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基于LabVIEW的远程中学物理实验系统的设计

材料写作网    时间: 2020-06-12 13:23:20     阅读:

一、引言

中学物理实验是中学物理教学活动的重要的组成部分,传统实验教学中,学生与实验设备共处一地,而远程实验是使学生可以不用到达实验室,在Internet上采用远程控制、远程数据及图像(声音)采集、计算机仿真、虚拟现实等技术,从异地计算机设备上进行实验操作和观察的教学活动.远程实验无论从形式还是应用上都与传统实验方式相比,具有了革命性变化,是远程教育中未来发展的主要热点.

本文所讨论的远程中学物理实验系统是在网络实验的基础上加入实际的硬件实验设备,并可对实验设备进行相应的控制.当远程用户通过Internet浏览器键入实验室网页的网址,登录到实验室的服务器后,就可以对这些仪器设备进行远程控制操作.视频摄像头使用户能够更直观、更形象的观察到自己所进行的实验操作,通过数据采集卡的接口采集到服务器的数据库中,然后在客户端显示数据并进行处理.这样,用户便不受时间、地点的限制,用户仅靠一台计算机,就可以通过互联网来访问远程实验室,在页面上选择相关的实验来远程控制实验仪器设备,进行实验操作,而且还可以从网络上直接获得实验数据,实地观察到实验结果.

二、LabVIEW的简介

LabVIEW是实验室虚拟仪器集成环境的简称,是NI推出的一种基于图形程序的虚拟仪器仪表开发平台.LabVIEW广泛应用于数据采集与控制、信号处理以及数据表达等方面,它提供了一种全新的编程方法,即对软件对象'虚拟仪器(VI)“进行图形化的组合操作.LabVIEW程序的执行顺序是按数据流方式确定的,可以实现多项任务并执行.LabVIEW的程序由前面板(Frontpanel)、流程图(Blockdiagram)和图标/接线端口(Icon/Connector)三部分组成.在虚拟仪器设计中,从控制模板中选取所需的控制及显示对象构建仪器的操作面板;在功能模板中选取适当的功能模块进行必要的连接与设置形成控制流程图,完成所设计仪器应具有的功能,程序的模块化与层次化更为直观.

三、基于LabVIEW的远程中学物理实验系统

1.系统硬件构成

远程中学物理实验系统有客户机、Web服务器、仪器控制服务器、远程物理实验平台、USB摄像头、USB数据采集器、各种传感器和伺服电机控制器等部分组成.

2.系统功能

(1)用户登陆与实验准备功能.远程用户通过浏览器进入远程物理实验系统网站的登录页面.每个用户在进行实验之前先通过实验预习、网上仿真或虚拟实验等模块来预习实验的内容和技能要求,然后用户排队等待获得实验设备的控制权.为了减少冲突,保证用户能在操作时间...

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