eLabsim仿真型开放实验室系统用户手册.docx

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eLabsim仿真型开放实验室系统用户手册

目录

第一章软件概述1

1.1、主要功能1

1.2、系统组成及介绍2

1.3、运行所需要的环境3

第二章使用说明4

2.1、安装步骤4

2.2、如何启动及退出仿真系统4

2.3、菜单栏和工具栏介绍6

2.4、如何开展实验11

2.5、连线和调节模块参数12

2.6、虚拟函数信号发生器14

2.7、示波器说明17

2.8、远程发送和远程接收19

2.9、C/C++二次开发20

2.10、MATLAB二次开发21

第三章实验文件及报告提交说明22

3.1学生实验文件提交及老师批阅说明22

3.2学生实验报告提交及老师批阅说明28

3.3注意事项33

第一章软件概述

e-Labsim仿真型开放实验室是一套根据教学的需要，兼顾一般仿真型开放实验室优势，运用先进的虚拟仿真技术，将实际的硬件设备通过虚拟化，在PC机上实现与硬件相同的功能及操作方式；在此基础上，利用软件上的优势，进行了灵活的扩展与二次开发，并集成多种虚拟仪器的综合的仿真型开放实验室方案。

e-Labsim仿真型开放实验室是一种虚拟的实验环境和平台，但其又不同于普通的“虚拟实验室”的概念，为了能做到实验室的开放以及让学生进行创新实践，在产品实现方面，我们主要采取了几个方面的思路和方案：

1）建立真实完整的实验对象的数学模型，让学生在虚拟环境下感受到的是真实的实验环境；

2）将实验对象按知识体系切割为一个个独立的模块，学生可以按照自己的意愿将各模块以不同的方式进行组合以搭建出不同的功能实体或系统；

3）每一个模块的相关参数是可以按照学生的意愿来进行自由调节的；

4）提供多种虚拟的仪器仪表，且仪器仪表的外观、操作方式和操作习惯与实际的设备完全一致。

1.1、主要功能

1）、基本上实现与实际硬件相同的实验操作与信号展示。

2）、可进行灵活的扩展与二次开发，开发包括C/C++算法开发及结合Matlab引擎开发基于M语言的算法。

且经过本系统验证过的开发算法，可用于DSP或FPGA实际硬件设计开发。

3）、先进的实验数据管理机制，实验数据分为本地用户自行管理和远程服务器管理两种方式。

4）、协助实验，通过协助实验模块，可实现远程用户协同实验。

将本地/远端信号通过网络传送到远端/本地进行信号处理。

5）、独特的模块操作方式，模块可通过鼠标拖动，并可放大缩小，参数的设置可采用鼠标点击设置或键盘操作。

6）、完整的实验教学管理系统。

7）、实验帮助系统。

8）、灵活的实验室建设方案。

我们拥有一套完善的软件使用授权流程，可根据不同的需求建设不同类型和规模的实验室。

1.2、系统组成及介绍

1）、模块仿真系统

与实际硬件相一致的通信仿真模块。

2）、网络通信系统

可进行远程传输信号进行协助仿真的高速网络通信系统。

3）、教学管理系统

先进的实验管理系统，方便学校对实验课程进行管理。

4）、实践教学系统

灵活多样的二次开发扩展功能，可自行设计模块进行二次开发。

5）、虚拟仪器系统

多种虚拟测量仪器支持，方便进行信号分析。

6）、在线BBS支持

1.3、运行所需要的环境

I、客户端最低配置要求：

CPU1.0GHz；

系统可用内存（RAM）128MB；

注意：

低于以上配置将严重影响仿真效率。

II、推荐配置：

CPU1.6GHz以上双核CPU；

系统可用内存（RAM）256MB。

III、操作系统：

Windows 2000/WindowsXP/WindowsVista/Windows7。

IV、服务器端配置要求：

安装WINDOWS服务器版操作系统，安装SQL数据库，IIS5.0及以上版本WEB服务管理程序，客户端和服务器端均需要安装VS2008运行环境。

第二章使用说明

2.1、安装步骤

请按照以下步骤逐步进行安装:

1、如果您的计算机未安装“.netframework3.5”,请运行安装我们程序附带的“dotnetfx35_chs.exe”；

2、如果您的计算机未安装VS2008SP1开发环境或则VS2008SP1运行库，请安装我们附带的"VC2008SP1Runtime.exe"；

3、运行"e-LabsimSetup.exe"，安装仿真型开放实验室。

注意事项：

1、请将压缩包解压后安装；

2、在安装e-Labsim时，请务必选择“e-LabsimSetup.exe”进行安装，不要选择“e-LabsimSetup.msi”进行安装，否则程序可能无法正常使用。

2.2、如何启动及退出仿真系统

（1）启动e-Labsim仿真系统

在电脑中安装了e-Labsim运行程序之后，启动仿真系统的方式有三种：

1）双击桌面上的仿真系统的快捷方式图标，即可启动仿真系统，进入到登陆界面。

2）右击桌面上的仿真系统的快捷图标，然后在弹出的对话框中点击“打开”即可启动仿真系统，进入到登陆界面。

3）从电脑系统的左下角进入“开始”菜单，选择“程序”选项，在弹出的“程序”对话框中找到“武汉凌特电子技术有限公司”，然后点击其下拉框中的e-Labsim仿真系统图标，即可启动仿真系统，进入到登陆界面。

仿真系统的登陆界面：

在登陆界面中输入正确信息之后，点击【登陆】便可进入仿真系统了。

（2）如何退出e-Labsim仿真系统

仿真系统的退出方式有两种：

1）点击主菜单栏中【文件】—>【退出】，此时系统会弹出一个【提示】对话框，点击其中的【确定】选项，即可退出该仿真实验系统。

2）点击右上角的关闭按钮（如图所示：

），系统会弹出一个【提示】对话框，点击其中的【确定】选项，即可退出该仿真实验系统。

2.3、菜单栏和工具栏介绍

I、菜单栏

【文件】

└→【新建】：

可以创建新的实验窗口，方可在此窗口内进行实验。

└→【打开】：

可以打开已建好的实验。

└→【关闭】：

关闭当前已建立的实验窗口。

└→【保存】：

可在本地电脑上保存实验。

└→【另存为】：

将实验保存在本地电脑的其他位置。

└→【另存为网页】：

将实验保存为网页的形式。

└→【实验数据管理】：

对实验的数据进行管理。

弹出的【实验数据管理】对话框中含有课程列表、实验列表及实验文件列表三个子框。

根据需要，可以选择实验、保存实验、打开实验、删除实验、提交实验。

学生进行打开实验、删除实验、保存实验的操作都是针对服务器端自己的数据库进行的动作，而提交实验是将自己已完成的实验交给老师，供老师批阅。

老师端的实验数据管理和学生端的实验数据管理是两个不同的界面。

老师主要是管理学生实验，可查看学生提交实验的情况，并批阅实验。

而学生主要是通过这个界面对自己在服务器上的数据库进行一系列的操作，如：

保存实验、提交实验、删除实验等。

学生端的实验数据管理界面:

老师端的实验数据管理界面：

└→【退出】：

可退出仿真实验系统。

【编辑】

└→【撤销】：

此功能暂时没有添加。

└→【剪切】：

此功能暂时没有添加。

└→【复制】：

此功能暂时没有添加。

└→【粘贴】：

此功能暂时没有添加。

【视图】

视图菜单栏所含为【工具栏和停靠窗口】、【状态栏】及【应用程序外观】。

└→【工具栏和停靠窗口】：

该菜单中所包含的项目如下图所示：

选择“标准”选项框，可调用如下图所示的几种工具，分别为：

新建实验区、打开实验、保存实验、运行算法、停止算法、暂停算法和继续算法的快捷方式（见下图）。

当选中“通信原理”“信号与系统”“仪器仪表”“远程通信”的选项框，可在实验区的右侧展开相应的工具栏。

└→【状态栏】：

选中“状态栏”时，可在实验区下方显示当前操作的状态。

└→【应用程序外观】：

可设置e-Labsim仿真程序的外观。

在该选项框中共有“Windows2000”“officeXP”“WindowsXP”等六种外观模块可供选择。

其中在“office2007”共有“蓝色样式”、“黑色样式”、“银色样式”和“水绿色样式”四种样式可供用户挑选。

【窗口】

└→【新建窗口】：

在实验区中建立新的实验窗口。

└→【层叠窗口】：

将实验区中的实验窗口层叠展示。

└→【平铺窗口】：

将实验区中的实验窗口平铺展示。

└→【排列图标】：

在该选项卡中，可将当前实验区中的任一实验窗口设置为当前窗口。

└→【窗口】：

点击“窗口”选项卡，在弹出的“Windows”对话框中，可以对实验区所有的窗口进行激活、保存、关闭及最小化设置。

【操作】

└→【运行算法】：

开始运行后台算法。

└→【停止算法】：

停止运行后台算法。

└→【暂停算法】：

暂停后台算法。

└→【继续运行算法】：

继续运行后台算法。

└→【远程用户列表】：

点击“远程用户列表”，在弹出的“在线用户”对话框中可以看到在线用户的基本信息，如：

学号、姓名及IP地址。

【工具】

└→【设置画布尺寸】：

可在这里设置实验窗口界面的大小。

└→【设置默认线宽】：

可在这里设置实验窗口内连接线的粗细。

【帮助】

└→【关于e-Labsim】：

点击此处，可看到一个“关于e—Labsim”版本介绍的对话框。

II、工具栏

工具栏位于e-Labsim操作界面的右边，在工具栏的下方有“通信原理”“移动通信”“仪器表”“远程通信”的选择列表。

1、通信原理：

在此栏中，你可以选择通信原理实验所需的相关模块，然后完成相关的实验。

2、移动通信：

在此栏中，你可以选择移动通信实验所需的相关模块，然后完成相关的实验。

3、仪器表：

仪器仪表区中包含有【双通道示波器】、【函数发生器】、【二次开发】模块。

└→【双通道示波器】：

功能同真实的示波器。

将信号线连至示波器1或2通道，即可观测信号的波形。

详见使用说明中【示波器的使用方法】。

└→【函数发生器】：

功能同真实的函数信号发生器。

能产生正弦函数、三角函数、矩形函数和指数函数等多种函数。

详见使用说明中【函数信号发生器的使用方法】。

└→【二次开发】：

用于C语言环境下的二次开发。

双击装载用户开发的C语言程序，即可完成用户定义的功能。

详见使用说明中【C/C++二次开发实验】。

4、远程通信：

远程通信区中包含有【远程发送】、【远程接收】模块。

└→【远程发送】、【远程接收】：

包括远程发送和远程接收模块，用于在线联机时的远程协同实验。

可将处理好的信号通过远程发送模块发送出去，或接收其他远程发送模块发送的信号。

Ⅲ、工具栏的使用方法

1、模块的调用方法

在工具栏中左击鼠标选择所需要的模块，回到实验的工作区再左击鼠标一下，即可将所需模块加载到实验的工作区中。

2、模块的删除

若要将已经选择的模块删除，有以下三种方法：

（1）在实验的工作区内，右击鼠标选择想要删除的模块，可看到系统弹出“删除模块”和“模块帮助”两个选项。

此时，选择“删除模块”，即可删除该模块。

（2）如果已在工具栏中左击鼠标选择了所需的模块，但不想将其加载到实验的工作区内，此时，只需右击鼠标即可删除模块。

（3）选中待删除模块，利用键盘“Delete”键删除。

2.4、如何开展实验

在实验系统平台上，可以自己新建一个实验项目进行操作，又可以直接打开系统自带的实验项目进行实验。

I、新建一个实验项目进行操作

1、新建实验：

打开e-Labsim软件后，单击主菜单中的【文件】【新建实验】。

2、选择模块：

按实验要求，在模块仪表区选择并单击所需模块和实验仪表，拖曳到实验区。

3、进行连线：

连线方法参考说明“连线和调节模块参数”。

4、开启系统运行：

点击系统总开关开始运行，同时打开各模块和仪表的电源开关。

5、参数设置和调节：

设置相关开关、调节相关旋钮，观测和记录相关波形或数据。

设置方法参考说明“连线和调节模块参数”。

6、保存实验：

单击主菜单【文件】中的【保存】或【另存为】将实验保存在本地电脑中。

7、提交实验：

单击主菜单【文件】中的【管理实验数据】，选择其中的【保存实验】将实验保存在服务器端自己的数据库内，选择【提交实验】可将实验内容提交给服务器端老师的数据库内，供老师审阅批改。

8、结束实验：

单击主菜单【文件】【关闭实验】，结束实验。

II、打开系统自带的实验项目进行实验

1、选择系统自带的实验项目：

点击【文件】【实例实验列表】，从列表中选择所需实验项目。

2、调节方法参考说明“连线和调节模块参数”。

2.5、连线和调节模块参数

1、如何调节电位器

实验模块中包含有可调电位器：

、

。

其调节方法为：

将鼠标移至电位器上的白色细线处（如图所示，

、

鼠标箭头变为手指型），再顺时针（或逆时针）拖曳鼠标即可。

2、如何设置拨码开关、按键开关、单刀双掷开关

实验模块中包含有拨码开关（如图所示

、

、

）、按键开关（

、

）和单刀双掷开关（

、

）。

其设置方法为：

将鼠标移至拨码开关上的某个码位（如图所示，

、

、

鼠标箭头变为手指型），再单击鼠标左键，即可将码位设置为ON或者OFF状态。

按键开关和单刀双掷开关的设置方法与拨码开关类似，鼠标移至开关变成手指型（如图所示

、

、

、

），单击鼠标左键即可。

3、如何连线

实验模块上

是信号的输入或输出的连线端口。

实验连线的具体操作方法如下：

1、将鼠标移至某个模块的信号输出端口（如图所示

）；

2、直到鼠标变成十字型（如图所示

）；

3、再单击鼠标左键即可连接一根线（如图所示

，从信号端口引出连线；此时鼠标可以任意移动）；

4、最后移动鼠标选择另一个信号输入端口，直至变成十字型，再单击左键即可完成连线（如图所示

）；

5、实验连线遵循的一个原则是模块中的信号输入端口只能和信号输出端口直连，也就是说信号输入端口不能与信号输入端口连线，信号输出端口也不能和信号输出端口连线。

另外，实验连线的颜色是交替改变，便于识别；连线的颜色和粗细也可参考菜单栏和工具栏的说明进行设置。

2.6、虚拟函数信号发生器

1、面板功能描述

注意：

首次调用函数信号发生器时，在打开电源开关

前请先双击函数信号发生器图标显示仪器界面。

（这样的目的是让系统加载函数信号发生器的程序。

）

I、控制面板各部分的名称和作用

1、电源开关1：

此按键按下时，机内电源接通，整机工作；此键释放为关掉整机电源。

2、取消开关2：

按下此键，该仪器自动删除。

3、正弦波/内调幅信号输出3。

4、方波/内调频信号输出4。

5、三角波/FSK信号输出5。

6、锯齿波输出6。

7、噪声信号/扫频信号输出7：

扫频信号范围10K~150K。

8、任意波形/任意波形列表8：

EXP-RISE（指数上升）、EXP-FALL（指数下降）、CARDIAC（心律波）、SINC（Sinc波）、NEG-RAMP（负斜波）。

9、频率设置/调制信号频率设置9。

10、幅度设置/调制信号幅度设置10。

11、切换按键1112。

12、【shift】上档键13：

此按键按下，再按其他多功能键，分别执行该键的上档功能。

如34578910。

13、输入按键14：

在设置完毕后按此键确认输入。

14、数字键15：

调整频率或幅度的输入值，桉输入键确认输入。

II、显示面板各部分的介绍

15、“shift”显示16：

当上档键13按下时显示。

16、数值显示区域17：

显示频率、幅度数值。

17、当前功能显示18：

显示当前功能。

2、使用说明举例

I、产生一频率为100K，幅度为2V的正弦波。

操作步骤：

1、设置正弦波：

打开【电源开关1】→【正弦波/内调幅信号输出3】。

2、设置频率：

【频率设置/调制信号频率设置9】→【切换按键1112】结合【数字键15】设置100K→【输入按键14】。

3、设置幅度：

【幅度设置/调制信号幅度设置10】→【切换按键1112】结合【数字键15】设置2V→【输入按键14】。

II、产生一频率为100K，幅度为3V的心律波。

操作步骤：

1、设置心律波：

打开【电源开关1】→【上档键13】→【任意波形/任意波形列表8】→【切换按键1112】选择CARDIAC。

2、设置频率：

【频率设置/调制信号频率设置9】→【切换按键1112】结合【数字键15】设置100K→【输入按键14】。

3、设置幅度：

【幅度设置/调制信号幅度设置10】→【切换按键1112】结合【数字键15】设置3V→【输入按键14】。

III、产生一内调幅波，调制信号频率为1KHz，1V，载波为100K，3V。

操作步骤：

1、设置内调幅波：

打开【电源开关1】→【上档键13】→【正弦波/内调幅信号输出3】。

2、设置频率：

【频率设置/调制信号频率设置9】→【切换按键1112】结合【数字键15】设置100KHz→【输入按键14】→【上档键13】→【频率设置/调制信号频率设置9】→【切换按键1112】结合【数字键15】设置1000Hz→【输入按键14】。

3、设置幅度：

【幅度设置/调制信号幅度设置10】→【切换按键1112】结合【数字键15】设置3V→【输入按键14】→【上档键13】→【幅度设置/调制信号幅度设置10】→【切换按键1112】结合【数字键15】设置1V→【输入按键14】。

2.7、示波器说明

此示波器TDS1002是一个有2通道60MHz的示波器。

如需要操作的详细说明，可参考泰克示波器的用户指导。

泰克公司官方网站：

。

1、功能说明

以下是虚拟示波器支持的功能：

★　RUN/STOP：

连续采集波形或停止采集。

★　SAVE/RECALL：

设置和波形的保存。

★　DISPLAY：

显示“显示菜单”，可选择用YT或XY两种方式来观测波形。

★　FFT谱：

展示数字快速傅里叶变换。

★　TRIGMENU：

显示“触发菜单”，“斜率”可选择“上升”或“下降”。

★　LEVEL：

触发电平。

使用边沿触发或是脉冲触发时，“LEVEL”旋钮设置采集波形时信号所必须超过的幅值电平。

★　POSITION：

“POSITION（↑↓）”可调节波形的垂直位置，“POSITION（←→）”可调节波形的在水平位置。

★　SEC/DIV：

波形周期的调节。

★　VOLTS/DIV：

波形电压的调节。

★　CH1/CH2：

通道1和2，虚拟示波器提供了两路通道，均可输入虚拟信号和数字信号。

2、使用方法

1、将虚拟示波器连入电路中：

（1）点击工具栏中的【双通道示波器】，将其模型放到工作区域内，并双击示波器的图像打开仪器。

点击电源按钮触发示波器。

（2）参考下图的关键引脚将示波器连入电路。

2、示波器的使用方法基本与实际的数字示波器的使用方法是一致的，只是在旋钮的使用与实际有点差别，软件上的示波器主要有以下三种方式调节：

（1）用鼠标点击的方式选择需要的刻度；

（2）利用鼠标顺时针或逆时针拖动旋钮；

（3）将鼠标悬停旋钮上，待鼠标变为手形，结合电脑键盘的↑↓键来调节。

2.8、远程发送和远程接收

远程发送和远程接收主要于邀约做协同实验时。

远程发送主要是将信号从本机发送至网络，而远程接收主要是将信号从网络端接收至本机。

远程协助实验需两在线用户共同完成。

应由一用户调用远程发送模块发送远程邀约，另一用户调用远程接收模块，接收到信号。

其基本步骤为：

【打开】

1、在e-Labsim的菜单栏中的【操作】中选择【远程用户列表】可查看在线用户。

2、查看在线的用户，并在在线用户上点击右键，在出现的选择框中选择【请求协同】进行邀约。

在请求协同的同时，为了保持发送和接收频率一致，还需设置频率（频率在1KHz—32MHz中可选）。

接收端在接受【请求协同】的同时也就接收了设置的频率，不需要重新设置。

3、接收端接收请求后，通过测试仪器显示接收到的信号。

2.9、C/C++二次开发

I、多端口二次开发：

开发环境：

VC++的开发环境，版本不限。

步骤及注意事项：

1、创建DLL文件。

注意：

在此过程中，导出函数必须为DLLMian。

导出函数的参数必须为2个Double型的指针，指针对应的数据长度为10位。

（具体情况可以参照e—Labsim文件夹下DLLDEMOS文件中的C/C++二次开发实例。

）

2、在DLL文件中完成相应的二次开发程序，然后编译。

3、拖出多端口二次开发模块，将输入输出连至正确的位置，双击模块加载编译之后的DLL文件，即可仿真。

II、二次开发参数输入：

二次开放上四个可调电位器可以调节二次开发输入信号的参数的输入值，具体参数可在开发程序内部设定。

使用方法：

拖出二次开发参数输入模块，将需要调节的元器件连到二次开发模块的端口上，双击该模块将会出现一个选择对话框，即可进行输入参数量的调节。

2.10、MATLAB二次开发

e—Labsim使用的是C的开发环境，在此模块中，我们提供了“CLinkforMATLAB”功能，将C的开发环境和MATLAB的开发环境无缝相连，可以让客户在使用我公司产品同时，仍能在MATLAB的环境下进行二次开发。

注意：

MATLAB版本需为2009a或以上版本。

使用方法：

1、在MATLAB环境中编辑.M文件，并保存。

2、在e—Labsim实验中，拖出MATLAB二次开发模块，双击该模块加载M文件，待MATLAB引擎初始化完成之后，方可进行仿真。

注意：

此模块只可调用一次，再次进行仿真时必须重启仿真系统。

第三章实验文件及报告提交说明

3.1学生实验文件提交及老师批阅说明

在管理员设置实验以及学生选取实验项目后，学生账号登陆e-Labsim客户端，完成实验后可以直接提交到相应的实验下。

具体步骤如下：

1、学生做完实验后，点击左上角“文件”，选择“管理实验数据”；

2、点击“选择实验”；

3、双击课程列表中的所需提交实验的“课程名称”，弹出对应课程的实验列表，再双击所需提交实验的“实验名称”，可以选择保存实验；

4、点击“保存实验”后，可以更改提交实验文件的名称；

5、确定保存后，可以在所选实验的文件列表中查看到所保存的实验；

6、学生可以在同一个实验上多次保存实验文件，而保存的实验文件并未提交至数据库中，只存档于学生做实验所使用的电脑中，如需提交实验，则在实验文件列表中点击所需提交的实验文件，再选择“提交实验”；

7、实验提交提交至数据库中，则确定提交至数据库后学生自己不能再修改或者删除实验文件，一个学生账号在同一个实验中只能提交一次实验文件；

8、教师批改实验文件时是使用教师账号直接登陆客户端，进入实验室系统后点击左上角“文件”→“管理实验数据”；

9、在“班级列表”下拉菜单中选择所需班级，在“实验列表”下拉菜单中选择所需实验，即可在列表中选择批改学生实验；

10、双击需要批阅的学生实验文件，运行算法，即可看到学生的实验结果；

3.2学生实验报告提交及老师批阅说明

学生提交实验报告是在管理系统中编辑相应实验项目的实验报告，然后提交至数据库，老师可以登录教师账号查看并批改学生提交的实验报告。

具体步骤如下：

1、学生账号登录管理系统，在左边菜单栏选择实验报告上传；

2、填写实验报告名称并且选择课程以及实验；

3、编辑实验报告，可以直接编辑文字，如需上传图片则按照以下步骤进行：

①点击图片工具：

②弹出菜单栏，点击浏览服务器：

③点击上传：

④点击浏览，选择需要上传的图片文件：

⑤选定所需文件后，确定并上传选定文件，实验文件名不可为中文：

⑥上传成功，右键点击图片，弹出菜单栏：

⑦选择成功后，预览窗口可以调整图片大小以及位置：

⑧修改完成后点