据记录访问芯片插槽的数据节点的数据，并将其保存，编写芯片的逻辑程序，将芯片插槽底座上的插孔的数据映射到插槽上的芯片的对应引脚上，根据各个芯片的不同功能进行相应的逻辑处理，芯片处理完逻辑后将其输出引脚的结果映射到相应的底座插孔上；最后，逻辑显示灯的控制口获取保存连线XML数据的相应记录为light的数据，之后将其数据提取出来以控制逻辑灯的显示。其中，在具体应用实例中，循环计算的频率为每秒大于100次。这样既保证了数据的实时性，也给建立带来了便利。比如:如果开关状态发生了变化，那么数据结果会马上反映出来，以显示开关状态发生了变化；如果实验者删除了实验的芯片或者实验的连接线，那么数据的结果也会相应的该变。这样即在保证实时性的同时，也保证了实验的仿真性，让实验者感受到实验的实时和真实实验的感觉。通过以上技术方案，采用对于虚拟实验操作界面和操作过程的XML语义描述方法，应用多媒体技术手段，使实验操作者可以将实验界面和实验过程以文件的形式保存，实现对实验过程记录和复现的目的。参考图3，所示为本发明又一实施例的可视化虚拟数字电路系统的建立方法的步骤流程图，在上一实施例的基础上，本实施例中在步骤SlO后面进一步增加S50，建立自定义芯片。自定义芯片的设置在系统自定义芯片区域完成，该区域配置有芯片的引脚数，芯片的电源与地的标识位，芯片的逻辑与引脚之间的关系等设置项，保存时将采用XML数据格式这些信息全部记录起来，并生成对应的芯片，芯片的样式采用系统提供的自定义芯片样式，并生成在芯片可视化描述单元中。例如其中一具体应用实例中，提供了两种类型的实验芯片，14引脚和16引脚类型芯片的自定义。使用者首先需要选择自己设计的是14引脚还是16引脚的芯片，根据使用者选择的芯片类型进行相应的基本设置，大大简化了使用者的操作，也为引导使用者完成芯片设计提供了方便。接下来需要设计引脚属性区设置芯片的引脚属性，在上一步的选择芯片类型后，一些相应基本的引脚属性已经选者好了，现在只需选者要用到的相应引脚的属性，如果不选即默认为NULL(为空)，可以只选者需要用到的引脚属性。芯片的引脚属性分为四种，IN\0UT和VCC\GND，在上一步中已经设置好了 VCC\GND。各种属性分别表示为，IN为代表芯片的输入端，OUT代表芯片的输出端，VCC代表芯片的电源端，GND代表芯片的接地端。在设置完芯片属性后，可以按照芯片属性设计芯片的逻辑表达式。在自定义芯片窗口的右边区域有个功能模块为“自定义芯片引脚逻辑”。在“自定义芯片引脚逻辑”中又分为两块区域，逻辑与功能和逻辑或功能区域；在逻辑与区域设计的是芯片的各引脚的与逻辑，在逻辑或区域设计的是芯片的各引脚的或逻辑。在这两个区域，可以填写两个逻辑表达式，这样设计主要是考虑以可以满足绝大多数的芯片设计需要之后减小软件的开发周期。在表达式的左边输入属性为IN的引脚序号，各个表达式可以留空，也可以整个表达式全部留空，空的地方软件会根据是逻辑与还是逻辑或表达式来进行相应的逻辑处理，但是不能输入属性为VCC\GND的引脚序号；在表达式的右边需要输入属性为OUT的芯片引脚序号。最后软件会根据芯片的类型、芯片引脚类型和芯片的定义逻辑来生成自定义芯片的完整逻辑表达式，当然这一步是由软件来完成的，使用者只需要设置好相应的属性即可。在自定义芯片窗口底部有三个按钮，分别为:删除、清空和添加带实验台。当在窗口中点击“删除”按钮时，需要先选中按钮类型，然后软件会判断虚拟实验系统是否有相应类型的自定义芯片，如果虚拟实验系统有相应类型的芯片，那将清除虚拟实验系统上的相应的芯片。“清空”按钮主要用于将当前填入自定义设计芯片窗中的各种数据清空，以方便设计者重新设计，因为要清空自定义芯片窗口中的数据，所以此功能慎用，以免丢失已经设计好的数据。“添加到实验台”按钮用于完成将设计好的芯片添加到虚拟实验系统上，当自定义芯片添加到虚拟实验系统上之后，使用者就可以如同操作软件芯片库中的芯片一样来操作自定义芯片，此时的自定义芯片跟预设芯片库中的芯片一样，只是芯片的逻辑是使用者自己定义的，芯片执行逻辑时将按照使用者自己定义的芯片逻辑进行逻辑处理。通过自定义芯片步骤的加入，用户可以根据使用需要自定义预设芯片库中缺少的芯片，提闻了系统的扩展性。参考图4，所示为本发明另一实施例的可视化虚拟数字电路系统的建立方法的步骤流程图，在实施例基础上，S40后进一步包括S60，协作性同步操作的建立，具体包括以下步骤:S601，问题提出当用户在虚拟实验操作过程中出现问题，用户点击，登录协助大厅，输入用户名和密码，调用相应的用户验证webservice,进行用户验证；当用户验证成功后，可以将虚拟实验过程中出现的问题以文字的形式进行描述，并调用问题发布webservice，将所遇到的问题相关信息存储于服务器端指定问题XML文件内；求助大厅交互界面单元将会以一定的时间间隔读取指定的问题XML文件，并将新的问题在求助大厅中显示，供其他用户响应；S602，文字交互当其他用户在求助大厅中看到该用户提出的问题，双击问题，触发回答问题事件，将帮助者的个人信息写入到服务器端制定的问题XML文件中，此时帮助者用户与求助者用户之间基于XML文件建立连接；求助者和帮助者可以通过聊天事件webservice向服务器端发送聊天文字信息，实现用户与用户之间的文字通信；S603，协作同步准备当求助问题通过文字交互方式不能解决时，求助者向帮助者发送协作同步请求，点击建立连接，触发求助事件，调用求助协作webservice将该问题相关信息，包括求助者信息、帮助者信息以及求助问题发送于服务器端，存储于问题XML文件中，同时将用户当前操作界面的XML文件上传于服务器中，将操作界面文件存储于服务器端的地址写入到问题XML文件中，并将自动将该求助事件编号发给给帮助者；帮助者在接收到求助编号后点击协作连接，输入协作编号，点击协作，将会触发协作事件，更改问题XML文件中的帮助者状态，并在对应的问题XML文件中读取求助者界面XML文件地址，下载到本地软件文件存储目录下，并调用通知可视化交互界面读取该XML文件，在交互界面上显示完成协作同步显示；S604，协作同步操作在完成协作同步准备过程后，点击开始协作同步，在初始化状态下，求助者为操作状态，可以对于虚拟实验操作界面进行操作，帮助者为观看状态，不能对虚拟实验界面进行操作；当处于操作状态的用户完成操作后，点击状态转换，可以将用户的操作状态和观看状态进行互换，求助者观看，帮助者操作；在整个协同操作过程中，虚拟实验软件将会通过服务器端webservice定时将处于操作状态的的虚拟实验操作界面上传到服务器协同请求所对应的文件中，处于观看状态的虚拟实验软件通过服务器端webservice定时读取与协作同步请求相对应的操作界面XML描述文件并在虚拟实验操作界面上，实现操作状态界面与观看状态界面的同步；S605，完成协作经过求助者与帮助者之间状态转换和协同操作，当求助者意识到求助问题已经解决或者是当前帮助者者无法解决问题后求助者可以断开当前连接，触发断开连接事件，设定问题XML文件中的相应标识，标志当前协作同步已经完成；并对于当前协同操作进行评价。当求助者评价一》已解决，删除问题XML文件中的对应求助事件，该求助问题完成；当求助者评价——》未解决，设定问题XML文件中当前求助问题状态为初始化状态，该求助问题将会重新进入求助大厅，等待进入下一协同过程。当然，本领域内的技术人员应该可以立即，此步骤也可在实施例2的基础上进行添加。通过协作性同步操作的建立，使得建立的可视化虚拟数字电路系统具有交互性，使得用户的实验水平可以得到更好的提高。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种可视化虚拟数字电路系统的建立方法，其特征在于，包括以下步骤: S10，在后台建立预设芯片库，以数字逻辑芯片作为设计单元，定义出若干个需要建立的数字逻辑芯片的输入和输出引脚之间的逻辑功能，并将定义的逻辑功能写入对应的可扩展的标记语言XML文件中； S20，在可视化虚拟界面设置与后台建立的预设芯片库中对应的数字逻辑芯片的芯片可视化描述单元，空芯片插槽区，输入控制开关区，逻辑灯显示区，电源输入和接地输入，其中所述芯片可视化描述单元通过芯片对应的芯片标识与基于XML文件存储的芯片库中的芯片进行关联，空芯片插槽区域设定坐标区域； S30，通过触发拖动事件将实验需要的数字逻辑芯片芯片的对应的芯片可视化描述单元拖入空芯片插槽区，再通过可视化连线描述将输入控制开关的端子连接到已拖入空芯片插槽区的芯片的输入端，将芯片的输出端与逻辑灯显示区的逻辑灯连接，同时后台采用XML数据格式记录当前芯片安插的数据以及连线的信息完成数字线路的建立； S40，给出相应的输入控制开关信号，触发数字电路的运算过程，具体进行以下循环计算，遍历连线记录的XML数据，提取出其中连接控制开关的数据，将其相应的控制开关状态转化为数据并将其数据提送到该连接线的另一控制点；然后，将所有遍历所有连接节点数据记录IO为IN的控制点，获取该控制点的数据并将其数据传递到连线的另一控制点；再次；遍历记录芯片安插的XML数据，根据数据记录访问芯片插槽的数据节点的数据，并将其保存，编写芯片的逻辑程序，将芯片插槽底座上的插孔的数据映射到插槽上的芯片的对应引脚上，根据各个芯片的不同功能进行相应的逻辑处理，芯片处理完逻辑后将其输出引脚的结果映射到相应的底座插孔上；最后，逻辑显示灯的控制口获取保存连线XML数据的相应记录为light的数据，之后将其数据提取出来以控制逻辑灯的显示。
2.根据权利要求1所述的可视化虚拟数字电路系统的建立方法，其特征在于，S30中所述的拖动事件的具体步骤为: 在芯片可视化描述单元中，按下鼠标左键，选择需要的芯片，触发芯片拖动事件，将芯片可视化描述单元所对应的芯片标识存储于内存堆栈中； 在芯片拖动过程中，保持鼠标左键一直为按下状态，芯片可视化描述单兀中选中的芯片将随着鼠标运动轨迹进行拖动，在鼠标拖动过程中，当鼠标中心点进入到空芯片插槽所对应的区域时，触发插槽验证事件，判定芯片引脚是否与空芯片插槽相匹配，调用相应的提示单元进行显示； 鼠标左键弹起，系统自动检测当前芯片与插槽的匹配状态，如果芯片当前没有插槽匹配或与当前插槽不匹配，芯片可视化描述单元自动恢复回芯片存储区域，并在内存堆栈中删除对应的芯片标识；如果芯片与当前插槽匹配，程序获取当前插槽的标识，并在堆栈中调取芯片标在芯片库查找对应的芯片并读取芯片引脚的逻辑关系，赋值于对应插槽，并将插槽引脚、插槽芯片状态写入到XML文件中。
3.根据权利要求1所述的可视化虚拟数字电路系统的建立方法，其特征在于，S30中所述的可视化连线描述的具体步骤为: 连线开始，当鼠标在实验区域内左键单击时，判定鼠标当前所在坐标状态，如果当前坐标状态属于芯片插槽引脚、开关插槽引脚或显示插槽引脚等保留区域时，触发连线起始事件，获取当前引脚坐标，并标识插槽状态，插入到内存堆栈中；当鼠标离开起始引脚坐标后，显示单元在起始点与当前鼠标所处坐标之间建立虚拟连线； 当鼠标在实验区域内单击，判定当前鼠标所在坐标状态，如果当前鼠标所在坐标为非系统保留区域，其中保留区域为芯片插槽引脚、开关插槽引脚或显示插槽引脚，触发连线中间点事件，获取当前坐标点的坐标，存储于内存堆栈中，与连线起始点状态构成连线序列关系; 鼠标单击，如果当前鼠标所在坐标为系统保留区域，获取当前引脚状态，判定输入、输出状态，并与起始引脚状态比对，如果同为输出、输入状态或输入与输出为同一插槽，将调用连线错误事件，以当前比对结果作为参数，调用错误提示方法，在界面上显示相应的错误信息，并删除内存堆栈中与当前连线相关的数据，当前连线回复初始状态；如果当前引脚状态与起始引脚状态不同，则触发连线终止事件，将当前插槽坐标和状态插入到内存堆栈中，与内存堆栈中其他数据构成连线序列关系，之后调取内存堆栈中与当前连线相关的数据，以二维数组的形式写入到存储当前实验界面数据的XML文件中，完成数据连线的存储。
4.根据权利要求1至3任一所述的可视化虚拟数字电路系统的建立方法，其特征在于，S40中所述循环计算的频率为每秒大于100次。
5.根据权利要求1至3任一所述 的可视化虚拟数字电路系统的建立方法，其特征在于，在SlO后进一步包括S50，建立自定义芯片，自定义芯片的设置在系统自定义芯片区域完成，该区域配置有芯片的引脚数，芯片的电源与地的标识位，芯片的逻辑与引脚之间的关系等设置项，保存时将采用XML数据格式这些信息全部记录起来，并生成对应的芯片，芯片的样式采用系统提供的自定义芯片样式，并生成在芯片可视化描述单元中。
6.根据权利要求1所述的可视化虚拟数字电路系统的建立方法，其特征在于，在S40后进一步包括S60，协作性同步操作的建立，具体包括以下步骤: S601，问题提出 当用户在虚拟实验操作过程中出现问题，用户点击，登录协助大厅，输入用户名和密码，调用相应的用户验证webservice,进行用户验证；当用户验证成功后，可以将虚拟实验过程中出现的问题以文字的形式进行描述，并调用问题发布webservice，将所遇到的问题相关信息存储于服务器端指定问题XML文件内；求助大厅交互界面单元将会以一定的时间间隔读取指定的问题XML文件，并将新的问题在求助大厅中显示，供其他用户响应； S602，文字交互 当其他用户在求助大厅中看到该用户提出的问题，双击问题，触发回答问题事件，将帮助者的个人信息写入到服务器端制定的问题XML文件中，此时帮助者用户与求助者用户之间基于XML文件建立连接；求助者和帮助者可以通过聊天事件webservice向服务器端发送聊天文字信息，实现用户与用户之间的文字通信； S603，协作同步准备 当求助问题通过文字交互方式不能解决时，求助者向帮助者发送协作同步请求，点击建立连接，触发求助事件，调用求助协作webservice将该问题相关信息，包括求助者信息、帮助者信息以及求助问题发送于服务器端，存储于问题XML文件中，同时将用户当前操作界面的XML文件上传于服务器中，将操作界面文件存储于服务器端的地址写入到问题XML文件中，并将自动将该求助事件编号发给给帮助者；帮助者在接收到求助编号后点击协作连接，输入协作编号，点击协作，将会触发协作事件，更改问题XML文件中的帮助者状态，并在对应的问题XML文件中读取求助者界面XML文件地址，下载到本地软件文件存储目录下，并调用通知可视化交互界面读取该XML文件，在交互界面上显示完成协作同步显示； S604，协作同步操作 在完成协作同步准备过程后，点击开始协作同步，在初始化状态下，求助者为操作状态，可以对于虚拟实验操作界面进行操作，帮助者为观看状态，不能对虚拟实验界面进行操作；当处于操作状态的用户完成操作后，点击状态转换，可以将用户的操作状态和观看状态进行互换，求助者观看，帮助者操作；在整个协同操作过程中，虚拟实验软件将会通过服务器端webservice定时将处于操作状态的的虚拟实验操作界面上传到服务器协同请求所对应的文件中，处于观看状态的虚拟实验软件通过服务器端webservice定时读取与协作同步请求相对应的操作界面XML描述文件并在虚拟实验操作界面上，实现操作状态界面与观看状态界面的同步； S605，完成协作 经过求助者与帮助者之间状态转换和协同操作，当求助者意识到求助问题已经解决或者是当前帮助者者无法解决问题后求助者可以断开当前连接，触发断开连接事件，设定问题XML文件中的相应标识，标志当前协作同步已经完成；并对于当前协同操作进行评价，当求助者评价一一》已解决，删除问题XML文件中的对应求助事件，该求助问题完成；当求助者评价——))未解决，设定问题XML文件中当前求助问题状态为初始化状态，该求助问题将会重新进入求助大厅， 等待进入下一协同过程。
全文摘要
本发明实施例公开了一种可视化虚拟数字电路系统的建立方法，包括以下步骤S10，在后台建立预设芯片库，以数字逻辑芯片作为设计单元；S20，在前台设置与后台建立的预设芯片库中对应的数字逻辑芯片的芯片可视化描述单元，空芯片插槽区，输入控制开关区，逻辑灯显示区，电源输入和接地输入；S30，通过触发拖动事件和可视化连线描述建立数字线路；S40，给出相应的输入控制开关信号，触发数字电路的运算过程。本发明通过采用对于虚拟实验操作界面和操作过程的XML语义描述方法，应用多媒体技术手段，使实验操作者可以将实验界面和实验过程以XML文件的形式保存，实现对实验过程记录和复现的目的。
文档编号G09B19/00GK103150941SQ201310125580
公开日2013年6月12日 申请日期2013年4月10日 优先权日2013年4月10日
发明者李亮, 刘王杰, 苟秋林 申请人:浙江传媒学院