導(dǎo)語：如何才能寫好一篇虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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遼寧建筑職業(yè)學(xué)院遼寧遼陽111000

摘要院近年來，虛擬仿真技術(shù)在高職實踐教學(xué)中發(fā)揮著非常重要的作用。隨著虛擬仿真技術(shù)的迅速發(fā)展，高職實踐教學(xué)正向著校內(nèi)虛擬仿真實踐和校外頂崗實習(xí)相結(jié)合的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變，必將通過推動高職實踐教學(xué)的改革發(fā)展來促進職業(yè)教育的發(fā)展。本文介紹了高職實踐教學(xué)中應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)的原則及應(yīng)注意問題。

關(guān)鍵詞 院虛擬仿真技術(shù)；高職實踐教學(xué)；原則；問題

高職院校的實踐教學(xué)是實現(xiàn)其培養(yǎng)目標(biāo)的重要途徑，對提高畢業(yè)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力非常重要，也反應(yīng)出院校的辦學(xué)特色。近幾年，全國高職院校正在進行著一場如火如荼的實踐教學(xué)改革，虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展又推動了將仿真技術(shù)應(yīng)用到高職實踐教學(xué)的發(fā)展進程。但是其發(fā)展的速度不是很快，由于虛擬仿真軟件的有效性及先進程度嚴重制約著其發(fā)展的速度。怎樣才能將虛擬仿真技術(shù)科學(xué)地、有效地應(yīng)用到高職實踐教學(xué)中去，充分發(fā)揮并優(yōu)化實踐教學(xué)在高職人才培養(yǎng)工作中的重要作用，全面提升高職畢業(yè)生的職業(yè)能力、就業(yè)創(chuàng)業(yè)能力及創(chuàng)新能力是擺在所有高職院校面前的新挑戰(zhàn)。

1 實踐教學(xué)中應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)的原則

虛擬仿真技術(shù)是應(yīng)用計算機技術(shù)模擬出逼真的虛擬現(xiàn)實的場景，使用者通過應(yīng)用設(shè)備與虛擬環(huán)境進行相互作用及影響來體驗到一種身臨其境的感覺。虛擬仿真技術(shù)能使人不受時間和空間的限制去接觸非現(xiàn)實的環(huán)境，這樣在不受條件和環(huán)境的限制下去探索和發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象的本質(zhì)。虛擬仿真技術(shù)給高職實踐教學(xué)的改革提供了更廣闊的空間，將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用到高職實踐教學(xué)中還要注意以下幾個方面。

1.1 高職實踐教學(xué)的目標(biāo)是提高學(xué)生的崗位職業(yè)能力，這就要求學(xué)生在實踐教學(xué)的過程中要深入到實際崗位，在一線進行實踐操作學(xué)習(xí)。從而，實踐教學(xué)中應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)的第一步就是要認真分析和調(diào)查學(xué)生的實踐崗位的職業(yè)特點和要求，以實際工作過程和真實的工作任務(wù)為基礎(chǔ)去設(shè)計和整合實踐教學(xué)內(nèi)容及任務(wù)，做到充分利用虛擬仿真技術(shù)去構(gòu)造不受時間及空間限制的符合教學(xué)目標(biāo)要求的立體化實踐教學(xué)環(huán)境，實現(xiàn)對真實職業(yè)場景的模擬再現(xiàn)，使學(xué)生在具體的場景中完成學(xué)習(xí)任務(wù)，做到傳授、學(xué)習(xí)、操作融為一體，能夠在不同的場景中學(xué)習(xí)自如，做到職業(yè)性與場景性相結(jié)合。

1.2 當(dāng)今隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展和科技的進步，高職院校越來越重視培養(yǎng)畢業(yè)生的職業(yè)崗位技能，高職院校不斷進行教育教學(xué)方面的改革，更加注重提升畢業(yè)生的就業(yè)能力和適應(yīng)整個職業(yè)生涯發(fā)展的要求。所以，高職院校設(shè)計的實踐教學(xué)任務(wù)就要和企業(yè)生產(chǎn)一線的實際工作和學(xué)生參加工作后的實際崗位相適應(yīng)，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)崗位能力。在設(shè)計虛擬仿真的實踐教學(xué)體系的過程里，要挑選具有代表性的，技術(shù)先進的設(shè)備及工藝技術(shù)等，應(yīng)該注重體現(xiàn)與情境相關(guān)的基于工作過程的知識與技能的學(xué)習(xí)，使學(xué)生在完成一個學(xué)習(xí)任務(wù)之后能夠?qū)ν暾墓ぷ髁鞒獭⒉僮髂Ｊ胶蛵徫痪唧w情況得以學(xué)習(xí)和掌握，從而能夠與相關(guān)的職業(yè)實踐活動聯(lián)系起來，掌握完成工作任務(wù)的方法及解決相對復(fù)雜的綜合問題的技巧，能夠適應(yīng)未來崗位對高職畢業(yè)生提出更高的職業(yè)能力要求。除此之外，應(yīng)該重點開發(fā)設(shè)計那些以培養(yǎng)核心與關(guān)鍵技能為目標(biāo)的實踐教學(xué)項目，做到先進性與典型性相結(jié)合。

1.3 把虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用到高職實踐教學(xué)的過程中，要充分抓住虛擬仿真技術(shù)構(gòu)想性的特點，按照學(xué)生心理和認知方面的水平，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容來設(shè)計構(gòu)思實踐的教學(xué)場景，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，拓展學(xué)生的想象空間，使學(xué)生學(xué)習(xí)到知識，充分理解概念的含義，領(lǐng)會實踐教學(xué)所傳授的知識點，提高學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)造能力。運用虛擬仿真技術(shù)選擇適量的教學(xué)內(nèi)容，把抽象的內(nèi)容具體化，復(fù)雜的問題簡單化，微觀的內(nèi)容宏觀化，這樣能夠有助于學(xué)生理解和掌握操作方法，并達到熟練操作的程度，使得實踐教學(xué)的效果達到預(yù)期的目標(biāo)。

1.4 利用虛擬仿真技術(shù)來進行實踐教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計過程中，應(yīng)該抓住仿真技術(shù)交互性強的特點，設(shè)計出互動性強、協(xié)作性高的實踐教學(xué)任務(wù)，使學(xué)生在虛擬現(xiàn)實的實踐場景中完成自己的實踐操作工作，在整個過程中要注重培訓(xùn)學(xué)生們共同解決實際問題的能力。并且，利用虛擬仿真技術(shù)設(shè)計的實踐教學(xué)系統(tǒng)要突出其智能性的特點，該系統(tǒng)能夠?qū)W(xué)生的實踐操作成果進行及時的跟蹤與反饋，并且可以依據(jù)學(xué)生的操作情況給予合理的評價，還能夠及時給予有針對性、個別化的指導(dǎo)，做到交互性與智能性相結(jié)合。

2 虛擬仿真技術(shù)在應(yīng)用中應(yīng)該注意的問題

2.1 虛擬實訓(xùn)不能替代實操實訓(xùn)。高職實踐教學(xué)中利用虛擬仿真技術(shù)，實現(xiàn)了實訓(xùn)環(huán)境的改善，教學(xué)過程的優(yōu)化，還解決了很多實訓(xùn)教學(xué)方面的難題。不過利用虛擬仿真技術(shù)來設(shè)計高職實踐教學(xué)內(nèi)容，不代表虛擬實訓(xùn)可以完全替代實操實訓(xùn)，兩者存在著本質(zhì)的區(qū)別。虛擬仿真技術(shù)只是通過去模仿一些實際的生產(chǎn)和工作實踐過程，讓學(xué)生在過程中學(xué)到一種間接的經(jīng)驗，而不能完全替代真實的現(xiàn)場操作。所以，在應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)的實踐過程中，必須認清虛擬實訓(xùn)和實操實訓(xùn)的本質(zhì)區(qū)別。設(shè)計虛擬實訓(xùn)的思路是：首先是把實操實訓(xùn)無法實現(xiàn)任務(wù)利用虛擬仿真技術(shù)來設(shè)計虛擬實訓(xùn)教學(xué)來實現(xiàn)；其次是要依據(jù)現(xiàn)代教育理論來設(shè)計實踐教學(xué)任務(wù)，把虛擬仿真技術(shù)設(shè)計的虛擬實訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容放在前面進行，而把實操實訓(xùn)安排在后面，并將二者完美的結(jié)合在一起，獲得最好的教學(xué)效果。

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【關(guān)鍵詞】CORS系統(tǒng)；國土測繪；應(yīng)用

中圖分類號：P2文獻標(biāo)識碼： A

一、前言

虛擬樣機技術(shù)對泥漿泵仿真有著重要的作用。雖然我國在此方面取得了一定的成績，但依然存在一些問題和不足需要改進，在科學(xué)技術(shù)突飛猛進的新時期，加強虛擬樣機技術(shù)的進一步研究，對我國國泥漿泵仿真的發(fā)展有著重要意義。

二、虛擬樣機技術(shù)概述

機械工程中的虛擬樣機技術(shù)又稱為機械系統(tǒng)動態(tài)仿真技術(shù)，是國際上20世紀(jì)80年代隨著計算機技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一項計算機輔助工程（CAE）技術(shù)，是當(dāng)前設(shè)計制造領(lǐng)域的一門新技術(shù)。該技術(shù)以機械系統(tǒng)運動學(xué)、動力學(xué)和控制理論為核心，加上成熟的三維計算機圖形技術(shù)和基于圖形的用戶界面技術(shù)，將分散的零部件設(shè)計和分析技術(shù)集成在一起，提供一個全新的研發(fā)產(chǎn)品的設(shè)計方法。它利用軟件建立機械系統(tǒng)的三維實體模型和力學(xué)模型，分析評估系統(tǒng)性能，從而為物理樣機的設(shè)計和制造提供參數(shù)依據(jù)。

傳統(tǒng)的設(shè)計方式是由下到上：從部件設(shè)計到整機設(shè)計。這種設(shè)計的弊端是往往把注意力集中在細節(jié)而忽略了整體性能。這種情況在國內(nèi)經(jīng)常發(fā)生。借助于虛擬樣機技術(shù)，傳統(tǒng)設(shè)計過程被逆轉(zhuǎn)了。設(shè)計過程先從整機開始，按照“由上到下”的順序進行，這樣可以避免在系統(tǒng)設(shè)計方面的失誤。

虛擬樣機技術(shù)在設(shè)計的初級階段――概念設(shè)計階段就可以對整個系統(tǒng)進行完整的分析，可以觀察并試驗各個組成部件的相互運動情況。使用系統(tǒng)仿真軟件在各種虛擬環(huán)境中真實的模擬系統(tǒng)的運動，它可以在計算機上方便的修改設(shè)計缺陷，仿真試驗不同的設(shè)計方案，對整個系統(tǒng)不斷改進，直至獲得最優(yōu)設(shè)計方案，再做出物理樣機。運用虛擬樣機技術(shù)，可以大大簡化機械產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)過程，大幅度縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，大量減少產(chǎn)品開發(fā)費用和成本，明顯提高產(chǎn)品質(zhì)量，獲得最優(yōu)化和創(chuàng)新的設(shè)計產(chǎn)品。

三、制造虛擬樣機的基本過程

制造虛擬樣機的過程就是上述各種先進技術(shù)相互支持、相互融合的過程。

首先是進行機械設(shè)計，設(shè)計的原始數(shù)據(jù)來自設(shè)計要求、應(yīng)改進的缺陷、干涉尺寸、裝配環(huán)境等。當(dāng)方案制定后，設(shè)計師開始構(gòu)造復(fù)雜的幾何形狀和工程關(guān)系。在設(shè)計的早期階段，要求設(shè)計師給定全約束、全尺寸是不可能、不現(xiàn)實的，重要的是建立一些方程和規(guī)則，以體現(xiàn)一些最重要的工程數(shù)據(jù)，使零件在設(shè)計準(zhǔn)則下可自動修改。在完整、安全的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，設(shè)計小組成員不必操心數(shù)據(jù)的完整性，他們能夠共享數(shù)據(jù)，并能主動控制修改和更新。

零件最終的形狀和尺寸來自各個方面的綜合考慮，如裝配、應(yīng)力、加工等，在制定設(shè)計文件時，工程技術(shù)人員要決定如何描述最后的零件和裝配。生成圖紙時，設(shè)計尺寸要轉(zhuǎn)換成工藝尺寸以體現(xiàn)加工、檢測的要求。這張圖紙和其他技術(shù)文件(如應(yīng)力分析、振動、熱分析等)構(gòu)成設(shè)計的最主要部分。

最后是對最終的設(shè)計產(chǎn)品進行仿真。仿真能預(yù)測產(chǎn)品在實際環(huán)境中的性能，它包含了一系列步驟，從力學(xué)分析、建模、施加負載和約束，到預(yù)測其在真實工況下的響應(yīng)。仿真的真正用意不是得到幾個數(shù)據(jù)，而是評估產(chǎn)品的性能和優(yōu)化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，進而指導(dǎo)設(shè)計，改進設(shè)計。

在產(chǎn)品設(shè)計和仿真階段，需要使用一些應(yīng)用軟件(如三維產(chǎn)品設(shè)計軟件、有限元分析軟件等)。根據(jù)設(shè)計尺寸并利用這些軟件，便可以在計算機上構(gòu)造產(chǎn)品的虛擬樣機，為最終投產(chǎn)做好準(zhǔn)備。

四、虛擬樣機開發(fā)技術(shù)的特點

虛擬樣機開發(fā)技術(shù)與傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)相比，具有如下特點：

(1)面向系統(tǒng)級設(shè)計的觀點。強調(diào)在系統(tǒng)的層次上模擬產(chǎn)品的外觀、功能和在特定環(huán)境下的行為；

(2)涉及產(chǎn)品全生命周期。虛擬樣機可應(yīng)用于產(chǎn)品開發(fā)的全生命周期，并隨著產(chǎn)品生命周期的演進而不斷豐富和完善；

(3)支持分布式協(xié)同設(shè)計。虛擬產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)將產(chǎn)品的模型定義在計算機上利用計算機網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，使處于異地的產(chǎn)品設(shè)計人員也可方便地進行交流，協(xié)同進行產(chǎn)品的開發(fā)。支持不同領(lǐng)域人員從不同角度對同一虛擬產(chǎn)品并行地進行測試、分析與評估活動。

虛擬樣機技術(shù)是一門綜合多學(xué)科的技術(shù)。虛擬樣機技術(shù)的發(fā)展歷程正如物理樣機設(shè)計制造技術(shù)發(fā)展過程中從CAX向集成優(yōu)化的現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)(CIMS)的發(fā)展歷程一樣，復(fù)雜產(chǎn)品虛擬樣機開發(fā)已成為一個系統(tǒng)工程――復(fù)雜產(chǎn)品虛擬樣機工程。虛擬樣機技術(shù)的出現(xiàn)，不僅僅是一種新技術(shù)的應(yīng)用，而是設(shè)計思想的變革，將對制造業(yè)產(chǎn)生深遠的影響。

五、虛擬樣機技術(shù)的基礎(chǔ)

虛擬樣機技術(shù)的發(fā)展有賴于以下幾項技術(shù)的發(fā)展和進步。

(1)智能設(shè)計技術(shù)。

CAD技術(shù)的出現(xiàn)是產(chǎn)品設(shè)計歷史上的一個里程碑，它在很大程度上縮短了產(chǎn)品設(shè)計的周期，減少了設(shè)計人員的工作量。但現(xiàn)有的CAD技術(shù)注重于外形細節(jié)設(shè)計行為，卻忽略了產(chǎn)品概念信息的描述。實際上，設(shè)計人員總是先考慮產(chǎn)品的功能，然后才設(shè)計出產(chǎn)品的外形。因此，對虛擬樣機技術(shù)來說，產(chǎn)品描述應(yīng)是超越幾何性的。

由于虛擬樣機技術(shù)對概念設(shè)計的要求，智能設(shè)計技術(shù)需要將用于概念設(shè)計的分析工具(如有限元分析、快速原型等)、計算機輔助概念設(shè)計和CAD技術(shù)有機地集成起來，支持產(chǎn)品幾何定形前的功能規(guī)劃和計算。通過分析這種幕后的功能計算，虛擬樣機系統(tǒng)指導(dǎo)設(shè)計者怎樣將幾何形狀轉(zhuǎn)化為易于裝配的、滿足功能要求的、具有合適工藝的設(shè)計圖形。

(2)并行工程。

并行工程是集成各種技術(shù)，并行設(shè)計產(chǎn)品及相關(guān)過程的一種系統(tǒng)方法，同步實現(xiàn)設(shè)計、分析評估、制造、裝配、核算和管理。它要求產(chǎn)品開發(fā)人員從一開始就考慮到產(chǎn)品整個生命周期的所有因素(質(zhì)量、成本、工藝、結(jié)構(gòu)、性能等)，且要求實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的協(xié)同工作。要實現(xiàn)同步的目標(biāo)，其實質(zhì)就是整個工作都要在一個共享的數(shù)據(jù)庫下進行信息交互。

(3)仿真工程。

對于虛擬樣機系統(tǒng)來說，必須有一套能有效支持可制造性分析的產(chǎn)品、工藝和生產(chǎn)系統(tǒng)模型。產(chǎn)品模型必須能夠管理與制造加工有關(guān)的數(shù)據(jù)(如形位公差等);工藝模型包括統(tǒng)計分析、計算機工藝仿真、制造數(shù)據(jù)庫和制造規(guī)則庫等;生產(chǎn)系統(tǒng)模型包括系統(tǒng)生產(chǎn)能力和生產(chǎn)特性的描述及系統(tǒng)動態(tài)行為和狀態(tài)的描述。虛擬樣機系統(tǒng)需要對上述模型進行數(shù)字化仿真和可視化，以對產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計進行評估和優(yōu)化。

(4)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

在網(wǎng)絡(luò)上進行分布式設(shè)計與制造是虛擬企業(yè)的生產(chǎn)方式。利用分布式設(shè)計與制造，可以實時地決定合作廠家，實現(xiàn)異地產(chǎn)品設(shè)計和制造，不僅節(jié)約了時間，而且由于分布節(jié)點之間的關(guān)系建立在一種全面合作和開放式體系的基礎(chǔ)上，所以有利于設(shè)計、規(guī)劃和處理問題。

六、虛擬樣機技術(shù)在泥漿泵仿真中的應(yīng)用

泥漿泵是在鉆井過程中，將泥漿加壓后攜帶出井底的巖屑和供給井底動力鉆具的動力，向井底輸送和循環(huán)鉆井液的泵。泥漿泵在石油工業(yè)和工程領(lǐng)域應(yīng)用廣泛?，F(xiàn)代工業(yè)的小斷發(fā)展對泥漿泵提出了更多更新的要求，使得鉆井泵結(jié)構(gòu)的介理性、工作性能的優(yōu)越性和可靠性成為設(shè)計時的重要指標(biāo)。然而，傳統(tǒng)的設(shè)計與制造過程，需要經(jīng)過概念設(shè)計、產(chǎn)品設(shè)計和制造樣機進行試驗等，這一過程無法縮短設(shè)計周期，對市場的靈活性小。因此，為了提高市場競爭力，各企業(yè)必須小斷縮短新產(chǎn)品的研發(fā)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量、性能，降低開發(fā)成本。

隨著計算機仿真技術(shù)的發(fā)展，虛擬樣機技術(shù)日益廣泛地應(yīng)用在各個領(lǐng)域。它從分析解決產(chǎn)品整體性能及其相關(guān)問題的角度出發(fā)，解決了傳統(tǒng)的設(shè)計與制造過程的弊端。極大地增加了效率，降低了成本。因而，利用計算機仿真對石油鉆井中常用的泥漿泵進行分析具有現(xiàn)實意義。

1、泥漿泵的結(jié)構(gòu)及參數(shù)

石油礦場所用的泥漿泵一般是山柴油驅(qū)動的臥式的雙缸雙作用泵或三缸單作用的活塞泵。泥漿泵一般由驅(qū)動部分（底座、傳動軸、齒輪、偏心輪、連桿、十字頭等)和水力部分（泵缸、活塞、吸入閥、排出閥等)組成。其工作性能主要體現(xiàn)在排量、壓力、沖數(shù)以及功率上。對NB8-600型泥漿泵，其最大傳動功率為600馬力，活塞沖程400mm，最大沖數(shù)65沖/min。

2、基于虛擬樣機技術(shù)的泥漿泵運動學(xué)、動力學(xué)仿真

（1）仿真三維模型的建立

利用機械參數(shù)化三維仿真軟件Pro/E建立了NB8-600泥漿泵部分系統(tǒng)的三維有限元模型，并進行模型干涉檢驗、修改、圖2是簡化后的總裝配圖模型。

（2）仿真過程

采用ADAMS12.0進行仿真分析.流程圖如圖3所示：

（3）仿真結(jié)果

通過仿真分析可以得到設(shè)計時所需要的各種重要曲線和參數(shù)，如主軸、連桿、十字頭、拉桿、活塞等運動部件的位移、速度、加速度大小、運動規(guī)律和受力情況等。分析這些曲線和數(shù)據(jù)可以知道在運動過程中，各構(gòu)件的受力是否滿足應(yīng)力許可值，以及是否能達到強度要求，如果不能滿足設(shè)計要求則需要修改模型。本文經(jīng)過幾次仿真分析和對模型的修改后得到了能夠滿足工況的設(shè)計理論模型，為系統(tǒng)設(shè)計提供了依據(jù)。

3、結(jié)論

虛擬樣機技術(shù)作為一種新型的、基于集成化產(chǎn)品和過程開發(fā)策略的新的產(chǎn)品設(shè)計、開發(fā)、評估手段，在各個行業(yè)正越來越受到重視，在產(chǎn)品研發(fā)中起到了顯著的作用。根據(jù)虛擬樣機技術(shù)的基本理論，結(jié)介泥漿泵的相關(guān)資料，利用機械設(shè)計自動化軟件Pro/E建立了NB8-600型泥漿泵三維模型，并使用虛擬仿真分析軟件ADAMS12.0進行了模型的運動學(xué)、動力學(xué)分析和局部優(yōu)化設(shè)計，得到了系統(tǒng)模型的運行規(guī)律和小同驅(qū)動力下的運動、受力情況，為改進結(jié)構(gòu)設(shè)計、節(jié)約設(shè)計周期和成本提供了理論依據(jù)和方法

七、結(jié)束語

虛擬樣機技術(shù)是泥漿泵仿真的核心。因此，在泥漿泵仿真的后續(xù)發(fā)展中，要加強虛擬樣機技術(shù)的運用與思考，確保虛擬樣機技術(shù)水平的提高。

參考文獻

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[2]王國強，張進平，馬若丁.虛擬樣機技術(shù)及其在ADAMS上的實踐[J].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2012（9）：78-80.

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關(guān)鍵詞：電子技術(shù)行業(yè) 虛擬仿真技術(shù) 應(yīng)用

中圖分類號：TP391.9 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）06-0000-00

電子技術(shù)行業(yè)的各類設(shè)備產(chǎn)品必須具備良好的設(shè)計方案才能夠保障其工作狀態(tài)的理想。電子行業(yè)具有產(chǎn)品更新快研發(fā)周期短的特點。為了滿足不斷發(fā)展的市場需求，加快產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的升級，在核心技術(shù)領(lǐng)域取得重大突破，電子行業(yè)必須采用新的研究方法和技術(shù)。虛擬仿真研究是目前電子行業(yè)所廣泛采用的一種新的方法和技術(shù)。本文即以直流穩(wěn)壓電源以及數(shù)控機床為切入點，對虛擬仿真技術(shù)在上述兩個領(lǐng)域中的應(yīng)用要點及價值進行分析與探討。

1 虛擬仿真技術(shù)概述

虛擬仿真技術(shù)即虛擬現(xiàn)實技術(shù)，也可稱之為模擬技術(shù)，技術(shù)核心是用一個完全虛擬的系統(tǒng)對另一個真實存在的系統(tǒng)進行模擬。此項技術(shù)涉及到多個學(xué)科，是計算機圖形、人機交互、傳感技術(shù)、以及人工智能等多個學(xué)科的交叉綜合領(lǐng)域。虛擬仿真技術(shù)主要包括三個方面的含義：第一是借助于計算機所生成環(huán)境具有虛擬性的特點；第二是人對這種虛擬環(huán)境的感知是高度逼真的；第三則是人可以通過自然的方法與虛擬系統(tǒng)實現(xiàn)交互，系統(tǒng)可響應(yīng)人的動作并作出合理的反應(yīng)。

當(dāng)前虛擬仿真技術(shù)被廣泛應(yīng)用于包括汽車制造、道路橋梁、油田礦井、教育教學(xué)、電子技術(shù)、以及水利電力等在內(nèi)的多個行業(yè)中，體現(xiàn)出了包括交互性、沉浸性、虛幻性、以及逼真性這四個方面的特點。對于電子技術(shù)行業(yè)而言，虛擬仿真技術(shù)的最主要優(yōu)勢是可對產(chǎn)品設(shè)計或優(yōu)化方案在實踐前通過高度仿真的模擬環(huán)境進行分析，以驗證方案的可靠性以及有效性，兼顧實現(xiàn)了提高效率，縮短周期，以及控制費用等方面的性能優(yōu)勢，有推廣價值。

2 虛擬仿真技術(shù)在直流穩(wěn)壓電源中的應(yīng)用

直流穩(wěn)壓電源的組成部分包括電源變壓器、濾波電路、整流電路、以及穩(wěn)壓電路四個部分。電網(wǎng)供給的交流電壓在經(jīng)過電源變壓器降壓處理后得到與電路需求相對應(yīng)的交流電壓，然后經(jīng)由整流電路變化為方向恒定、大小伴隨時間變化而變化的單線脈動電壓，并經(jīng)過濾波電路進行濾過（濾過交流分量），通過此環(huán)節(jié)處理后得到相對平滑的脈動電壓。最后經(jīng)過穩(wěn)壓電路處理，以確保電網(wǎng)電壓以及負載水平在發(fā)生改變時電壓維持在穩(wěn)定狀態(tài)下。為更加清晰的了解整個電路的工作原理與運行情況，可以借助于虛擬仿真軟件，在軟件模擬環(huán)境下通過設(shè)置開關(guān)或調(diào)整電路結(jié)構(gòu)的方式觀察示波器所呈現(xiàn)出的波形變化。本研究中引入Multisim10虛擬仿真軟件，該軟件借助于圖形方式創(chuàng)建電路，具有界面直觀、操作簡便、調(diào)用方便等優(yōu)勢。本軟件提供有包括交流、直流等在內(nèi)的17種分析方法，虛擬仿真能力強大。

整流電路仿真分析下全波整流與半波整流波形圖如下圖1所示。結(jié)合圖1：4個二極管所構(gòu)成橋式全波整流電路，其核心作用是將正弦變化的電壓演變?yōu)槊}動電壓。通過設(shè)置開關(guān)J1為開啟狀態(tài)的方式，對整流器在二極管損壞狀態(tài)下所產(chǎn)生的開路情況進行模擬。則全波整流轉(zhuǎn)換為半波整流，半波整流下所對應(yīng)輸出電壓為0.45*全波整流電壓。

通過對直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)中J2開關(guān)進行接通或斷開的方式能夠?qū)Ρ炔ㄐ斡^察得到：在電容接入電路內(nèi)后，輸出電壓平滑程度明顯提高，波紋得到有效控制，同時輸出電壓平均值也有一定的增加。其依據(jù)是：在電容接入電路內(nèi)后，電容可有效存儲電荷，同時對高頻分量而言容抗腳下，從而電流中的交流成分可通過電容C1而被旁路。在電容維持恒定的狀態(tài)下，可通過調(diào)整負載電阻運行仿真的方式，使示波器分別顯示濾波器輸出波形，仿真結(jié)果如下圖2所示。結(jié)合圖2來看，電容放電時間常數(shù)為RC。在C為恒定狀態(tài)下時，R取值越高則意味著放電速度越緩慢，輸出波形更加平滑，輸出電壓值更小；在R為定值狀態(tài)下時，電容器容量越大則意味著放電越慢，所對應(yīng)輸出波紋越小，輸出電壓值更大。

除此以外，通過對虛擬仿真軟件的合理應(yīng)用，還能夠?qū)χ绷鞣€(wěn)壓電路的改進設(shè)計效果進行仿真驗證，以確保改進方案的實施效果理想。以某直流穩(wěn)壓電路對集成電路以及自保電路的改進方案而言，為驗證該方案的可靠性，借助于Multisim10虛擬仿真軟件進行實驗。操作方法為：在Multisim10虛擬仿真軟件按照改進方案構(gòu)建直流穩(wěn)壓電壓仿真點圖，以供電電壓220V（±10%）為標(biāo)準(zhǔn)進行虛擬仿真。借助于4綜虛擬示波器對各點波形進行觀察并讀值，虛擬仿真實驗結(jié)果如下圖3所示。結(jié)合圖2可見：經(jīng)過改進后，直流穩(wěn)壓電路波形脈動被控制在較小范圍內(nèi)，電壓輸出穩(wěn)定程度高，可保持在12.036V左右，經(jīng)計算穩(wěn)壓系數(shù)為0.015（符合

3 虛擬仿真技術(shù)在數(shù)控機床中的應(yīng)用

數(shù)控加工是現(xiàn)代模具CAD/CAM加工體系中不可或缺的重要內(nèi)容之一。以五軸數(shù)控加工技術(shù)為例，所對應(yīng)的模具工件性狀復(fù)雜，對表面質(zhì)量要求高，因此對銑削加工提出了非常嚴格的要求。五軸加工在完成最后一次裝夾后，可以從多個面加工工件，其優(yōu)勢在于節(jié)約了大量的裝夾時間以及輔助測量裝置，且加工位置精度更高。在數(shù)控機床設(shè)計及性能驗證中通過對虛擬仿真技術(shù)的合理應(yīng)用，一方面能夠使數(shù)控機床充分且合理的應(yīng)用于對模具以及機械產(chǎn)品的加工中，另一方面能夠為正確且充分的應(yīng)用數(shù)控機床，完成更多模具以及機械產(chǎn)品加工提供保障。以某單葉片曲面零件數(shù)控加工實例為例，采用五軸加工方案，引入五軸五聯(lián)動編程開發(fā)技術(shù)，同時對后置技術(shù)進行了編程制定。為進一步驗證數(shù)控機床五軸五聯(lián)動方案的編程程序正確性以及后置處理結(jié)果的可靠性，借助于虛擬仿真技術(shù)，在仿真軟件所提供虛擬環(huán)境下參照數(shù)控機床實際配置構(gòu)建實驗?zāi)Ｐ?。虛擬仿真結(jié)果顯示：所模擬機床在對零件進行加工的全過程中刀具路徑未發(fā)生偏差，加工零件性狀基本與設(shè)計要求相符合。

4 結(jié)語

本研究中針對虛擬仿真技術(shù)在電子技術(shù)行業(yè)中的應(yīng)用問題進行分析及探究，通過上述分析不難發(fā)現(xiàn)：在電子技術(shù)行業(yè)中積極應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)能夠有效解決以往設(shè)計方案直接應(yīng)用于實踐中存在的浪費或失誤問題，避免了不必要的事故產(chǎn)生，可以有效提高電子技術(shù)產(chǎn)品及相關(guān)設(shè)備的使用壽命與性能，對促進電子技術(shù)行業(yè)的發(fā)展也有重要價值。

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【關(guān)鍵詞】虛擬仿真技術(shù)；建筑施工；應(yīng)用從傳統(tǒng)角度來看，所謂的系統(tǒng)仿真技術(shù)很難對人的感知情況進行模擬，也就是說這種仿真技術(shù)很少涉及到對人的感知進行仿真建模。但是伴隨著信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，仿真技術(shù)與傳感技術(shù)漸漸滲入到現(xiàn)實領(lǐng)域，這也導(dǎo)致人們開始對外界環(huán)境感知進行建模研究。現(xiàn)如今，虛擬仿真技術(shù)越來越成熟，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行仿真建模，使仿真技術(shù)實現(xiàn)了圖像化，人們甚至可以通過仿真立體模型有種身臨其境的感覺，此外，由于仿真系統(tǒng)與生俱來的三維屬性、實時交互等特點，給仿真技術(shù)的發(fā)展也來了極大的推動作用，這就使得虛擬現(xiàn)實技術(shù)在今后社會中更加具有生命力。

1.虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于建筑施工中的意義

近幾年來，由于國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展需求以及國民需要，建筑工程的開展如火如荼，我國在針對建筑工設(shè)計時，在套用規(guī)范的基礎(chǔ)上，仍然依據(jù)加大設(shè)計安全系數(shù)的方法來實現(xiàn)對建筑受力與變形的控制，這就導(dǎo)致了建筑工程造價普遍過高的現(xiàn)象。建筑設(shè)計作為工程實施的基礎(chǔ)條件，對整個建筑工程系統(tǒng)以及周邊建筑環(huán)境都有著重要的意義和影響，并在總體的規(guī)劃目標(biāo)等方面給其他的專業(yè)設(shè)計提供了正確的引導(dǎo)?？紤]到建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性與多變性，因此在研究時不得不在施工工藝方面謹慎考慮，從而涉及到信息化設(shè)計的全部內(nèi)容，在此方面，關(guān)于優(yōu)化方案、現(xiàn)場施工等較為少見，這就間接體現(xiàn)了我國建筑建設(shè)在信息化技術(shù)上存在的不足。

虛擬仿真技術(shù)的出現(xiàn)大大彌補了這一不足，虛擬施工技術(shù)具備交互性、高度仿真性等優(yōu)點，通過它建立的設(shè)計數(shù)字幾何模型與施工，不但能同時滿足設(shè)計師、業(yè)主、施工方等參建單位的需要，對多種施工方案展開模擬、驗證、對比和優(yōu)化，并最終找到一種最優(yōu)的施工方法，實現(xiàn)低成本、短工期、高質(zhì)量的效益目的?？梢姡摂M仿真技術(shù)給建筑工程帶來了一定的時代挑戰(zhàn)意義，虛擬仿真技術(shù)在施工中的應(yīng)用無疑決定著施工方案的優(yōu)劣與否，它一方面對建筑工程的施工產(chǎn)生影響，另一方面也決定著工程的設(shè)計方案。所以說，應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)建立建筑工程的三維模型，對施工的各個階段實施三維可視化的模擬，在施工前了解各種構(gòu)件在實際結(jié)構(gòu)中的相對位置和相互關(guān)系，勢必有利于我國建設(shè)的技術(shù)經(jīng)濟效益，對建筑工程的設(shè)計與施工都會有非常好的借鑒與指導(dǎo)意義。

2.虛擬仿真技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用

伴隨現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和新型載體的應(yīng)用越來越廣泛，在這種趨勢下，傳統(tǒng)的園林設(shè)計模式必將被淘汰，新的設(shè)計理念也就呼之欲出了。“虛擬仿真”設(shè)計概念的提出可以追溯道上世紀(jì)80年代，它從理論的角度上對園林布局進行分析，認為所有建筑的地理數(shù)據(jù)都能在多維的虛擬模型中得到表示，這些表示形式除一般的時空維數(shù)之外，色彩、光影、甚至聲音等因素也被歸納入額外的“維度”中，用以增強視覺信息效果。經(jīng)過三十多年的發(fā)展，虛擬仿真技術(shù)漸趨成熟，比較傳統(tǒng)模式下的設(shè)計理念，虛擬仿真技術(shù)打破了傳統(tǒng)思維上建筑的局限性，在系統(tǒng)作業(yè)上對設(shè)計的表達可以說是較為全面的。

如今，虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展方向極為明確，它通過操作系統(tǒng)的便捷性，圖形的設(shè)計時間快、質(zhì)量高、系統(tǒng)處理能力強。這些方面的改進勢必對建筑設(shè)計中虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)生影響，也將進一步領(lǐng)導(dǎo)建筑設(shè)計方法論和本質(zhì)革新，建筑設(shè)計者在園林設(shè)計領(lǐng)域的地位也將重新定論。我們可以試著想象，當(dāng)建筑設(shè)計者在挖掘虛擬仿真技術(shù)潛能的時候，他們對建筑的復(fù)雜性與微妙性的理解也將日益深刻，這不但有利于虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展，對現(xiàn)代建筑工程的設(shè)計創(chuàng)新也會有著莫大幫助。

3.虛擬仿真技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用

計算機在全球范圍內(nèi)的運用，推動了工程仿真模擬技術(shù)的迅猛發(fā)展，這一階段，虛擬仿真技術(shù)也不斷成熟，其優(yōu)點是可以對施工環(huán)境下的復(fù)雜環(huán)境條件（介質(zhì)的非均質(zhì)特性、不連續(xù)性和各向異性等因素）進行綜合考慮。簡單地來說，建筑施工的過程就是把設(shè)計圖建成實物的過程，虛擬仿真技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用步驟大抵可以分為四個階段，即工程調(diào)研階段、概念模型抽取階段、力學(xué)模型建立階段、數(shù)值計算以及結(jié)果檢驗階段。虛擬仿真技術(shù)可以將工程結(jié)構(gòu)同環(huán)境整合起來并建立理論模型，通過“仿真試驗”獲取最佳設(shè)計方案。

站在傳統(tǒng)的角度來看，建筑工程從設(shè)計階段開始，一直到施工執(zhí)行階段，由于施工方法的多樣性，并且現(xiàn)場情況的可變化性，很難按照設(shè)計者的初衷開展作業(yè)。而虛擬仿真技術(shù)中所建立的仿真系統(tǒng)，無論是施工前后，對工程環(huán)境的外景仿真都能做到很好的把握。在建筑工程施工階段，對于土層規(guī)律發(fā)生變化而產(chǎn)生沉降時，及時修改施工方案無疑是重要手段之一，在這種土質(zhì)變化的不確定性因素下，仿真模擬技術(shù)遠遠不能僅靠簡單的運算就能解決所面臨的問題，它更多地是要進行野外地質(zhì)調(diào)查，到室內(nèi)試驗研究、計算模擬、地質(zhì)力學(xué)模型抽取以及野外驗證的全過程，在很大程度上，其準(zhǔn)確性與可靠性都決定了工程對地質(zhì)認識的正確性。

在虛擬仿真系統(tǒng)中，場景中的一切物體，與實體都有著高度的仿真效果。對于建筑物模型，完完全全按照設(shè)計圖紙進行仔細地建模，并把建筑物旁邊環(huán)境的場景、道路等也實施建模渲染，與真實場景可謂是如出一轍。虛擬仿真技術(shù)作為信息化設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，直接左右著信息的來源渠道，可以毫不過分地說，虛擬仿真技術(shù)直接影響到建筑信息化設(shè)計與施工的實施。它是監(jiān)督設(shè)計施工的法眼，是規(guī)避工程風(fēng)險的有力手段，更是建筑工程建設(shè)中不可或缺的內(nèi)容。其建模內(nèi)容涵蓋了地質(zhì)與支護的現(xiàn)狀觀察、位移監(jiān)測、應(yīng)力與應(yīng)變監(jiān)測、圍巖擾動及彈性波測試、支護質(zhì)量檢查等等，至于具體的量測手段、工具和時間，要根據(jù)工程現(xiàn)場具體要求而設(shè)定。

虛擬仿真技術(shù)滲入工程施工中，除了外形三維的仿真之外，聲音仿真、動作仿真等“三維外”的技術(shù)也有突破，這使得場景的真實感極強，給人的感受尤為逼真。觀察者可以從不同的入口進入虛擬仿真系統(tǒng)，在虛擬的建筑模型中邊走邊看，并從不同的角度實施觀察，借助鼠標(biāo)等媒體工具同虛擬仿真模型實時交互，使漫游場景中所見到的各種實體可以切實地反映現(xiàn)實中的每種狀況，它對施工全過程進行模擬，在施工前了解各種構(gòu)件在實際結(jié)構(gòu)中的相對位置及相互關(guān)系，試驗多種施工方法，并在一系列的應(yīng)用實踐之下，取得了舉世睹目的應(yīng)用成效。

此外，針對我國建設(shè)工程中的一些不安全因素，如基礎(chǔ)沉降、塌方、滲水等不利于工程實施的一系列現(xiàn)象，虛擬仿真技術(shù)在工程施工上的應(yīng)用能夠很好的解決此類問題，它不但可以通過建模很好地掌握基礎(chǔ)和支護結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)，利用測量數(shù)據(jù)對設(shè)計進行整改，并指導(dǎo)施工作業(yè)；還可以預(yù)見事故風(fēng)險，采取一系列的事前措施，給工程的安全施工提供信息，將工程的事故突發(fā)率降至最低；在分析處理量測數(shù)據(jù)后，通過反饋上來的信息，可以很好地保障施工環(huán)境的安全與穩(wěn)定；另外，通過積累相關(guān)的工程資料，也可以作為以后相似工程的實施的重點依據(jù)。

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【關(guān)鍵詞】傳統(tǒng)教學(xué)，虛擬仿真技術(shù)

科技發(fā)展帶動著教育方式的更新。傳統(tǒng)課堂教學(xué)方式已經(jīng)遠遠不能滿足現(xiàn)代教學(xué)發(fā)展的需求。多媒體虛擬仿真技術(shù)逐漸應(yīng)用到現(xiàn)代課堂教學(xué)中。

一、傳統(tǒng)教學(xué)的弊端

首先，傳統(tǒng)課堂教學(xué)方式重理論講授，實踐操作沒有提升到同等高度。但實際上，知識本身就是具有生動的、豐富的實際內(nèi)容，而作為他的表述性的語言文字、符號圖表等等則是抽象和簡約的。學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)的教材只是由漢字和語法匯集成的書本知識，這就要求學(xué)生不論學(xué)習(xí)什么知識，都要透過語言文字、符號圖表把它們所代表的實際內(nèi)容想清楚，以至想"活"起來，按照教育心理學(xué)的觀點，這樣的學(xué)習(xí)才是有意義的學(xué)習(xí)，即理解性的學(xué)習(xí)。

其次，傳統(tǒng)課堂教學(xué)方式重理性認識、輕感性認識。在傳統(tǒng)課堂教學(xué)中，感性認識被認為是只能提供認識的具體材料，唯有理性認識才能把握事物的本質(zhì)。這種感性認識與理性認識之間被人為地設(shè)置一道鴻溝。這種重理性、輕感性的理念會影響教學(xué)追求理論化、抽象化，不利于學(xué)生對知識的掌握。教育心理學(xué)研究表明，學(xué)生掌握知識的過程是一個感性認識和理性認識相結(jié)合的過程。如果學(xué)生的感性認識豐富，表象清晰，想象生動，形成理性認識及理解書本知識就比較容易。反之，要掌握書本上的概念、公式、原理等就比較困難。

從心理學(xué)的角度看，感性是指人的感知、想象、情感、靈感、直覺等心理機制與功能；理性是指人運用概念進行推理、判斷的心理機制與功能。傳統(tǒng)課堂教學(xué)缺乏對人的感性因素的刺激和滿足，從而也使其自身喪失了應(yīng)有的感染力和召喚力。再次，傳統(tǒng)課堂教學(xué)方式重視結(jié)論，輕視過程。在很多學(xué)科的學(xué)習(xí)過程中結(jié)論與過程的關(guān)系是學(xué)生求知過程中的一個十分重要的關(guān)系。重結(jié)論、輕過程正是傳統(tǒng)靜態(tài)知識觀的反映和體現(xiàn)。重結(jié)論、輕過程的教學(xué)只是一種形式上走捷徑的教學(xué)，把形成結(jié)論的生動過程變成了單調(diào)刻板的條文背誦，它從源頭上剝離了知識與智力的內(nèi)在聯(lián)系。就認識活動而言，它主要是學(xué)生自主閱讀獨立思考的過程。現(xiàn)代教育心理學(xué)研究指出，學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和科學(xué)家的探索過程在本質(zhì)上是一樣的，都是一個發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的過程。這個過程一方面是暴露學(xué)生各種疑問、思維、障礙和矛盾的過程，另一方面是展示學(xué)生聰明才智、獨特個性、創(chuàng)新成果的過程。

重理論、輕實踐，重理性、輕感性，重結(jié)論、輕過程，使以書本知識為本位的課堂教學(xué)喪失了素質(zhì)教育的功能。改革課堂教學(xué)首先要進行價值本位的轉(zhuǎn)移，即由以知識為本位，轉(zhuǎn)向以發(fā)展為本位。以發(fā)展為本位并非不要傳授書本知識，而是要把傳授書本知識服從、服務(wù)于學(xué)生的發(fā)展。為此必須著眼于更新知識觀和學(xué)習(xí)現(xiàn)。知識的直觀化、形象化、情感化、個性化、活動化、智慧化是通往素質(zhì)的必經(jīng)之路，是教學(xué)通向發(fā)展的必經(jīng)之路。

二、現(xiàn)代教學(xué)方式進步

現(xiàn)代教學(xué)方法有了很大的進步與發(fā)展，無論從形式還是內(nèi)容都較傳統(tǒng)教學(xué)有所提高。隨著計算機技術(shù)，多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的深入發(fā)展，虛擬技術(shù)逐漸由商業(yè)環(huán)境走向現(xiàn)代的教育教學(xué)領(lǐng)域。無論是幼兒園、小學(xué)、初中、高中、大學(xué)，還是各種各樣的培訓(xùn)機構(gòu)，都涉及到現(xiàn)代多媒體虛擬仿真技術(shù)的產(chǎn)物。大眾對虛擬教學(xué)儀器環(huán)境和人類文明的認知不能僅僅局限于一般的瀏覽，在試驗、教學(xué)儀器、管理、校園生活等因素基礎(chǔ)上三維立體仿真教育系統(tǒng)應(yīng)運而生。一個完整的虛擬校園教育體系真實、交互的特點正好是虛擬仿真技術(shù)的精髓和魅力所在，也將會對教育方式的變革起到極大推動作用，將會為教育事業(yè)增添強大的生命力。

當(dāng)今社會已經(jīng)步入數(shù)字科技信息時代。加快虛擬仿真技術(shù)在現(xiàn)代教育領(lǐng)域開發(fā)應(yīng)用。如虛擬仿真實訓(xùn)平臺、網(wǎng)絡(luò)課程、虛擬仿真動畫（工作過程模擬軟件）、通用素材庫等多種形式的教育數(shù)字化信息資源。

三、現(xiàn)代的教育數(shù)字化發(fā)展

虛擬仿真技術(shù)周期短、安全性高、真實感強等特點 ，已逐漸成為現(xiàn)代教育領(lǐng)域不可缺少的組成部分。原來老師黑板寫，學(xué)生底下記的時代已近過去。各種層出不窮的虛擬仿真實訓(xùn)平臺、虛擬仿真動畫、網(wǎng)絡(luò)課程，提升了現(xiàn)代教育的實力，改變了現(xiàn)代教育的理念，升華了現(xiàn)代教育的層次。一系列計算機虛擬仿真技術(shù)在現(xiàn)代教育的應(yīng)用發(fā)揮著不可取代的作用。

現(xiàn)代教育數(shù)字化研究和開發(fā)是迎合科技發(fā)展，將仿真技術(shù)應(yīng)用到教育教學(xué)中，提高現(xiàn)代教育數(shù)字化信息化進程，完善了現(xiàn)代教育的結(jié)構(gòu)。虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展影響著現(xiàn)代教育。一個具備高素質(zhì)的教育平臺，不單單是對硬件的需求，教育軟實力的發(fā)展程度同樣制約著該教育平臺的高度?，F(xiàn)代教育機構(gòu)的競爭、學(xué)習(xí)、發(fā)展，在多方面體現(xiàn)在多媒體虛擬技術(shù)的發(fā)展程度。做好現(xiàn)在教育領(lǐng)域多媒體仿真技術(shù)的研究與應(yīng)用，是對當(dāng)代教育領(lǐng)域新的發(fā)展空間的拓展，具有劃時代的意義。

多媒體仿真技術(shù)在現(xiàn)代高校教學(xué)過程中虛擬平臺的搭建，如虛擬仿真動畫的設(shè)計與制作。特別是針對“課堂上無法實際操作”高難度教學(xué)內(nèi)容，例如：建筑外立面效果替換、某生產(chǎn)工藝的生產(chǎn)流程、某建筑的建造流程展示、某儀器設(shè)備的使用、維護、保養(yǎng)。提高教學(xué)質(zhì)量，真正實現(xiàn)《教育部關(guān)于加快推進職業(yè)教育信息化發(fā)展的意見》中，加快開發(fā)現(xiàn)代課堂教育數(shù)字化優(yōu)質(zhì)信息資源。

通過多媒體虛擬仿真技術(shù)形象化模型信息的特點，針對實際課程有的放矢。依據(jù)課程特點設(shè)計合理有效的多媒體仿真平臺，針對教育教學(xué)方法提出實際改革方法。（促進教育教學(xué)觀念轉(zhuǎn)變，引領(lǐng)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法改革； 推動多媒體仿真技術(shù)在現(xiàn)代高校數(shù)字信息化進程。

虛擬仿真技術(shù)的交互性、逼真性、虛擬性、沉浸性在現(xiàn)代課堂教學(xué)中，充分發(fā)揮其特色，有效的輔助教師現(xiàn)代課堂教學(xué)。切實推進現(xiàn)代教育廣泛、深入、有效地應(yīng)用數(shù)字信息技術(shù)，不斷提升現(xiàn)代高校虛擬仿真平臺、虛擬仿真動畫、網(wǎng)絡(luò)課程、虛擬環(huán)境的建設(shè)，全面加強數(shù)字信息技術(shù)支撐現(xiàn)代課堂教學(xué)改革發(fā)展的能力，以先進的現(xiàn)代教育數(shù)字信息技術(shù)改造傳統(tǒng)教育教學(xué)模式，以信息化促進現(xiàn)代該等教育現(xiàn)代化的進程。

參考文獻：

[1]姜大源，關(guān)于職業(yè)教育課程體系的思考[J].中國職業(yè)技術(shù)教育，2003（5）.

篇6

關(guān)鍵詞：虛擬仿真技術(shù)；數(shù)控技術(shù)專業(yè)；數(shù)控仿真軟件；中職學(xué)校

中圖分類號：G642

1虛擬數(shù)控仿真系統(tǒng)

虛擬數(shù)控技術(shù)是利用計算機來模仿真實的數(shù)控設(shè)備工作環(huán)境和工作過程的一門技術(shù)。它以計算機仿真和數(shù)控加工技術(shù)為基礎(chǔ)，集計算機圖形學(xué)、人工智能、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)為一體，在虛擬的條件下，對數(shù)控設(shè)備的工作過程和環(huán)境進行全面的仿真。目前國內(nèi)外研究人員在加工過程仿真方面做了許多工作，如美國Maryland大學(xué)開發(fā)了用于培訓(xùn)數(shù)控操作人員的虛擬數(shù)控機床仿真器。同濟大學(xué)研制的數(shù)控程序微機動畫仿真系統(tǒng)。清華大學(xué)CIMS工程研究中心開發(fā)的“通用加工過程仿真器”等等，但目前的虛擬系統(tǒng)都屬于幾何仿真的范疇，將刀具與零件視為剛體，不考慮切削參數(shù)、切削力及其他物理因素對切削加工的影響，只是對數(shù)控程序進行翻譯，產(chǎn)生刀具位置數(shù)據(jù)，并以此數(shù)據(jù)驅(qū)動機床運動部件和刀架運動，對工件進行虛擬切削，同時檢查是否有干涉和碰撞。未來虛擬數(shù)控技術(shù)的主要發(fā)展方向是向物理仿真發(fā)展，包括加工精度分析，切削過程的熱變形，切削力作用下的系統(tǒng)彈性變形、夾緊變形，以及機床的動態(tài)和靜態(tài)分析等。

2虛擬數(shù)控仿真系統(tǒng)在中職數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用

2.1傳統(tǒng)數(shù)控實訓(xùn)教學(xué)中存在的問題

職業(yè)教育以崗位需求和職業(yè)能力為本位，突出實踐技能的訓(xùn)練。目前很多學(xué)校都投入購置了數(shù)控設(shè)備，雖然數(shù)控機床的數(shù)量增加了很多，但仍不能滿足實訓(xùn)教學(xué)的需要，教學(xué)只能“在黑板上開機床，在練習(xí)本上編工藝”；學(xué)生從理論學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)入實際操作缺少中間過渡環(huán)節(jié)，實訓(xùn)的危險性增加；實訓(xùn)教師在現(xiàn)場指導(dǎo)多名學(xué)生同時操作時，環(huán)境嘈雜，且很多學(xué)生圍著一臺機床，教學(xué)效果不好；數(shù)控機床結(jié)構(gòu)復(fù)雜緊湊，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中觀察了解機床的工作狀態(tài)和工作原理及機床的機構(gòu)時，觀察角度受到限制等等?；谶@些在實訓(xùn)教學(xué)中存在的問題，我們利用計算機虛擬現(xiàn)實技術(shù)，對數(shù)控機床的工作過程和環(huán)境進行全面的仿真,開發(fā)了《虛擬數(shù)控機床仿真實訓(xùn)與考核系統(tǒng)》。

2.2利用虛擬仿真技術(shù)實現(xiàn)的數(shù)控加工仿真教學(xué)系統(tǒng)

《虛擬數(shù)控機床仿真實訓(xùn)與考核系統(tǒng)》總體上設(shè)計了三個部分，即學(xué)習(xí)幫助、仿真實訓(xùn)和仿真考核。

學(xué)習(xí)幫助部分是入門學(xué)習(xí)的資源庫,包括了自動操作、手動操作和學(xué)生難以掌握的對刀操作的過程。軟件的核心部分是采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)實現(xiàn)的仿真實訓(xùn)與考核部分，對機床、工件和刀具進行了三維實體造型，通過實體間的布爾運算來實現(xiàn)整個數(shù)控加工過程的仿真，系統(tǒng)采用OPEN GL作為圖形開發(fā)引擎，使動態(tài)仿真過程變得流暢，實現(xiàn)了機床操作全過程仿真和加工運行的全環(huán)境仿真。學(xué)生根據(jù)圖紙確定加工工藝、編制好程序后，就可以在平臺上輸入程序，完成對刀及零件加工的全部工作。

圖2虛擬數(shù)控仿真系統(tǒng)

軟件針對中職學(xué)生的特點，注重過程性，強調(diào)細節(jié)，增加了安全性訓(xùn)練和工藝性訓(xùn)練功能。比如背吃刀量是根據(jù)機床、工件和刀具的剛度決定的，當(dāng)加工不同的材料時，其取值是不同的，學(xué)生往往給出很大的背吃刀量，而這在實際的機床上加工時，是非常危險的，我們的軟件中充分考慮了這一點，教師可以根據(jù)加工需要來設(shè)置背吃刀量，當(dāng)學(xué)生給出的數(shù)值過大時，系統(tǒng)就會提示，并停止運行，讓學(xué)生養(yǎng)成正確的加工習(xí)慣。

考核平臺，可利用試題生成工具生成試題，通過考試服務(wù)界面導(dǎo)入到系統(tǒng)，還可以導(dǎo)入報名表、進行成績處理等。系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)嵅俚娜^程進行考核，對編程中出現(xiàn)的語法錯誤和操作運行時發(fā)生的碰撞進行檢測并扣分，考試結(jié)束后學(xué)生可查詢什么地方出現(xiàn)了錯誤以及扣掉了多少分。

軟件通過三個平臺的設(shè)置，學(xué)生在訓(xùn)練的過程中發(fā)現(xiàn)的問題，可以在學(xué)習(xí)平臺上找到答案，之后還可以通過考試系統(tǒng)檢驗自己學(xué)習(xí)的效果，使學(xué)生能夠自主學(xué)習(xí)、獨立操作和自我測評。

3基于《虛擬數(shù)控機床仿真實訓(xùn)與考核系統(tǒng)》課堂教學(xué)模式實驗

為了檢驗基于《虛擬數(shù)控機床仿真實訓(xùn)與考核系統(tǒng)》的教學(xué)模式對數(shù)控技術(shù)專業(yè)教學(xué)的應(yīng)用效果，選取了《數(shù)控設(shè)備與編程》，這一中職數(shù)控技術(shù)專業(yè)的主干課程。該課程在內(nèi)容相同的情況下，采用《虛擬數(shù)控機床仿真實訓(xùn)與考核系統(tǒng)》后，在沈陽市裝備制造工程學(xué)校的教學(xué)課時數(shù)從原來的160學(xué)時減少為120學(xué)時。我們選取開設(shè)同樣課程、學(xué)生總體水平相同的兩個班級作為實驗研究對象，實驗班為09數(shù)控1班，對照班為09數(shù)控3班，兩個班均為38人，其中實驗班采用基于《虛擬數(shù)控機床仿真實訓(xùn)與考核系統(tǒng)》的課堂教學(xué)模式，對照班采用傳統(tǒng)教學(xué)模式。

通過一學(xué)年教學(xué)實踐，《數(shù)控設(shè)備與編程》課程對照班與實驗班教學(xué)情況如表1所示：

表1數(shù)控教學(xué)情況對比分析表

班級 09數(shù)控3班38人（對照班） 09數(shù)控1班38人（實驗班）

理論教學(xué)學(xué)時 54 54

實驗教學(xué)學(xué)時 16 6

實訓(xùn)教學(xué)學(xué)時 3周 2周

總教學(xué)學(xué)時 160 120

教學(xué)組織形式 傳統(tǒng)的集體授課 基于數(shù)控仿真軟件的小班小組教學(xué)

教學(xué)模式 理論課 教師講解，并運用有相關(guān)示意圖演示，學(xué)生聽、記。 基于虛擬仿真軟件的數(shù)控課課堂模式

實驗課 采用先在黑板上理論講解，再動手操作。 小組探究，仿真展示、驗證，動手操作。

實訓(xùn)課 采用教師指導(dǎo)，學(xué)生操作練習(xí)。 教師布置項目，學(xué)生自主探究、仿真驗證、操作練習(xí)。

實驗班和對照班數(shù)控專業(yè)技能考試后測對比分析如表2所示：

表2控制班與實驗班數(shù)控專業(yè)后測情況對比分析表

09數(shù)控3班38人

（對照班） 09數(shù)控1班38人

（實驗班）

數(shù)控編程正確率 61％（23人） 79％（30人）

操作撞刀 17人次 5人次

工件合格率 53％（20人） 76％（29人）

4結(jié)語

《虛擬數(shù)控機床仿真實訓(xùn)與考核系統(tǒng)》在數(shù)控教學(xué)實踐中起到了很好的助學(xué)和助教的作用，受到老師和學(xué)生的歡迎。系統(tǒng)彌補了實訓(xùn)設(shè)備的不足，節(jié)約了大量的實訓(xùn)材料的投入；仿真系統(tǒng)作為學(xué)生從理論學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)入實際操作過程的中間過渡環(huán)節(jié)，降低了實訓(xùn)的危險性；仿真軟件通過三維建模，可以放大、縮小、隨意旋轉(zhuǎn)查看機床，直觀、清晰，有良好的助教功能，改善了教學(xué)效果；學(xué)習(xí)平臺的設(shè)立有助于引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。比如一個學(xué)生，學(xué)完數(shù)控車床的操作后，對仿真操作產(chǎn)生了濃厚的興趣，自己學(xué)習(xí)了數(shù)控銑床的相關(guān)知識，編程加工出了自己的名字；對于數(shù)控操作中的難點，采用信息技術(shù)進行“虛擬現(xiàn)實”的仿真教學(xué)，不僅可提高操作學(xué)習(xí)的安全性，也很容易讓技能操作符合規(guī)范；仿真系統(tǒng)擴展了課堂容量，提高了教學(xué)質(zhì)量。信息化教學(xué)資源的應(yīng)用打破了傳統(tǒng)以教師為“中心”或“標(biāo)準(zhǔn)”的“說教”式教學(xué)模式，換之以師生互動、共同探究的“引導(dǎo)式”教學(xué)模式，師生之間變得平等。相互尊重的氛圍，極大地調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了課堂教學(xué)質(zhì)量。

數(shù)控仿真軟件將課堂教學(xué)的知識點和實踐教學(xué)的實訓(xùn)點整合在一起，改變了傳統(tǒng)教學(xué)模式，讓學(xué)生在做中學(xué)、在學(xué)中做，使我們的數(shù)控教學(xué)取得了事半功倍的效果。

參考文獻：

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篇7

關(guān)鍵詞：虛擬仿真；Matlab；電力電子技術(shù)；實驗實訓(xùn)

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）02-0134-02

一、引言

電力電子技術(shù)是目前最活躍、發(fā)展最快的一門新興學(xué)科，且廣泛應(yīng)用于工業(yè)、交通、IT、通信、國防以及民用電器、新能源發(fā)電等領(lǐng)域，它的應(yīng)用領(lǐng)域幾乎涉及國民經(jīng)濟的各個工業(yè)部門。

二、電力電子技術(shù)課程教學(xué)現(xiàn)狀

當(dāng)前高職院?；径疾扇±碚摻虒W(xué)加實踐操作的模式進行電力電子技術(shù)課程的教學(xué)。首先，講解電力電子器件的工作原理、特性以及使用方法；然后對各種變流電路（包括整流、逆變、斬波和交流變換等）的電路構(gòu)成、工作原理和波形等進行分析；最后在實驗實訓(xùn)臺上進行實操、搭建電路、觀察波形等進行驗證。

電力電子技術(shù)課程本身屬于電類各專業(yè)課程中較難的課程之一，教學(xué)對象又為高職學(xué)生，他們理論基礎(chǔ)差，計算能力弱，因此教學(xué)重心一定偏向?qū)嵅佟Ｈ缓?，在對電力電子電路進行實驗實訓(xùn)分析的過程中，由于電力電子器件具有非線性等特點以及電力電子電路的復(fù)雜性，造成實驗實訓(xùn)結(jié)果不明顯，單從示波器顯示波形不能很好地檢測電路的正確性。而且電力電子技術(shù)的實驗實訓(xùn)都涉及到220V或者380V的高電壓，具有一定的危險性。往往造成學(xué)生實驗實訓(xùn)項目做得迷迷糊糊，不知道結(jié)果是否正確，即使知道錯誤了也很難進行排故，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣減低，形成惡性循環(huán)。

三、虛擬仿真技術(shù)在電力電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

虛擬仿真技術(shù)是近年來隨著計算機技術(shù)迅猛發(fā)展而逐步形成的一類實驗研究的新技術(shù)，它在各類專業(yè)各種類型的課程當(dāng)中被廣泛應(yīng)用。虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)點主要有：（1）實驗硬件門檻低，基本不需要專業(yè)的實驗設(shè)備，只需要普通計算機即可；（2）實驗過程安全可靠，不涉及高電壓、高電流；（3）實驗過程迅速、結(jié)果清晰明顯，能快速地在計算機屏幕上顯示所需要的所有結(jié)果，一目了然；（4）糾錯排故簡單，基本的仿真實驗修改只需要在仿真環(huán)境下進行器件或者連接的修改。

鑒于以上優(yōu)點，虛擬仿真技術(shù)在電力電子技術(shù)課程實驗當(dāng)中進行應(yīng)用十分合適，并能有效地提高電力電子技術(shù)課程的教學(xué)效果。目前，可對電力電子電路及系統(tǒng)進行虛擬仿真的軟件較多，如Matlab、Pspise、Saber以及Multisim等。這些模擬仿真軟件的出現(xiàn)，為電力電子電路及系統(tǒng)的分析提供了方便、有效的手段，大大簡化了電力電子電路及系統(tǒng)的設(shè)計和分析過程。其中Matlab軟件由于其Simulink環(huán)境下提供的SimPowerSystems工具箱在電力系統(tǒng)分析、電力電子電路分析中令人滿意的表現(xiàn)、友好的界面和模塊化的形式受到廣大用戶的青睞。

根據(jù)電力電子技術(shù)課程教學(xué)的要求，結(jié)合課程實驗操作內(nèi)容，我們設(shè)計、建立并實現(xiàn)了涵蓋高職教學(xué)要求的十五個電力電子技術(shù)Matlab仿真項目。下面以直流升壓斬波電路為例，詳細介紹使用Matlab軟件進行模擬仿真的方法和步驟。

四、仿真實例

本節(jié)以直流升壓斬波電路為例，詳細介紹使用Matlab軟件進行電力電子電路仿真的方法和步驟。直流升壓斬波電路是典型的直流斬波電路之一，它通過電容、電感元件的儲能以及電力電子器件（此處使用IGBT）的通斷控制，使負載上得到比電源電壓高的電壓，其電路原理圖如下所示。

根據(jù)電路原理圖，在Matlab的Simulink中建立直流升壓斬波電路仿真模型，步驟如下：

1.仿真平臺建立。啟動MATLAB，進入MATLAB環(huán)境，點擊工具欄中的Simulink選項，進入所需的仿真環(huán)境，點擊File/New/Model新建一個仿真平臺。

2.模塊提取。在Simulink環(huán)境中拉取所需要的模塊到仿真平臺中，具體做法是點擊左邊的器件分類，電力電子仿真實驗一般只用到Simulink和SimPowerSystems兩個，分別在它們的下拉選項中找到我們所需的模塊，用鼠標(biāo)左鍵點擊所需的模塊不放，然后直接拉到仿真平臺中。本電路圖所需要的模塊及提取路徑如下表所示。

3.仿真模型建立。將提取的各模塊，按照原理圖布局好位置并進行連線。具體做法是移動鼠標(biāo)到一個模塊的連接點上，會出現(xiàn)一個“+”字型光標(biāo)，按住鼠標(biāo)左鍵不放，一直拉到所要連接的另一個模塊的連接點上，放開左鍵，連線就完成了。本電路圖的仿真模型如下圖所示。

4.參數(shù)設(shè)置。參數(shù)設(shè)置分為模塊參數(shù)設(shè)置和仿真參數(shù)設(shè)置。模塊參數(shù)設(shè)置如下：直流電壓源的幅值設(shè)置為100V。電阻負載設(shè)置為1Ω?？刂泼}沖電壓由脈沖發(fā)生器產(chǎn)生，電壓幅值設(shè)置為3V，周期設(shè)置為0.001S，脈沖寬度比的大小設(shè)置可改變輸出負載電壓的大小。IGBT、功率二極管、信號分解器、電感和電容可保持默認設(shè)置。示波器根據(jù)需要輸出的波形個數(shù)設(shè)置輸入端口數(shù)。仿真參數(shù)設(shè)置如下：將開始時間設(shè)置為0，終止時間設(shè)置為0.01，算法設(shè)置為ode23tb。

5.仿真。完成以上步驟后便可以開始仿真，仿真結(jié)束后雙擊示波器觀察波形。直流升壓斬波電路在控制脈沖電壓寬度比為80%和40%時的仿真波形如圖3所示，與理論分析值一致。

五、小結(jié)

虛擬仿真技術(shù)隨著計算機技術(shù)的發(fā)展在近些年得到了長足的發(fā)展，越來越多的課程在教學(xué)中引入了虛擬仿真技術(shù)，它對課程教學(xué)效果的提供具有較大的作用。文章在分析教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，引入了使用Matlab軟件的虛擬仿真技術(shù)，并以直流升壓斬波電路為例，詳細介紹使用Matlab軟件進行電力電子電路仿真的方法和步驟。

參考文獻：

[1]王波.虛實結(jié)合、理實一體的電力電子技術(shù)課程改革的探索與實踐[J].時代教育，2015，（7）.

篇8

【關(guān)鍵詞】虛擬仿真;數(shù)字電路;課程改革;教學(xué)方法

【中圖分類號】G420 【文獻標(biāo)識碼】B 【論文編號】1009―8097(2010)07―0147―04

一 前言

數(shù)字電子技術(shù)是計算機及通信類專業(yè)的重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,其中關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和解決問題的能力,因此,生動形象的課堂教學(xué)和全面的實驗體系對教學(xué)效果和知識的應(yīng)用能力有著非常重要的作用。然而,由于實驗儀器的的老舊,數(shù)量有限,使得實驗的開出率以及實驗內(nèi)容的擴展都受到限制。為順應(yīng)現(xiàn)代教育的發(fā)展,實施的現(xiàn)代化遠程開放教育,將計算機虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字電路教學(xué)中。其中理論教學(xué)結(jié)合多種教學(xué)方法和現(xiàn)代化的教育技術(shù),將基礎(chǔ)知識和理論形象地表現(xiàn)出來,有助于學(xué)生理解。課堂教學(xué)和實驗教學(xué)都利用計算機虛擬仿真軟件將所學(xué)理論聯(lián)系實際,并加以應(yīng)用,在此研究基礎(chǔ)上提出了基于虛擬仿真技術(shù)的所有電子技術(shù)課程教學(xué)的新模式。

二 計算機虛擬仿真技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality)技術(shù),簡稱VR,涉及計算機圖形學(xué)、人機交互技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能等多個領(lǐng)域。它由計算機硬件、軟件以及各種傳感器構(gòu)成的三維信息的人工環(huán)境――虛擬環(huán)境,可以逼真地模擬現(xiàn)實世界(甚至是不存在的)的事物和環(huán)境,人投入到這種環(huán)境中,立即有“親臨其境”的感覺,并可親自操作,與虛擬環(huán)境進行交互[1]。

計算機虛擬仿真技術(shù),是在多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等信息科技迅猛發(fā)展的基礎(chǔ)上,利用計算機技術(shù)將仿真技術(shù)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)相結(jié)合,是一種更高級的仿真技術(shù)。虛擬仿真技術(shù)以構(gòu)建全系統(tǒng)統(tǒng)一的完整的虛擬環(huán)境為典型特征,并通過虛擬環(huán)境集成與控制為數(shù)眾多的實體。實體可以是模擬器,也可以是其他的虛擬仿真系統(tǒng),更多的是計算機。實體在虛擬仿真軟件所提供構(gòu)建的環(huán)境中相互作用,以表現(xiàn)客觀世界的真實特征。虛擬仿真技術(shù)的這種集成化、虛擬化與網(wǎng)絡(luò)化的特征,可以滿足現(xiàn)代教育的發(fā)展需求[1]。

三 課程教學(xué)的若干問題及改革研究

對于理論教學(xué)環(huán)節(jié),首先是教學(xué)內(nèi)容陳舊。當(dāng)前大中專院校所用的教材內(nèi)容都是十幾年前的,即便是近幾年出版的教材,也只是內(nèi)容的深淺不同,體系結(jié)構(gòu)基本相同。比如教材中主要說明的74LS系列的芯片在目前實際應(yīng)用中已經(jīng)被淘汰,真正是學(xué)的沒用,用的沒學(xué)?，F(xiàn)在的學(xué)生在學(xué)習(xí)中,非常關(guān)注所學(xué)知識的實用性,如果不能學(xué)以致用,就影響到學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性。因而在課程教學(xué)中要及時更新教學(xué)內(nèi)容,講解傳統(tǒng)芯片的同時多介紹一些現(xiàn)在普遍使用的芯片,當(dāng)然也要根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)程度,最大可能激發(fā)學(xué)生的興趣[3]。

其次是教學(xué)方法。常用的教學(xué)方法無非就是這幾種:講授法、討論法、談話法、閱讀指導(dǎo)法。根據(jù)課程的特點和教學(xué)要求,不能一成不變的套用傳統(tǒng)的教學(xué)方法。這些方法對有些課程很有效,但是對計算機課程不一定全部適合,因此需要探索適合本課程需求的新的教學(xué)方法。筆者在教學(xué)中通常有如下幾種方法:講授法,這是傳統(tǒng)的教學(xué)方法,教師口述基本事實、原理和推理過程。部分定理,原理及產(chǎn)品采用講授法。例舉法,就是以典型例題說明某個定理或元件的應(yīng)用,這是本課程用的最多的一種方法。在數(shù)字電路課程中有很多芯片的實際應(yīng)用,有些是針對某部分內(nèi)容的很典型的例子,這些例子對于學(xué)生理解和掌握此部分知識非常有用。任務(wù)驅(qū)動法,就是教師布置一些運用某個知識點的題目,要求學(xué)生在課堂上有限的時間里做出來,并檢查完成情況。這樣學(xué)生對該節(jié)課所學(xué)知識從理論到應(yīng)用有了一個全方位的認識,而且對每個知識點掌握得都比較透徹,這是近年來比較流行的一種教學(xué)方法,也是計算機專業(yè)課程特有的一種教學(xué)方法,對提升教學(xué)效果有顯著作用。

再次是教學(xué)手段,不是單純的使用多媒體課件,而是結(jié)合計算機專業(yè)特點引入現(xiàn)代化教育技術(shù)和手段,很多典型例題用計算機仿真軟件在課堂驗證,讓學(xué)生直觀形象地了解電路的工作情況,從而掌握電路或芯片的應(yīng)用。

對于實驗教學(xué)環(huán)節(jié),首先是實驗設(shè)備簡陋。很多高校數(shù)字電路實驗設(shè)備包括我校仍然使用老式實驗箱,即由固定數(shù)字電路芯片搭建的實驗,學(xué)生只能按實驗教材設(shè)計的實驗按步驟做固定的實驗,實驗內(nèi)容都是以芯片講解為主,目的是對芯片功能進行驗證。因此學(xué)生把實驗課當(dāng)完成任務(wù),實驗環(huán)節(jié)沒有促進教學(xué),相反影響了教學(xué)效果。很多新的芯片不能認識和實踐,使得實驗教學(xué)方法與實際應(yīng)用的要求嚴重脫節(jié)。其次在實驗教學(xué)過程中,由于實驗設(shè)備老化,個別元件被損壞或接觸不良,導(dǎo)致學(xué)生實驗中,出現(xiàn)一些問題,電路連接完全正確,但是就是得不到正確結(jié)果,結(jié)果費了很多時間去排除故障,這樣做實驗當(dāng)然激發(fā)不了學(xué)生的興趣,相反還會阻礙他們進一步探索。再次,由于實驗條件的限制,實驗項目只能停留在驗證性實驗層次,學(xué)生的設(shè)計能力和綜合應(yīng)用能力都得不到提高,利用電子電路的計算機虛擬仿真軟件multisilm10就可以解決這個問題,利用這個軟件可以自行設(shè)計集成電路,綜合應(yīng)用各種芯片,完成所有的數(shù)字電路實驗[4]。在教學(xué)實施中,根據(jù)學(xué)生情況分驗證性實驗、設(shè)計性實驗和綜合性實驗三個層次完成實驗教學(xué)目標(biāo)。

四 計算機虛擬仿真技術(shù)在課程教學(xué)中的應(yīng)用

1 課堂教學(xué)中的應(yīng)用

在課堂講到門電路的工作原理或集成電路的應(yīng)用時,可以現(xiàn)場用計算機仿真軟件演示電路的工作過程,使學(xué)生更好地理解門電路的工作原理和芯片的工作情況。從而掌握電路的應(yīng)用。這樣,教學(xué)過程是由原理到應(yīng)用,由簡單到復(fù)雜,由抽象到現(xiàn)實,循序漸進地完成理論知識的學(xué)習(xí)。數(shù)字電路的基本單元是門電路,那么理解其工作原理非常重要,但是此部分對于大部分同學(xué)來說都是難點,如何突破這個難點呢?利用軟件建立仿真電路,真實地展現(xiàn)輸出電壓隨輸入電壓的變化情況,就會獲得很好的效果。下面是利用仿真軟件說明TTL與非門工作原理的課堂實例:

(1) Vi=0V,輸入接低電平。那么Q1導(dǎo)通,Vb1=0.8V,Ib5

(2) Vi=3.6V,輸入高電平。那么Q1的發(fā)射極電流從發(fā)射極(0.852mA)流入,從集電極流出,Q1的發(fā)射極和集電極倒置狀態(tài)。Vb1=2.443V,Vb5=0.843V,Vbc1+Vbe2=2.443-0.843=1.6V,導(dǎo)致Q2、Q5導(dǎo)通。由于Vc2=0.886V,Q4、Q5截止。輸出Vo=0.018V。其電路仿真如圖2:

2 實驗教學(xué)中的應(yīng)用

大學(xué)生需要有獨立的設(shè)計能力和對電子器件的綜合應(yīng)用能力,這就決定了本課程的實驗體系應(yīng)該是三個層次,在簡單的驗證性實驗的基礎(chǔ)上必須開設(shè)有創(chuàng)造性的設(shè)計性實驗和綜合性實驗。然而實驗室有限的數(shù)字電路實驗箱只能做幾個簡單的驗證性實驗,無法滿足設(shè)計性實驗和綜合性實驗的設(shè)備要求。但是,利用電子電路的計算機仿真軟件就可以擴展實驗室,提供所需要的一切電子元件和芯片,搭建任意難度,任意復(fù)雜的電路,并驗證其正確性。同時利用仿真軟件的可配置性,配合適當(dāng)?shù)碾娐房勺龀龆喾N不同的應(yīng)用。在實驗課程中,提前給出了三種實驗的一些題目和內(nèi)容,要求驗證性實驗必須都完成,設(shè)計性實驗可選做一至兩個,綜合性實驗選做一個。下面簡要說明學(xué)生利用仿真軟件選做的數(shù)字電子鐘邏輯電路的設(shè)計實例。

要求用中、小規(guī)模集成電路設(shè)計一臺能顯示日、時、分秒的數(shù)字電子鐘,選用器材主要有:安裝有仿真軟件的計算機若干臺,集成電路(CD4060、74LS74、74LS161、74LS248),晶振、電阻、電容若干,數(shù)碼顯示管,三極管、開關(guān)若干。

提示設(shè)計方案,包括數(shù)字電子鐘的電路框圖和四個主要模塊的實現(xiàn)細節(jié),學(xué)生依據(jù)電路框圖和提示信息設(shè)計邏輯電路圖,并將其在虛擬實驗環(huán)境中用仿真電路實現(xiàn)。下面給出數(shù)字電子鐘的電路框圖。

篇幅所限,參考電路就不給出,但是通過這個實例可以看出虛擬仿真技術(shù)在課程實驗中的重要作用。不但節(jié)省很多設(shè)備購置費用,不受地點和環(huán)境的限制,而且和真實實驗具有相同的效果。既然如此,為什么不廣泛應(yīng)用呢?

五 總結(jié)

論文對數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)提出很多問題,在實際的教學(xué)實踐中對這些問題進行了探索,將計算機虛擬仿真技術(shù)引入教學(xué)中,采用現(xiàn)代化教育手段進行課程改革。課堂教學(xué)提出了很多適合本課程并行之有效的教學(xué)方法,重要電路工作情況的計算機仿真演示,部分例題的計算機仿真驗證,增強其直觀性和真實性,加強學(xué)生的理解。實驗教學(xué)也利用計算機仿真軟件,采用虛擬實驗和真實實驗相結(jié)合的方式,擴充建立了虛擬實驗室,擴展了實驗內(nèi)容,在無需花費很大代價的情況下,滿足了設(shè)計性實驗和綜合性實驗的條件,從而完成三個層次實驗體系的建設(shè)。在本文的研究基礎(chǔ)上,可將虛擬仿真技術(shù)推廣應(yīng)用到所有電子技術(shù)課程教學(xué)中,引發(fā)電子技術(shù)課程改革的新局面。

參考文獻

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篇9

【關(guān)鍵詞】 虛擬仿真；新聞傳播實驗室；實驗教學(xué)；應(yīng)用

一、虛擬仿真技術(shù)

虛擬仿真技術(shù)包括虛擬現(xiàn)實和仿真兩部分，其中，虛擬現(xiàn)實是指利用計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感技術(shù)等現(xiàn)代科技進行的高級人機交互技術(shù)。仿真則是指利用建模進行實驗，模擬真實的實驗步驟和流程，從而達到實驗?zāi)康摹?/p>

在我國，虛擬仿真技術(shù)主要在化工、機械、工程類學(xué)科中應(yīng)用較多，如北京化工大學(xué)、沈陽化工大學(xué)、廣西大學(xué)等高校獲批的化工類虛擬仿真實驗教學(xué)中心；北京航空航天大學(xué)、吉林大學(xué)、浙江工業(yè)大學(xué)等高校獲批的機械類虛擬仿真實驗教學(xué)中心；北京理工大學(xué)、南開大學(xué)、同濟大學(xué)等高校獲批的工程類虛擬仿真實驗教學(xué)中心。在這些學(xué)科領(lǐng)域，實驗成本較高，實驗設(shè)備、場地、時間等諸多客觀因素都受到制約，因此通過虛擬仿真技術(shù)，模仿實驗過程，虛擬儀器操控面板及操作流程，用軟件實現(xiàn)儀器的功能，從而達到學(xué)生實踐、實訓(xùn)的效果。

虛擬仿真實驗突破了原有課程實驗的界限，增加了趣味性、綜合性、設(shè)計性及創(chuàng)新性實驗，加強現(xiàn)代實驗方法、實驗手段的應(yīng)用，提出有代表性的、啟發(fā)性的問題，加深學(xué)生對實驗的理解，激發(fā)創(chuàng)新思維與興趣。虛擬仿真實驗為學(xué)生獨立自主地進行學(xué)習(xí)與實踐創(chuàng)造良好的條件，更有利于培養(yǎng)學(xué)生的實際應(yīng)用能力和綜合素質(zhì)。[1]

二、虛擬仿真技術(shù)在新聞傳播實驗教學(xué)中的應(yīng)用

對新聞傳播實驗教學(xué)而言，例如舞臺燈光設(shè)計、戲劇影視場景搭建等教學(xué)高度依賴于活動情景；而攝影、攝像課程的教學(xué)實驗又局限于器材數(shù)量、天氣、人員操作等因素，因此，全媒體虛擬仿真教學(xué)主要采用以虛擬場景的虛擬現(xiàn)實技術(shù)和模擬流程的虛擬仿真技術(shù)，通過創(chuàng)建多類型的場景與多元化的操作界面，實現(xiàn)人機互動，完成虛擬仿真教學(xué)。

虛擬仿真在實驗教學(xué)中主要分為環(huán)境虛擬和過程仿真兩大部分，其中，環(huán)境虛擬是利用計算機生成一種模擬環(huán)境，是一種多源信息融合的交互式的三維動態(tài)視景和實體行為的系統(tǒng)仿真。實際應(yīng)用體現(xiàn)在，利用虛擬仿真技術(shù)，對舞臺燈光、會議場景、采訪情境等現(xiàn)實要素進行虛擬，改善教學(xué)環(huán)境、優(yōu)化教學(xué)手段、增強教學(xué)效果。過程仿真則是利用虛擬演播廳，構(gòu)建一個虛擬電視節(jié)目制的全部流程，以真實拍攝電視節(jié)目所處的內(nèi)外部環(huán)境定義為規(guī)則，由進行實驗的學(xué)生模擬各種場景中的主持、訪談、采訪等工作，使學(xué)生能夠模仿真實電視節(jié)目攝制的核心業(yè)務(wù)。在實踐中是通過運營虛擬演播廳、虛擬攝像師等，創(chuàng)建虛擬的操作界面及環(huán)境，將真實過程運用其中，使學(xué)生觸及攝影攝像及節(jié)目制作的核心業(yè)務(wù)。

“虛實結(jié)合”是其特色，按照虛擬仿真與現(xiàn)實存在相結(jié)合的原則，將不同類型場景的虛擬仿真與實體場景相結(jié)合，實現(xiàn)教學(xué)資源多元化；將不同類型節(jié)目制作過程虛擬仿真與教學(xué)實體相結(jié)合，實現(xiàn)教學(xué)情景多樣化；將不同類型教學(xué)情景虛擬仿真與省臺、市臺節(jié)目要求相結(jié)合，實現(xiàn)教學(xué)素材本地化、教學(xué)成果社會化。

三、虛擬仿真技術(shù)對新傳實驗室建設(shè)的必要性

1、有助于解決實景燈光、場景等一經(jīng)建設(shè)完成便不可更改的問題，豐富傳媒實驗教學(xué)資源，降低實驗教學(xué)成本

傳媒類本科生培養(yǎng)，具有很強的應(yīng)用性和實踐性。然而，在校內(nèi)教學(xué)實踐中，大多數(shù)專業(yè)存在理論與實踐的嚴重脫節(jié)，致使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，知識掌握模糊，理論和實踐難以達到有效結(jié)合。例如播音主持、攝影、攝像、電視節(jié)目制作等課程，不同的教學(xué)理論需要不同的室內(nèi)場景、燈光設(shè)置進行相應(yīng)配合，而場景搭建耗時耗力，不同場景之間無法迅速變換，而且建造成本高，管理復(fù)雜，也制約了實體實驗室的長遠發(fā)展。因此，通過全媒體虛擬仿真技術(shù)，能夠迅速為學(xué)生展現(xiàn)出真實、多元、可變的場景，學(xué)生亦可通過自身需要去對場景進行調(diào)節(jié)變換，使學(xué)生多方位去感受拍攝、主持、表演等業(yè)務(wù)的真實情景，領(lǐng)悟行業(yè)規(guī)律，提高實戰(zhàn)能力。

2、有助于解決數(shù)字出版、電視節(jié)目從策劃、拍攝、制作到生產(chǎn)、播出運營難以完整體驗的問題，增強學(xué)生實戰(zhàn)能力

在電視臺，電視節(jié)目從策劃、拍攝、制作到生產(chǎn)、播出運營需要很多部門通力協(xié)作才能順利進行。在高校的教學(xué)體系中，涵蓋以上節(jié)目制作生產(chǎn)步驟會涉及到多門課程，不同的課程又由不同的教師傳授，課程一般會覆蓋多個學(xué)期，因此學(xué)生所掌握的知識往往是碎片化的、缺少整體性。全媒體虛擬仿真教學(xué)中心通過虛擬整個電視節(jié)目從制作到的流程，讓學(xué)生能夠完整的體驗電視臺各個部門的工作，使培養(yǎng)出的學(xué)生一進入媒體工作能立刻將學(xué)校所學(xué)的技能投入運用。

3、有助于增強交互式的體驗，提高學(xué)生傳媒素養(yǎng)及應(yīng)對變化的能力

以互動出版物模塊為例，能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)生與出版物進行互動交流，打破傳統(tǒng)媒體單向傳播的壁壘，使出版物能夠有聲播放，可以通過PC端、ipad端進行交互，使讀者更加直觀地了解文章的相關(guān)背景知R及概況。通過互動出版物的交互式體驗，不但能夠讓使用者在體驗時有更深刻的沉浸感，而且為數(shù)字出版在電子書的發(fā)展上提供了一個具有發(fā)展?jié)摿Φ姆较?。學(xué)生通過模擬實踐，能夠到提升媒介素養(yǎng)，培養(yǎng)應(yīng)對媒介內(nèi)容變化的能力。

4、有助于完善實踐教學(xué)體系，提升實驗教學(xué)效果

新聞傳播專業(yè)課程的實驗教學(xué)涉及各類環(huán)境與場景，存在隱蔽性、復(fù)雜性、突發(fā)性等問題，而實驗教學(xué)又受到器材設(shè)備、天氣因素、傳媒行業(yè)規(guī)則等眾多因素影響，使得很多教師在帶領(lǐng)學(xué)生實驗時避重就輕，實驗設(shè)計不能很好地與傳媒業(yè)界接軌，也使得學(xué)生的實驗成果良莠不齊。通過建立全媒體虛擬仿真教學(xué)中心，能夠全方位虛擬業(yè)界實操流程，有助于完善實踐教學(xué)體系，使每一個學(xué)生都獲得如臨實地、如觸實物的真實體驗。

5、有助于讓學(xué)生結(jié)合自身特點掌握學(xué)習(xí)進度，同時降低實驗損耗率

在全媒體虛擬仿真教學(xué)中心，指導(dǎo)教師可以為每一位學(xué)生量身定做自主實驗，學(xué)生可以對同一模塊進行反復(fù)實驗，也可根據(jù)自身情況進行分層次分階段的實驗。學(xué)生不同的操作流程會造成不同的實驗結(jié)果。通過仿真實驗，學(xué)生能夠準(zhǔn)備找出自己在技術(shù)層面的問題在哪里；同時，即使操作失誤，其實驗結(jié)果也不會對實驗室造成損耗。

四、虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)勢

1、虛擬仿真有利實踐驗證，節(jié)約成本

根據(jù)實驗設(shè)計案例，思考其所具有的會議要素后，必須根據(jù)會場的具體情況來設(shè)計會議布置場景，此時策劃虛擬仿真實驗平臺，將免除我們實際教學(xué)中所需動用大量桌椅，杯具，麥克風(fēng)，鮮花等等道具，仿真實踐場景，讓學(xué)生輕而易舉的可以進行實踐驗證，有利于節(jié)約成本。

2、虛擬仿真場景，有利學(xué)生嘗試

通過虛擬仿真實驗平臺，學(xué)生可以輕松地應(yīng)用軟件不斷地去驗證自己所設(shè)計的實驗是否符合理論實踐。通過虛擬仿真，可以全面地展示各種場景布置的特點及應(yīng)用范圍，同時可以讓學(xué)生直觀了解不同場景下可采取的措施，達到以虛促實的作用。讓學(xué)生能敢于嘗試不同組合的可能性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和想象力，最終達到實踐教學(xué)的目的。

五、結(jié)語

將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于新聞傳播類學(xué)科的實踐教學(xué)中，彌補了傳統(tǒng)實驗教學(xué)的不足，能夠提高學(xué)生理解問題、分析問題的能力以及專業(yè)實踐的能力。實驗室作為平臺能夠給虛擬仿真技術(shù)不斷拓展、升級的空間，同時，虛擬仿真技術(shù)也會給實驗室?guī)韽膶嶒灧绞降綄嶒瀮?nèi)容的創(chuàng)新。

【注 釋】

[1] 程思寧，耿強，姜文波，占永寧. 虛擬仿真技術(shù)在電類實驗教學(xué)中的應(yīng)用與實踐[J].實驗技術(shù)與管理，2013.30（7）94-97.

篇10

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革；虛擬仿真；Proteus；Keil

中圖分類號：TP368.1 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9599 （2012） 21-0000-02

1 引言

“單片機原理及其應(yīng)用”系列課程在大學(xué)多個專業(yè)中都被列入主干專業(yè)基礎(chǔ)課程，如電氣工程及其自動化、生物醫(yī)學(xué)工程、機械專業(yè)以及通信工程等專業(yè)，單片機原理及其應(yīng)用者們課程的教學(xué)任務(wù)是讓學(xué)生掌握關(guān)于單片機的基本工作原理，并掌握單片機的硬件結(jié)構(gòu)及軟件應(yīng)用技術(shù)。單片機原理及其應(yīng)用也是一門非常具有實踐性的課程，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中需要對其硬件電路進行設(shè)計、編制軟件程序以及仿真調(diào)試等，這樣是為了加深學(xué)生對所學(xué)知識的理解，并提高他們的分析問題和實際動手解決問題的能力。除此之外，還對學(xué)生的思維和創(chuàng)新能力起到拓展作用。使用虛擬仿真技術(shù)不僅能給教學(xué)工作提供更好的服務(wù)，還能對傳統(tǒng)實驗教學(xué)中存在的問題進行改革，對新的實驗?zāi)Ｊ竭M行探索，實現(xiàn)多種途徑的單片機教學(xué)和電子設(shè)計大賽的創(chuàng)新。

2 Proteus和Keil虛擬仿真技術(shù)在單片機系列課程中的應(yīng)用

用軟件仿真設(shè)計出基于單片機的液體點滴速度監(jiān)控系統(tǒng)，顧名思義，該系統(tǒng)就是一個以單片機為載體的智能化系統(tǒng)，它能實現(xiàn)代替醫(yī)務(wù)人員監(jiān)控病人點滴速度的功能。該系統(tǒng)采用了AT89C51作為核心處理單元，以光敏傳感器對液體的滴數(shù)進行監(jiān)測，通過按鍵控制點利用步進電機對當(dāng)前點滴的速度進行調(diào)整，當(dāng)藥液低于一定標(biāo)準(zhǔn)可通過蜂鳴器報警。

本文主要對基于AT89C51單片機制作而成智能化的液體點滴速度檢測與控制裝置進行系統(tǒng)設(shè)計的分析，首先我們對該裝置的基本組成結(jié)構(gòu)進行分析，其主要組成系統(tǒng)包括液滴速度測試系統(tǒng)、液體滴速控制系統(tǒng)、顯示裝置與鍵盤輸入控制系統(tǒng)以及報警系統(tǒng)。本裝置實現(xiàn)藥液調(diào)整的功能是通過單片機控制步進電機實現(xiàn)的，當(dāng)壓強與高度所成的比例被單片機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)反饋回來時，單片機便能通過驅(qū)動減速電機對螺旋機構(gòu)實現(xiàn)壓緊操作從而完成對不步進電機的控制。點滴速度的設(shè)定是通過鍵盤來操作的，設(shè)定有效范圍40-100滴/分，對相應(yīng)誤差范圍進行控制，并且當(dāng)點滴液體到達所設(shè)置的警戒線數(shù)值后，便會驅(qū)動單片機內(nèi)部數(shù)據(jù)處理程序發(fā)出報警信號。以單片機為主要控制系統(tǒng)對液體點滴速度監(jiān)控裝置進行設(shè)計，并利用Proteus和Keil軟件結(jié)合進行仿真過程，實現(xiàn)將理論應(yīng)用于實際的教學(xué)目標(biāo)。對系統(tǒng)硬件的設(shè)計進行分析，我們發(fā)現(xiàn)整個設(shè)計系統(tǒng)中包含以下幾個組成部分：液滴速度檢測電路，滴速顯示電路，滴速控制電路以及報警電路等。

在液滴速度檢測電路中，系統(tǒng)采用的數(shù)據(jù)采集方法為光敏感應(yīng)法，發(fā)射光源為紅外光源GS系列管，光源發(fā)出高頻光脈沖，為一束平行光，通過紅外光敏接收管進行接收。信號接收完成后需要經(jīng)過信號放大器將光信號進行放大，進而轉(zhuǎn)化為電脈沖信號。此系統(tǒng)的應(yīng)用原理為，當(dāng)光路上出現(xiàn)遮擋時，光信號的強弱便會出現(xiàn)改變，而這個變化正是整個系統(tǒng)關(guān)鍵的數(shù)據(jù)來源，對這個變化需要進行同步介調(diào)和放大后才能轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)模擬信號，最終輸出。

滴速顯示電路的控制主體為單片機AT89C51，進行串行通信的部件為P2口和LED模塊。該系統(tǒng)的設(shè)計思路為，將GPS8-2作為液滴速度檢測傳感元件，液滴的相關(guān)數(shù)據(jù)經(jīng)過轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號處理后傳送給AT89C51進行計算，再由AT89C51將對信號進行程序運算的結(jié)果進行轉(zhuǎn)換后發(fā)給LED顯示系統(tǒng)。在LED顯示系統(tǒng)中進行顯示設(shè)置時，要求為能在LED上實時顯示點滴液滴速，具體顯示方式為從低位開始顯示，依次往上十進制，可顯示從0到100以內(nèi)滴速。使用者通過對所顯示的當(dāng)前的點滴液滴速實況，對滴速進行實時的調(diào)整和控制。首先使用者利用鍵盤接口對所需要的點滴滴速進行設(shè)定，而整個系統(tǒng)會在整個監(jiān)控過程中將實際滴速與設(shè)定值進行實時比較，并判斷當(dāng)前的滴速是否符合設(shè)定的速度。如果超出或低于所需求的滴速則使用液滴控制電路對其進行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)了對點滴液速度的控制。

對滴速進行控制和調(diào)節(jié)這一功能的實心是通過控制步進電動機實現(xiàn)的。點滴監(jiān)測電路會時刻對監(jiān)測到的信號進行軟件系統(tǒng)內(nèi)部的對比，并根據(jù)具體對比結(jié)果向步進電機發(fā)出對應(yīng)的脈沖信號以實現(xiàn)控制。當(dāng)點滴液速度高于要求的速度時，軟件系統(tǒng)內(nèi)部會對步進電機發(fā)出電脈沖信號，進行降低儲液瓶高度的命令從而降低點滴液速度。同理，當(dāng)點滴液速度低于要求的速度時，系統(tǒng)也會根據(jù)分析結(jié)果向步進電機發(fā)出對應(yīng)的脈沖信號，通過升高儲液瓶高度來提高點滴液速度。在這一系列過程中，光電傳感器GPS8-2會連續(xù)不斷地對點滴液的速度進行實時數(shù)據(jù)采集，并能夠根據(jù)具體反饋回來的信息進行對速度值的校驗和調(diào)整，進而達到控制點滴液速度的目的。

報警點路同樣采用GPS8-2光電傳感器，將光電傳感器固定于儲液瓶上的警戒線處，當(dāng)儲液瓶中的藥液低于警戒線時，便會出現(xiàn)采集信號變化的情況，軟件系統(tǒng)收到該變化時便會發(fā)出報警信號，通過發(fā)光二極管來顯示報警

在利用C語言對單片機程序進行設(shè)計時，需要我們注意的是加強結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計思想的應(yīng)用：在整體設(shè)計過程中需要采用“自頂而下”（TOP2DOWN）的方法，并且在程序編寫設(shè)計時應(yīng)采用模塊化編程。對單片機控制點滴這個系統(tǒng)的程序編寫，具體包含了4個子程序的調(diào)用，這四個子程序分別是LED顯示程序、按鍵掃描及處理程序、點滴液速度采集程序、低液量報警程序。他們分別具有的功能為：顯示實時點滴液速度；保證按鍵識別、按鍵輸入及相關(guān)處理應(yīng)用功能的實現(xiàn)；把GPS8-2所采集的點滴速度讀入到指定的數(shù)組中；利用GPS8-2對儲液瓶內(nèi)的藥液量進行檢測，并在液面低于警戒線時實現(xiàn)自動報警。

在進行程序編寫時，首先要對各初始值進行設(shè)定，之后再啟動傳感器程序?qū)崿F(xiàn)對滴速的測量。在滴速檢測系統(tǒng)的設(shè)計部分，需要設(shè)計的有讀字節(jié)程序、寫字節(jié)程序、讀取點滴液速度程序等3個子程序。對LED顯示進行初始化程序設(shè)計，需要將單片機各口狀態(tài)和設(shè)初始閾值進行初始化設(shè)計。

整個系統(tǒng)在調(diào)試時需要將Proteus和Keil兩個軟件進行簡單的配置，進行運行后會出現(xiàn)電路仿真圖的出現(xiàn)，編輯好的C工程文件也會需要被保存在整個工程文件中。Proteus是目前最好的模擬單片機器件的工具，使用KeilC+ProteusS可以像使用仿真器一樣調(diào)試程序。

設(shè)計將自動化液體點低速度監(jiān)控裝置添加在目前的液體點滴裝置上。此系統(tǒng)主要是以AT89C51單片機作為主控制芯片的，將光電傳感器、LED數(shù)碼管顯示器以及步進式電動機組成的滴速控制電路與單片機系統(tǒng)進行連接。設(shè)計中使用的光電傳感器為GPS8-2，數(shù)據(jù)采集裝置采用的是兩塊光電傳感器，這兩塊光電傳感器分別用于檢測點滴液滴數(shù)和監(jiān)控儲液瓶內(nèi)剩余的藥液量。使用GPS8-2光電傳感器的監(jiān)測系統(tǒng)電路具有簡單、方便、靈活等特點，整個系統(tǒng)的原理為通過光電傳感器將滴數(shù)信號傳遞到單片機控制系統(tǒng)[2]。單片機在對信號進行簡單地計算處理后，會將處理后的信號通過接口傳遞給LED數(shù)碼管顯示器并顯示出來，在這一過程中多花費的時間是很短的，因此就保證了顯示速度的準(zhǔn)確、快速和及時的特性，使用者能夠通過數(shù)碼管顯示出來的滴速對滴速現(xiàn)況有一個直觀的了解，為實際操作提供了依據(jù)。

液體點滴裝置在我國醫(yī)用衛(wèi)生領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景，但是其目前還存在許多技術(shù)上的問題，例如無法精確地控制輸液速度。因此論文設(shè)計了一種設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單成本較低的液體點低速度監(jiān)控裝置。設(shè)計基本完成了基于單片機的液體點滴速度監(jiān)控裝置的滴速控制。同時設(shè)計完成了Proteus和Keil結(jié)合的仿真過程。

參考文獻：

[1]張毅剛.新編MCS-51單片機應(yīng)用設(shè)計.2008.

[2]張學(xué)軍，回文靜.基于虛擬儀器的實驗教學(xué)研究.儀器儀表用戶，2011（18）：57-59.