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基于LabVIEW的实验系统设计

2015-07-12仲志燕

镇江高专学报 2015年1期
关键词:用户名控件编码器

仲志燕

(镇江高等专科学校 电子与信息工程系,江苏 镇江 212003)

基于LabVIEW的实验系统设计

仲志燕

(镇江高等专科学校 电子与信息工程系,江苏 镇江 212003)

提出构建远程实验室的概念,采用B/S结构设计,利用LabVIEW 8.6和Microsoft Office Access 2007开发该实验系统。运用LabVIEW编程语言,建立友好的人机界面,实现注册、登录,虚拟实验,资源链接等功能,实现在局域网内信息的动态、交互的管理,并为培养学生自主性学习提供一种有效的实现方案。

远程实验;LabVIEW;数据库

虚拟教学模式突破了时间和空间的局限,学习者可以在任何时间、任何地点学习,教与学更加灵活。虚拟实验室的诞生弥补了传统实验室的缺陷,使远程教育中的实验教学成为可能。

1 系统运行模式

本系统采用B/S(浏览器/服务器)的运行模式。用户可通过浏览器访问服务器上的虚拟实验室。

B/S模式以Web为中心,采用TCP/IP技术,以HTTP为传输协议,客户端通过浏览器访问Web及与其相连的后台数据库[1]。与C/S模式相比,B/S模式简化了客户端软件,客户端只需安装浏览器,用户就可以访问虚拟实验室,不存在客户端程序的开发与维护问题[2]。图1为B/S模式的三层结构。

图1 B/S模式的三层结构

2 客户端总体结构

首先分析并确定目标系统的实施方案,画出系统流程图,分别列出系统组成的物理元素。从较抽象的层次上对比分析软件结构,从中挑选成本最低、结构最合理的方案。虚拟实验室实现远程功能,学习者通过网络进入系统界面,以用户身份登录后进入实验系统进行实验。系统流程图如图2所示。

图2 客户端总体结构

3 服务器端的实现

3.1创建数据库

数据库的创建[3]选用Microsoft Office Access 2007,新建1个空白数据库存放用户信息。数据库表中的字段为用户名和密码,数据类型为文本形式,用户名设置为唯一性。

3.2设置ODBC数据源管理器

ODBC(Open Data Base Connectivity)开放数据库互连是Microsoft提出的数据库访问接口标准,它不但可以创建具有访问任何数据库权限的应用程序,还可以访问任何一个装有ODBC驱动程序的数据库中的数据。其管理器(Administrator)负责安装驱动程序,帮助程序员跟踪ODBC的函数调用,并进行数据源的管理。利用ODBC可以统一处理FoxPro,Access或Oracle数据库。应用程序要访问数据库时,首先,采用ODBC管理器注册1个数据源,然后,管理器根据数据源提供的信息,如数据库位置、数据库类型、ODBC驱动程序等,建立ODBC与数据库之间的联系。

ODBC驱动程序创建1个数据库后还须创建1个DSN(Data Source Name),因为DSN为ODBC定义了一个确定的数据库和ODBC驱动程序。

3.3连接LabVIEW与数据库

本实验系统采用LabSQL工具包作为LabVIEW与数据库的接口。LabSQL工具包有许多优点:多数据库、跨平台,并且免费。LabSQL支持任何Windows操作系统中基于ODBC的数据库,通过Microsoft ADO以及SQL语言来完成数据库访问,把复杂底层ADO及SQL操作封装成一系列的LabSQL VI。利用LabSQL可以访问大部分数据库,进行各种查询,对记录执行各种操作。仅需通过简单的编程就可以在LabVIEW中实现数据库访问。

4 客户端的实现

虚拟实验系统[4]具有注册与登录管理、选择实验、实验预习、虚拟实验、相关资源链接等功能。

4.1注册、登录模块设计

注册模块主要实现用户的注册功能[5]。用户注册成为合法用户后就可以登录虚拟实验室。若用户两次输入的密码不一致,系统会弹出“两次输入的密码不一致,请重新输入!”,如果一致,则直接将用户名与密码插入相应的Access表,通过Access数据库表格主键唯一性判断用户名是否注册过,如果用户名已存在,那么系统会弹出对话框,显示“用户名已存在,请重新输入!”,否则,系统提示“注册成功”。

设计时,将“用户信息vi”编辑成子vi备用。在前面板右上角的图标处右击,选择编辑图标,在弹出的对话框中即可编辑;选择显示连线板,在连线板上右击,选择接线板,选择有2个输入端、1个输出端的模式,将用户名和密码作为2个输入,然后,将控件和接线板的小方格一一对应。

在前面板创建3个字符串输入控件,用于输入用户名、密码和确认密码,其中用于输入密码的字符串输入控件的显示方式为“密码显示”。使用条件结构控制程序运行,调用“用户信息子vi”,将输入的用户名和密码写入Access表进行判断,用户名具有唯一性,当显示“两次密码输入一致”时,说明用户名已存在,否则,即可进行注册。

登录模块的设计思路与注册模块类似,用户在登录界面输入正确的用户名和密码,打开实验选择界面。若输入的用户名错误,系统会提示“用户名不存在”。若输入的用户名正确,密码错误,系统会弹出“用户名和密码不匹配”。

4.2虚拟实验模块设计

用户登录实验系统后,进入实验选择界面,可以根据自己的需要选择实验。虚拟实验室系统通过软件设计开发了一系列的虚拟实验内容,全真模拟实验过程,以交互式实现实验教学。以3-8线编码器(图3)和3-8线优先编码器(图4)为例,逻辑电路的一般分析方法是,根据编码器的功能列出逻辑真值表,从真值表得出逻辑表达式,并化简为最简“与”、“或”式,最后,画出逻辑图。而虚拟实验中,只需点击不同的开关,就会输出对应的编码。例如,点击I5的开关控件,输出“101”,同时,Y2和Y0指示灯亮。当出现多路输入有效时,3-8线编码器的输出编码会显示不正确,而3-8线优先编码器则通过优先原则解决了这个问题。

根据3-8线编码器的输入、输出变量,可以分别创建不同的布尔控件。这里用“垂直摇杆开关”作为编码输入,用数值显示控件显示编码输出。需要注意的是,数字电路中用“0”和“1”表示逻辑状态和数量大小,所以需要将布尔值转换为二进制代码。这时,需要用到“布尔值至(0,1)转换”,这个vi可在后面板的布尔选板中找到。

此外,还需要设计界面的切换程序,主要用来将2个VI链接起来,使用特定控件和调用属性节点来关闭上一个VI,并打开下一个VI。用户还可以输入某些内容来改变要打开的VI。最后,将程序在Web上发布,通过网页可在服务器本地控制和显示VI。

5 结束语

基于LabVIEW的远程实验系统操作简单,用户界面良好[6]。注释明了,按钮清晰,色彩均匀和谐,便于用户使用。在虚拟实验室,学生可以自主选择实验时间和内容,即使偶尔出错也无所谓,兴趣更浓了,好奇心更强了,积极性更高了。

图3 3-8线编码器

图4 3-8线优先编码器

[1] 刘君华.基于LabVIEW 的虚拟仪器设计[M].北京:电子工业出版社,2003:45-60.

[2] 杜玉玲,文西芹.基于B/S模式的远程虚拟实验室的开发[J].现代教育技术,2004,2(14):1-4.

[3] 崔再惠. Access数据库与SQL Sever数据库主要功能的比较[J].鞍山师范学院学报,2009,11(6):1-2.

[4] 雷红伟,薛兵,冯长江.现代网络实验模式研究与实践[J].实验室研究与探索,2001,20(2):60-62.

[5] 黄慕雄.高校教学型虚拟实验室建设的现状与建议[J].电化教育研究,2005,2(9):13-17.

[6] 王欢.基于LabVIEW的数字电路虚拟实验室[J].晋城职业技术学院学报,2009,2(6):1-3.

〔责任编辑: 卢 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

江苏省“青蓝工程”资助(苏教师〔2012〕39号);江苏省现代教育技术研究2013年度立项课题(24903)

仲志燕(1977—),女,江苏镇江人,副教授,硕士,主要从事信号的检测与控制研究。

TP391.412

: A

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

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