虚拟实验室建设方案

电子信息技术虚拟实验室建设实施方案
虚拟实验室是一种基于Web技术、VR虚拟现实技术构建的开放式网络化的虚拟实验教学系统，是现有各种教学实验室的数字化和虚拟化。

虚拟实验室由虚拟仿真平台、虚拟实验平台、虚拟仪器和开放式实验室管理系统组成。

虚拟仿真平台可提供学生进行实验电路的虚拟仿真，实验原理预习；虚拟实验平台和虚拟仪器与真实实验设备类似，自己动手配置、连接、调节和使用实验仪器设备；开放式实验管理系统提供教师编辑、设计实验任务和内容、设置学生各种权限、解答学生提问、提交实验报告。

虚拟实验室为开设各种电子信息实验课程提供了全新的教学环境，使教师上课的更生动、实验设备利用率更高、学生自主实验的内容和时间更灵活。

一、系统总体框架
网络服务器
客户端实验箱
网络
如上图，整个系统主要有客户端、服务器和实验平台构成。

客户端主要有两类：管理员(教师)终端和学生终端，管理员能设置实验室开放时间、实验内容设定、学生访问权限，上传实验课件，布置实验任务等。

学生端通过浏览器登陆虚拟实验室平台，自主选择实验项目，进行课前预习、实验操作、仪表选择、仿真数据测量、实验报告提交等工作，也可进行机位预定、虚拟仪表预定、实体数据的采集和测量等工作。

服务器提供整套基于B/S架构的实验室管理软件和虚拟远程实验操作平台软件；虚拟实验形式包括纯虚拟的仿真实验、虚拟实体操作实验、远程控制的实体操作实验。

使用者既可以通过网络登录服务器完成纯虚拟的仿真实验，也可以通过网络远程控制基础实验箱的实验电路，改变电路器件参数，采集实际的测试数据，进行远程测试和数据分析。

也可通过网络远程动态加载开发例程，完成设计性开发性实验。

具体功能如下：
1、在线学习功能：可通过登陆虚拟实验平台进行在线课前预习、原理学习等工作；
2、虚拟仿真功能：基于浏览器和Multisim与Labview软件，搭建真实的实验电路进行仿真。

无源器
件电阻、电感、电容能实时调节，电路响应可通过虚拟示波器和虚拟频谱仪示波。

3、虚拟实体仿真：学生能在PC机上操作虚拟实体实验平台和Tektronix TDS2024四通道虚拟示波器，
完成信号种类设置、信号频率设置、信号幅度设置、实验电路搭试、波形测试等实验过程，多通道示波器能同时显示4个测试点波形，使实验过程的展示更形象生动。

4、机位预定功能：可通过网络预约实体设备（实验箱）、虚拟仪表等。

5、远程控制实体功能：包括远程实体开关机、实体数据采集、数据传输等。

6、平台管理功能：包括用户管理、虚拟仪表管理、实验报告提交、实验结果评定等功能
7、在线交流功能：可进行答疑、任务布置等功能。

电子信息技术虚拟实验平台是经专门设计可自动操作的实验系统，实验系统采用主板加模块结构，通过更换模块能满足：电路分析、模拟电子线路、数字电路、高频电子线路、信号与系统、通信原理、软件无线电（无线通信）等虚拟实验和实体操作实验
单元电路的元件参数能通过模拟开关切换、工作点偏置电压能通过数字电位器调整、选频回路能通过变容管改变、激励信号可通过虚拟信号源产生（信号类型、信号频率、信号幅度、扫频起止频率等均可远端调整）、测试点可通过逻辑电路或模拟开关选取、采集数据通过网口传输到客户端。

1、实验平台主板内置DDS信号源，信号种类、幅度、频率可远程控制；
信号：正弦波、脉冲、三角波、AM、DSB、FM、FSK、PSK等；幅度可调：0-5Vpp；音频频率：100HZ-50KHZ，载频：0-40MHZ；
2、为动态观测谐振曲线、滤波器幅频特性曲线，实验平台内置扫频仪，扫频范围、扫频速度可远程
设置；
扫频范围：100KHZ-40MHZ，可分段扫或全扫；扫描时间：可设定；
内置检波电路，后台可输出谐振回路、滤波器等幅频特性曲线；
扫频信号负载能力强，对实验要求的谐振电路和滤波电路，扫频信号输出电压基本不变；
3、平台内置高速数据采集卡和100M网口中，模数转换芯片精度为：12bit、采样率：65MSPS;远程PC
机可实时设定数据采集点，采集并传输观测点数据；
后台PC机借助LABVIEW软件，实时显示多路时域频域波形、回路幅频特性曲线、逻辑波形、逻辑电平等；
二、软件界面
用户登录界面
实验内容管理界面
管理员界面
虚拟实验室界面
信号系统实体仿真
现代通信技术实体操作仿真
光纤通信实体操作仿真
移动通信实体操作仿真
远程操作实验平台
开发程序动态加载。