遠(yuǎn)程硬件實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一直是眾多院校急需的教學(xué)輔助系統(tǒng)，它比軟件仿真實(shí)驗(yàn)真實(shí)直觀，但又克服了傳統(tǒng)本地硬件實(shí)驗(yàn)的占用場(chǎng)地、設(shè)備易壞、維護(hù)成本高等弊端。現(xiàn)在借助虛擬儀器技術(shù)與遠(yuǎn)程控制技術(shù)，這類(lèi)系統(tǒng)已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)，并已在國(guó)內(nèi)外眾多院校得到應(yīng)用。遠(yuǎn)程硬件實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是現(xiàn)有本地硬件實(shí)驗(yàn)室的補(bǔ)充與拓展。
目前這套系統(tǒng)由“電路分析”“模擬電路”“數(shù)字電路”“模數(shù)系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)”4個(gè)模塊構(gòu)成，可以覆蓋電子技術(shù)基礎(chǔ)課程中大部分實(shí)驗(yàn)。學(xué)校只要將實(shí)驗(yàn)?zāi)K與服務(wù)器連接，學(xué)生就可以用遠(yuǎn)程登錄的方式操作實(shí)驗(yàn)對(duì)象，取得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與結(jié)果；同時(shí)通過(guò)遠(yuǎn)程視頻窗口觀察實(shí)驗(yàn)?zāi)K狀態(tài)的變化。
該系統(tǒng)可以作為理論教學(xué)輔助演示系統(tǒng)，即：教師不必?cái)y帶實(shí)驗(yàn)設(shè)備到教室，就可以在課堂上給學(xué)生做硬件實(shí)驗(yàn)演示，增強(qiáng)學(xué)生的直觀感受與體驗(yàn)；該系統(tǒng)也可以作為全天候開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生可以在任何時(shí)間登錄進(jìn)來(lái)完成實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)等工作。
這套系統(tǒng)具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性，可以通過(guò)增加不同種類(lèi)模塊拓展實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域，如：自控原理、傳感器應(yīng)用、單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)等等。另外，該系統(tǒng)可以與已有的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)融為一體，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)預(yù)約與登錄管理、實(shí)驗(yàn)報(bào)告生成與上傳、在線批改與打分等功能，從而構(gòu)成一套完善的實(shí)驗(yàn)教學(xué)與管理平臺(tái)，提供、全面的教學(xué)管理方案。
遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
系統(tǒng)構(gòu)成：
系統(tǒng)由服務(wù)器、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、實(shí)驗(yàn)?zāi)K、配套軟件等部分組成（參見(jiàn)上圖），學(xué)生通過(guò)客戶端聯(lián)接服務(wù)器完成實(shí)驗(yàn)，由于服務(wù)器提供隊(duì)列并行連接方式，一套設(shè)備同時(shí)允許多個(gè)用戶使用，不僅節(jié)省了開(kāi)支，而且有效地利用了設(shè)備資源。配合網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器使用，實(shí)驗(yàn)的可視性大大增強(qiáng)。用戶不僅可以在線操控實(shí)驗(yàn)，還可以通過(guò)遠(yuǎn)程視頻窗口觀看實(shí)驗(yàn)過(guò)程。系統(tǒng)具有擴(kuò)展能力：可以通過(guò)增加實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的數(shù)量應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)人數(shù)的增多；可以通過(guò)增加實(shí)驗(yàn)?zāi)K的種類(lèi)滿足更多專業(yè)領(lǐng)域的遠(yuǎn)程硬件實(shí)驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)平臺(tái)采用NI公司ELVIS II電子學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過(guò)平臺(tái)上的ELVIS標(biāo)準(zhǔn)接口，可以接入不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)K，從而用于不同的實(shí)驗(yàn)教學(xué)領(lǐng)域。其中電子技術(shù)基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)由“電路分析與模擬電路”“數(shù)字電路1”“數(shù)字電路2”“模數(shù)系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)”4個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K構(gòu)成（參見(jiàn)下圖）。
實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與4個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K
實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：
借助上述實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與模塊可以完成電子技術(shù)類(lèi)26個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目使用圖形化編程語(yǔ)言LabVIEW編寫(xiě)，界面美觀、開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單、擴(kuò)展性強(qiáng)，可以根據(jù)用戶要求增加更多實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與功能。
模塊1實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 | 模塊3實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 |
l 基爾霍夫定理實(shí)驗(yàn) l RLC串聯(lián)諧振實(shí)驗(yàn) l 晶體管單管共射極放大電路實(shí)驗(yàn) l 運(yùn)放反饋放大電路實(shí)驗(yàn) l 運(yùn)放基本運(yùn)算電路實(shí)驗(yàn) l 正弦波振蕩器實(shí)驗(yàn) | l 同步D觸發(fā)器功能實(shí)驗(yàn) l 觸發(fā)器二分頻實(shí)驗(yàn) l 觸發(fā)器四分頻實(shí)驗(yàn) l 觸發(fā)器移位寄存器功能實(shí)驗(yàn) l 移位寄存器型計(jì)數(shù)器功能實(shí)驗(yàn) l JK觸發(fā)器組成的同步計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn) l 中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器74LS290應(yīng)用實(shí)驗(yàn) l 555構(gòu)成的多諧振蕩器實(shí)驗(yàn) |
模塊2實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 | 模塊4實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 |
l 方波發(fā)生器實(shí)驗(yàn) l 整流濾波電路實(shí)驗(yàn) l 集成門(mén)電路功能測(cè)試實(shí)驗(yàn) l TTL三態(tài)門(mén)邏輯功能實(shí)驗(yàn) l 全加器功能實(shí)驗(yàn) l 譯碼顯示電路實(shí)驗(yàn) l 四選一功能選擇電路實(shí)驗(yàn) l 基本RS觸發(fā)器實(shí)驗(yàn) | l 數(shù)字秒表設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) l 簡(jiǎn)易數(shù)字鐘實(shí)驗(yàn) l 流水燈設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) l 交通燈設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) |
實(shí)驗(yàn)例程：
l 譯碼顯示電路實(shí)驗(yàn)：
學(xué)生可以控制服務(wù)器端實(shí)驗(yàn)板上HD74LS48P譯碼顯示芯片的輸入端信號(hào)，從而讓數(shù)碼管顯示不同的BCD碼。我們可以通過(guò)遠(yuǎn)程視頻觀察服務(wù)器端實(shí)驗(yàn)板上數(shù)碼管的顯示結(jié)果與軟件仿真結(jié)果是否一致。
譯碼顯示實(shí)驗(yàn)程序界面
簡(jiǎn)易數(shù)字鐘實(shí)驗(yàn)：
通過(guò)軟件仿真理解電路原理
部分用戶：
目前這種遠(yuǎn)程硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外多所院校搭建并投入使用，已開(kāi)展遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的國(guó)內(nèi)高校主要有如下幾所：
l 浙江廣播電視大學(xué)：
浙江廣播電視大學(xué)采用的就是上述系統(tǒng)。已經(jīng)開(kāi)設(shè)的遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)課程有《電路》、《模擬電子技術(shù)》、《數(shù)字電子技術(shù)》、《電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)》四門(mén)課程。
l 華南師范大學(xué)遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室：
該實(shí)驗(yàn)室主要開(kāi)展應(yīng)用物理學(xué)、電路分析方面的遠(yuǎn)程硬件實(shí)驗(yàn)。
l 大連理工大學(xué)iLab互動(dòng)實(shí)驗(yàn)室
l 華中科技大學(xué)傳感器遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)
通過(guò)調(diào)整激勵(lì)信號(hào)的各項(xiàng)參數(shù)及遠(yuǎn)程視頻檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果
