一种可视化虚拟数字电路系统的建立方法技术方案

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于计算机
，特别地涉及。
技术介绍
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。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的目的在于提供，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，本专利技术的技术方案为:，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本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。...

【技术特征摘要】
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，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亮，刘王杰，苟秋林，
申请(专利权)人：浙江传媒学院，
类型：发明
国别省市：