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数字逻辑虚拟实验室

系统特点


   《数字逻辑网络虚拟实验室》是基于Web、工具型、交互型、智能型、自主版权的网络教学虚拟实验平台,学习者通过浏览器进入虚拟实验室做数字逻辑动态模拟虚拟实验,不受时间、地点和实验设备等的限制。
  《数字逻辑网络虚拟实验室》采用动态模拟技术,用java编程实现,程序量超过4万行。
  《数字逻辑网络虚拟实验室》用于电子信息工程和计算机科学与技术等电类专业的大学本科基础课程辅助教学之用,也适用于电类高等和中等职业学校使用。
  《数字逻辑网络虚拟实验室》用于绘制逻辑电路图和动态模拟运行:
     

  • 提供有大、中、小规模集成电路57个逻辑器件和16个辅助器件,可以组成各种功能数字系统。
  • 8线虚拟示波器,可以任意设置测试点。电路动态模拟运行时,同步观察测试点的波形。     
  • 提供有编程逻辑,编程结果写入PAL或PLA逻辑器件中,该器件可以单独使用,也可以配合其它逻辑器件一起使用。     
  • 电路有5种模拟运行速度和4个图形缩放功能;连续运行、单步运行或手控操作运行功能;电路图背景、逻辑器件和文字等任意设定颜色功能;电路模拟运行时动态显示信号线颜色(高电平红色、低电平绿色)功能等,为用户创造了一个美观的、可视化的动态模拟运行环境,使教学效果更为理想。     
  • 电路对短路或断路(似虚焊)现象,均有提示和显示,使电路调试方便、排除故障快、迅速实现要求的逻辑功能。

《数字逻辑网络虚拟实验室》运行界面

 

菜单项


   菜单项概括了《数字逻辑虚拟实验室》基本功能。分为文件、增加器件、编辑、模拟运行、卡诺图、设置和帮助7个选项。

  ⑴ 文件:执行文件的存、取、打印等功能。包括建立新文件、打开例子、打开文件、存盘、另存为、打印和关闭等。
   ① 建立新文件:系统清屏,准备创建一个新的逻辑电路图。
   ② 打开例子:打开已经建立的存放在examples子目录下的例子文件,选中某一例子,按‘确定’,对应的电路图即显示在窗口中。
   ③ 打开文件:在Windows下,打开已经建立的存放temp子目录下的文件,选中某一文件按‘确定’,对应的电路图即显示在窗口中。
   ④ 存盘:在Windows环境下,将修改的文件以原有文件名自动存入系统指定的子目录temp中。
   ⑤ 另存为:在Windows环境下,将文件以用户设定的文件名存入系统指定的目录temp中。
   ⑥ 打印:暂缺。
   ⑦ 关闭:退出数字逻辑网络虚拟实验室。

  (2) 增加器件:为用户提供了57个小、中和大规模集成电路逻辑器件,包括门电路器件、组合电路器件、触发器器件、时序电路器件、可编程逻辑器件。用这些逻辑器件可以组成从简单到复杂的数字系统。提供1台八线虚拟示波器,可以同时观察电路中多达八个测试点的动态波形。提供16个辅助器件,包括电源、地、开关、按键、指示灯、延迟线、脉冲信号发生器等,使电路图能够动态运行及显示。用户选中某一逻辑器件,系统弹出‘器件预览’窗口,器件可以上、下、左、右摆放,按‘确认’,该器件出现在主编辑窗口,用鼠标拖到合适位置放下。否则,放弃。

  (3) 编辑:除一般编辑器具有的剪去、复制、粘贴和全选功能外,还有加入文本功能,使用户在绘制的逻辑电路图上加入必要的文字说明。如果加入英文文本,则在系统弹出的‘输入新的文字’窗口中直接输入,而后按‘确定’,在主编辑窗口中显示输入的文字,用鼠标拖到合适位置放下。如果加入中文文本,则在任何一个中文文本编辑器中输入完成后‘复制’、‘粘贴’到系统弹出的‘输入新的文字’窗口中,再按‘确定’即可。

  (4) 模拟运行:有连续运行、停止运行和单步运行(连接脉冲信号发生器)三个选项供选择。

  (5) 卡诺图:在《数字逻辑网络虚拟实验室》中,嵌入《卡诺图动态模拟器》,方便逻辑函数的卡诺图化简。

  (6) 设置:包括颜色设置、示波器用户命名、编程结果保存、网格和五级缩放功能。
   ① 颜色设置:支持电路图的底色、网格颜色、输入输出脚颜色、器件颜色、器件文本颜色、线颜色和文本颜色等七种颜色设置。可视化的红、黄、蓝无级调色为使用者迅速的构造出清晰、美丽的电路图,并可永久保存颜色设置。
   ② 示波器用户命名:选择√,由用户自定义虚拟示波器每一个探头名称和探头颜色;否则,由系统给定。
   ③ 编程结果保存:选择√,在Win95环境下,用户对PAL或PLA编程结果以给定文件名存盘,以备调用;否则,编程结果信息消失。
   ④ 网格:用户选择是否在编辑窗口上显示网格,方便编辑时器件定位;选择√,显示网格;否则,隐含网格。
   ⑤ 缩放:系统提供了5级的电路图缩放功能,方便用户使用,默认时是原级。

  (7) 帮助
  系统提供本工具软件的版权和作者信息以及各器件逻辑功能在线帮助。在编辑状态下,单击工具条‘?’按钮,再单击选中的逻辑器件,即显示该器件帮助信息。

操作工具条


   系统的操作工具条提供20个快速按钮图标,包含了菜单项提供的大部分的操作,从左到右有新建文件、打开文件和保存文件、剪切、复制和粘贴、打印、编辑、连线、打点和添加文本、连续运行、停止运行和单步运行、网格、示波器、放大、缩小和颜色、帮助等,更加方便用户使用。

主编辑窗口


   主编辑窗口的作用是摆放器件、绘制电路图和模拟运行。可以在这个窗口进行连线、移动器件、剪切及粘贴、图的缩放、参数设置、文本编辑、虚拟示波器波形显示和嵌入卡诺图动态模拟器等操作。

器件选取工具条


   器件选取工具条上的6个快速按钮分别代表着门电路器件库、触发器器件库、时序电路器件库、组合电路器件库和可编程逻辑器件和1个辅助器件库。按下某个按钮就会弹出对应的器件库的器件列表。对器件选取工具条的操作比用菜单选取器件简单、快捷。

运行速度工具条


   运行速度工具条提供电路的5种模拟运行速度。

《数字逻辑网络虚拟实验室》功能


   ⑴ 提供多种逻辑器件,可组成各种逻辑功能电路。提供有大、中、小规模集成电路57个逻辑器件及16个辅助器件。用这些逻辑器件可以组成从简单到复杂的数字系统。
  ⑵ 电路动态模拟运行。用上述逻辑器件搭好电路后,可自动或手动模拟运行。信号颜色随电平高低而改变,高电平为红色,低电平为绿色,加上各种颜色的发光二极管,随着电平的高低一亮一灭。可视化的电路模拟运行环境,为用户调试电路,迅速排除故障,实现所要求的逻辑功能创造了很好的条件。
  ⑶ 示波器实时观察测试点的波形。提供8线虚拟示波器实时观察测试点的波形的功能。把虚拟示波器的探头放在要观察波形的节点上,示波器窗口就会出现该节点的波形。波形的宽度与高度也可以象实际示波器那样任意调节。
  ⑷ 竞争与冒险动态演示与示波器观察波形。提供4种有延时功能的器件:有延时的非门、有延时的与门、有延时的或门和有延时的与非门。利用这四种器件连接电路并且配合示波器观察波形,可清楚地看到组合电路的竞争与冒险现象。由于对延迟的程度进行了放大,所以从示波器上比实际电路更能清楚地看到竞争与冒险的波形特点。
  ⑸ 提供有可编程逻辑器件。提供有3输入“与”编程逻辑器件(PAL)和6输入“与或”编程逻辑器件(PLA),编程结果写入PAL或PLA器件中保存。PLA和PAL器件可以单独使用,也可以与其它逻辑器件一起使用,组成各种功能电路。
  ⑹ 检查电路短路功能。当用户运行已经接好的电路时,如果发生短路,会发出警告并在发生短路的地方作标记。
  ⑺ 多级可调模拟速度。提供了5级电路模拟运行速度。在运行速度工具条选取合适的运行速度,就能看到电路运行速度改变,满足教学需要。
  ⑻ 二次开发的逻辑电路实例,可以脱离工具软件单独运行。提供了《数字逻辑吸拟实验室》网络版(linux版)的同时,还提供有单机版(windows)。在Windows环境下运行单机版,二次开发的逻辑电路实例可以存盘和调用,所开发的实例组成动态资源库,也可链接到课件中,脱离工具软件单独运行。

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