[发明专利]一种可视化虚拟数字电路系统的建立方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机技术领域，特别地涉及一种可视化虚拟数字电路系统的建立方法。

背景技术

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：

1)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，EWB(ELECTRONICSWORKBENCHEDA，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。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种可视化虚拟数字电路系统的建立方法，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，本发明的技术方案为：

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，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；