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        基于LabVIEW的實驗系統(tǒng)設(shè)計

        2015-07-12 17:38:24仲志燕
        鎮(zhèn)江高專學(xué)報 2015年1期
        關(guān)鍵詞:用戶名控件編碼器

        仲志燕

        (鎮(zhèn)江高等??茖W(xué)校 電子與信息工程系,江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

        基于LabVIEW的實驗系統(tǒng)設(shè)計

        仲志燕

        (鎮(zhèn)江高等專科學(xué)校 電子與信息工程系,江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

        提出構(gòu)建遠程實驗室的概念,采用B/S結(jié)構(gòu)設(shè)計,利用LabVIEW 8.6和Microsoft Office Access 2007開發(fā)該實驗系統(tǒng)。運用LabVIEW編程語言,建立友好的人機界面,實現(xiàn)注冊、登錄,虛擬實驗,資源鏈接等功能,實現(xiàn)在局域網(wǎng)內(nèi)信息的動態(tài)、交互的管理,并為培養(yǎng)學(xué)生自主性學(xué)習(xí)提供一種有效的實現(xiàn)方案。

        遠程實驗;LabVIEW;數(shù)據(jù)庫

        虛擬教學(xué)模式突破了時間和空間的局限,學(xué)習(xí)者可以在任何時間、任何地點學(xué)習(xí),教與學(xué)更加靈活。虛擬實驗室的誕生彌補了傳統(tǒng)實驗室的缺陷,使遠程教育中的實驗教學(xué)成為可能。

        1 系統(tǒng)運行模式

        本系統(tǒng)采用B/S(瀏覽器/服務(wù)器)的運行模式。用戶可通過瀏覽器訪問服務(wù)器上的虛擬實驗室。

        B/S模式以Web為中心,采用TCP/IP技術(shù),以HTTP為傳輸協(xié)議,客戶端通過瀏覽器訪問Web及與其相連的后臺數(shù)據(jù)庫[1]。與C/S模式相比,B/S模式簡化了客戶端軟件,客戶端只需安裝瀏覽器,用戶就可以訪問虛擬實驗室,不存在客戶端程序的開發(fā)與維護問題[2]。圖1為B/S模式的三層結(jié)構(gòu)。

        圖1 B/S模式的三層結(jié)構(gòu)

        2 客戶端總體結(jié)構(gòu)

        首先分析并確定目標(biāo)系統(tǒng)的實施方案,畫出系統(tǒng)流程圖,分別列出系統(tǒng)組成的物理元素。從較抽象的層次上對比分析軟件結(jié)構(gòu),從中挑選成本最低、結(jié)構(gòu)最合理的方案。虛擬實驗室實現(xiàn)遠程功能,學(xué)習(xí)者通過網(wǎng)絡(luò)進入系統(tǒng)界面,以用戶身份登錄后進入實驗系統(tǒng)進行實驗。系統(tǒng)流程圖如圖2所示。

        圖2 客戶端總體結(jié)構(gòu)

        3 服務(wù)器端的實現(xiàn)

        3.1創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫

        數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建[3]選用Microsoft Office Access 2007,新建1個空白數(shù)據(jù)庫存放用戶信息。數(shù)據(jù)庫表中的字段為用戶名和密碼,數(shù)據(jù)類型為文本形式,用戶名設(shè)置為唯一性。

        3.2設(shè)置ODBC數(shù)據(jù)源管理器

        ODBC(Open Data Base Connectivity)開放數(shù)據(jù)庫互連是Microsoft提出的數(shù)據(jù)庫訪問接口標(biāo)準(zhǔn),它不但可以創(chuàng)建具有訪問任何數(shù)據(jù)庫權(quán)限的應(yīng)用程序,還可以訪問任何一個裝有ODBC驅(qū)動程序的數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。其管理器(Administrator)負(fù)責(zé)安裝驅(qū)動程序,幫助程序員跟蹤ODBC的函數(shù)調(diào)用,并進行數(shù)據(jù)源的管理。利用ODBC可以統(tǒng)一處理FoxPro,Access或Oracle數(shù)據(jù)庫。應(yīng)用程序要訪問數(shù)據(jù)庫時,首先,采用ODBC管理器注冊1個數(shù)據(jù)源,然后,管理器根據(jù)數(shù)據(jù)源提供的信息,如數(shù)據(jù)庫位置、數(shù)據(jù)庫類型、ODBC驅(qū)動程序等,建立ODBC與數(shù)據(jù)庫之間的聯(lián)系。

        ODBC驅(qū)動程序創(chuàng)建1個數(shù)據(jù)庫后還須創(chuàng)建1個DSN(Data Source Name),因為DSN為ODBC定義了一個確定的數(shù)據(jù)庫和ODBC驅(qū)動程序。

        3.3連接LabVIEW與數(shù)據(jù)庫

        本實驗系統(tǒng)采用LabSQL工具包作為LabVIEW與數(shù)據(jù)庫的接口。LabSQL工具包有許多優(yōu)點:多數(shù)據(jù)庫、跨平臺,并且免費。LabSQL支持任何Windows操作系統(tǒng)中基于ODBC的數(shù)據(jù)庫,通過Microsoft ADO以及SQL語言來完成數(shù)據(jù)庫訪問,把復(fù)雜底層ADO及SQL操作封裝成一系列的LabSQL VI。利用LabSQL可以訪問大部分?jǐn)?shù)據(jù)庫,進行各種查詢,對記錄執(zhí)行各種操作。僅需通過簡單的編程就可以在LabVIEW中實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫訪問。

        4 客戶端的實現(xiàn)

        虛擬實驗系統(tǒng)[4]具有注冊與登錄管理、選擇實驗、實驗預(yù)習(xí)、虛擬實驗、相關(guān)資源鏈接等功能。

        4.1注冊、登錄模塊設(shè)計

        注冊模塊主要實現(xiàn)用戶的注冊功能[5]。用戶注冊成為合法用戶后就可以登錄虛擬實驗室。若用戶兩次輸入的密碼不一致,系統(tǒng)會彈出“兩次輸入的密碼不一致,請重新輸入!”,如果一致,則直接將用戶名與密碼插入相應(yīng)的Access表,通過Access數(shù)據(jù)庫表格主鍵唯一性判斷用戶名是否注冊過,如果用戶名已存在,那么系統(tǒng)會彈出對話框,顯示“用戶名已存在,請重新輸入!”,否則,系統(tǒng)提示“注冊成功”。

        設(shè)計時,將“用戶信息vi”編輯成子vi備用。在前面板右上角的圖標(biāo)處右擊,選擇編輯圖標(biāo),在彈出的對話框中即可編輯;選擇顯示連線板,在連線板上右擊,選擇接線板,選擇有2個輸入端、1個輸出端的模式,將用戶名和密碼作為2個輸入,然后,將控件和接線板的小方格一一對應(yīng)。

        在前面板創(chuàng)建3個字符串輸入控件,用于輸入用戶名、密碼和確認(rèn)密碼,其中用于輸入密碼的字符串輸入控件的顯示方式為“密碼顯示”。使用條件結(jié)構(gòu)控制程序運行,調(diào)用“用戶信息子vi”,將輸入的用戶名和密碼寫入Access表進行判斷,用戶名具有唯一性,當(dāng)顯示“兩次密碼輸入一致”時,說明用戶名已存在,否則,即可進行注冊。

        登錄模塊的設(shè)計思路與注冊模塊類似,用戶在登錄界面輸入正確的用戶名和密碼,打開實驗選擇界面。若輸入的用戶名錯誤,系統(tǒng)會提示“用戶名不存在”。若輸入的用戶名正確,密碼錯誤,系統(tǒng)會彈出“用戶名和密碼不匹配”。

        4.2虛擬實驗?zāi)K設(shè)計

        用戶登錄實驗系統(tǒng)后,進入實驗選擇界面,可以根據(jù)自己的需要選擇實驗。虛擬實驗室系統(tǒng)通過軟件設(shè)計開發(fā)了一系列的虛擬實驗內(nèi)容,全真模擬實驗過程,以交互式實現(xiàn)實驗教學(xué)。以3-8線編碼器(圖3)和3-8線優(yōu)先編碼器(圖4)為例,邏輯電路的一般分析方法是,根據(jù)編碼器的功能列出邏輯真值表,從真值表得出邏輯表達式,并化簡為最簡“與”、“或”式,最后,畫出邏輯圖。而虛擬實驗中,只需點擊不同的開關(guān),就會輸出對應(yīng)的編碼。例如,點擊I5的開關(guān)控件,輸出“101”,同時,Y2和Y0指示燈亮。當(dāng)出現(xiàn)多路輸入有效時,3-8線編碼器的輸出編碼會顯示不正確,而3-8線優(yōu)先編碼器則通過優(yōu)先原則解決了這個問題。

        根據(jù)3-8線編碼器的輸入、輸出變量,可以分別創(chuàng)建不同的布爾控件。這里用“垂直搖桿開關(guān)”作為編碼輸入,用數(shù)值顯示控件顯示編碼輸出。需要注意的是,數(shù)字電路中用“0”和“1”表示邏輯狀態(tài)和數(shù)量大小,所以需要將布爾值轉(zhuǎn)換為二進制代碼。這時,需要用到“布爾值至(0,1)轉(zhuǎn)換”,這個vi可在后面板的布爾選板中找到。

        此外,還需要設(shè)計界面的切換程序,主要用來將2個VI鏈接起來,使用特定控件和調(diào)用屬性節(jié)點來關(guān)閉上一個VI,并打開下一個VI。用戶還可以輸入某些內(nèi)容來改變要打開的VI。最后,將程序在Web上發(fā)布,通過網(wǎng)頁可在服務(wù)器本地控制和顯示VI。

        5 結(jié)束語

        基于LabVIEW的遠程實驗系統(tǒng)操作簡單,用戶界面良好[6]。注釋明了,按鈕清晰,色彩均勻和諧,便于用戶使用。在虛擬實驗室,學(xué)生可以自主選擇實驗時間和內(nèi)容,即使偶爾出錯也無所謂,興趣更濃了,好奇心更強了,積極性更高了。

        圖3 3-8線編碼器

        圖4 3-8線優(yōu)先編碼器

        [1] 劉君華.基于LabVIEW 的虛擬儀器設(shè)計[M].北京:電子工業(yè)出版社,2003:45-60.

        [2] 杜玉玲,文西芹.基于B/S模式的遠程虛擬實驗室的開發(fā)[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2004,2(14):1-4.

        [3] 崔再惠. Access數(shù)據(jù)庫與SQL Sever數(shù)據(jù)庫主要功能的比較[J].鞍山師范學(xué)院學(xué)報,2009,11(6):1-2.

        [4] 雷紅偉,薛兵,馮長江.現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)實驗?zāi)J窖芯颗c實踐[J].實驗室研究與探索,2001,20(2):60-62.

        [5] 黃慕雄.高校教學(xué)型虛擬實驗室建設(shè)的現(xiàn)狀與建議[J].電化教育研究,2005,2(9):13-17.

        [6] 王歡.基于LabVIEW的數(shù)字電路虛擬實驗室[J].晉城職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2009,2(6):1-3.

        〔責(zé)任編輯: 盧 蕊〕

        DesignofexperimentsystembasedonLabVIEW

        ZHONG Zhi-yan

        (Electron and Information Department, Zhenjiang College, Zhenjiang 212003, China)

        This thesis puts forward the concept of remote laboratory construction,using B/S structure design to develop the experimental system with Lab VIEW 8.6 and Microsoft Office Access 2007. A friendly man-machine interface is established by LabVIEW programming language to implement the registration login management, conduct experiments, resource links and other functions and achieve a dynamic, interactive information management within the LAN. This thesis provides an effective implementation scheme for the cultivation of students' autonomous learning.

        remote experiment; LabVIEW; database

        2014-09-20

        江蘇省“青藍工程”資助(蘇教師〔2012〕39號);江蘇省現(xiàn)代教育技術(shù)研究2013年度立項課題(24903)

        仲志燕(1977—),女,江蘇鎮(zhèn)江人,副教授,碩士,主要從事信號的檢測與控制研究。

        TP391.412

        : A

        :1008-8148(2015)01-0052-03

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