Web虚拟实验室（精选10篇）
Web虚拟实验室 篇1
一、虚拟实验内涵和类型
虚拟实验就是通过远程通讯工具和相应的虚拟实验仪器,使实验者在远程进行操作、观测实验过程直至得到实验结果。实验者可以进入由计算机技术、虚拟现实技术生成的虚拟实验室,操作虚拟仪器进行实验,如同在现实实验室里近距离进行现场操作一样。在远程实验教学中,要进行虚拟实验一般需通过虚拟实验室。所谓虚拟实验室(Virtual laboratory)是指由网络技术、计算机技术、虚拟现实技术等生成的一类适于进行虚拟实验的实验系统,包括相应实验环境、有关的实验仪器设备、实验对象以及实验信息资源等。虚拟仪器技术与认知模拟方法的结合也赋予虚拟实验室以智能化特征。实验者可以自由地、随时进入虚拟实验室操作仪器,进行各种实验。目前在虚拟实验室进行虚拟实验的方式主要有3种类型:
1. 遥控型实验
遥控型实验是利用计算机多媒体技术和通讯技术,将实验室内真实的实验设备及控制系统,转换成三维图像、声音、状态等传输到远端的学生计算机中,参加实验的学生可以在自己的计算机中进行操作,通过通讯线路遥控真实实验室的实验设备。
2. 模拟型实验
模拟型实验是在计算机中用软件模拟仪器、设备、元器件等实验器材和实验条件,并以文字、图形或动画方式显示出来。实验的学生登陆虚拟实验室后,与实验软件进行交互,充分利用虚拟器材库中十分丰富的实验器材,根据实验要求进行实验流程设计、实验装置搭建、实验内容操作、实验结果统计分析等,最后写出实验报告,全部实验过程在计算机上完成。
3. 仿真型实验
仿真型实验采用计算机技术、虚拟现实技术等构建虚拟环境、虚拟仪器和设备的方法,为学生提供一种仿真的实验情境,它不仅可以控制学习情境的复杂度和逼真度,可以弱化甚至剔除真实情境中无关的干扰因素。在仿真实验中,采用计算机技术在计算机屏幕上创设一个模仿真实的场景,包括原型实验设备素材和这些系统实际运行时的三维视频图像和动画,并配以文字和声音等数据文件,学生就如同在真实实验室中现场进行实验一样。
二、基于WEB的虚拟实验室的建设
由于虚拟理论和网络技术的飞速发展,通过网络来构建虚拟实验室已经成为可能,W E B虚拟实验室软件是一种界面友好、操作简便、易学易懂、容纳实验科目多、为需要安装即能直接运行的且程序小巧的一种新型虚拟实验软件,该虚拟软件可完成电路基础、数字电路、模拟电路、单片机等众多实验的构成设计、运行和测试等,在弱虚拟实验中更具有专业性、使用性、和灵活性。
1. 虚拟实验室系统的设计原则
(1)开放性。由于基于互联网,任何学生只要在接入互联网的任一终端上,便能使用虚拟实验系统,学生可方便地在网上进行任一专业、任一课程的实验学习并及时获取与实验教学及管理有关的各种信息。
(2)交互性。学生可以通过做虚拟实验来提高实际操作能力,并且虚拟实验可以给出交互信息,对学生的操作实时作出反馈。
(3)易于维护。虚拟实验教学系统为每个实验室提供了一个维护自己的实验内容、实验管理、发布信息的界面、在软件的设计上要采用跨平台的组件原则以便于维护和管理;图形、声音、动画等采用标准格式;网络应用程序采用跨平台设计方案,这样,才能保证虚拟实验教学系统的断发展和完善。
(4)安全性与可靠性。系统运行一定要安全可靠,要求全天候工作,学生在任何时候都可登录上网,网络管理员定期对网络进行维护,对主要数据进行备份。
2. 构建基于WEB虚拟实验室的关键技术
(1)Java技术。Java是一种使网页由静态转为动态的软件编程语言,Java具有简单、面向对象、解释型、健壮、安全以及可移植等特性,更重要的是它跨平台的特性满足了网络计算机的思想,Java还是一个动态代码系统,Java小程序下载到客户端口浏览中执行,极大地丰富了客户的表现形式,提高了交互能力,实现可视化、可听化、可操作化交互动画,Java的这些特性对基于WEB虚拟实验室的构建相当有用。
(2)Activex技术。作为针对Internet应用开发的技术,Activex被广泛地应用于WEB服务器以及客户瑞的各个方面,同时Activex技术允许为同软件开发组件在网络上可以互相操作运行,它的代码复用性也就是在虚拟实验的开发过程中,一个实验仪器可以在多个实验环境中重复使用,可以开发Activex组件的环境,其中开发效率高并且最易上手使用的是Visval Basic。
(3)VRML技术。VRML是一种三维场景的描述性语言,它为用户在Internet上提供了一个全新的虚拟世界空间。虽然JAVR技术现在支持三维场景的创建,但是使用Java3D创建虚拟场景不是那么容易的事情,远没有VEML技术那么成熟,将VEML用于基于WEB虚拟实验室的开发过程中,可增强表现力和用户接受力,才能实现较好的协同工作虚拟化环境。
(4)QTVR技术。QTVR是基于静态图像处理的实景建模的虚拟现实技术,QTVR可应用照片录像,或数字图像来创造虚拟环境,使它较传统多媒体技术,传统虚拟现实技术有着更高的真实感,更丰富的图像和更鲜明的细节特征。
三、基于WEB虚拟实验室的构建过程
设计和构建基于WEB虚拟实验室的步骤为:
1. 实验仪器的拍摄
这一步主要是为QTVR电影做准备,主要设备为数字像机。
2. 制作QTVR物体电影
制作完成后需要把电影文件导入PC机中。
3. 制作三维的实验场景
可以利用VRML可视化编辑软件来开发,在交互过程开发中需要用到Java SCRIPT或MAS CRIPT语言。
4. 合成网页
将前面完成的QTVR物体电影和VRML场景嵌入同一网页中,并在这个网页中对实验环境进行介绍,这样就完成了对整个虚拟实验室的创建。
四、后台管理模式
后台管理模式主要是为了避免管理员和用户混在一个界面中,并考虑了管理系统的安全性。管理功能主要有:
1. 用户管理
用户管理主要包括注册管理和使用管理,注册管理主要管理登陆过程的注册信息,即使注册信息完成、注册成功,也还要经过管理员的认可方可进入本课件进行浏览。
2. 信息发布
主要上传一些公告信息、通知、大纲、实施意见、考试、复习、提要等,以便考生进行浏览。
3. 题库管理
采用数据库管理模式对题库进行填充、删除、修改。
摘要：虚拟实验室在远程教育中有着非常重要的作用,基于Internet多媒体技术以及WEB实验软件构建虚拟实验室已成为可能,探讨了虚拟实验室的内涵、类型、构建原则和关键技术,介绍了虚拟实验室的构建过程和后台管理。
关键词：虚拟实验室,作用与地位,内涵,关键技术,构键过程
参考文献
[1]单美贤.虚拟实验室的发展方向[J].开放教育研究,2002,22(15):44～47
[2]叶翔鹰,周湘泉.电大计算机网络课程虚拟实验系统的开发与实践[J].中国远程教育,2003,22(16):69～73
Web虚拟实验室 篇2
记得看完。偶表达能力有限如果看不懂那别怪我哦。。。
说明用到的网关是192.168.0.1实际应用当中把他换成你自己的网关。
现在我们运行-CMD-routeprint会出现
===========================================================================
ActiveRoutes:
NetworkDestinationNetmaskGatewayInterfaceMetric
0.0.0.00.0.0.0192.168.0.1192.168.0.12910
127.0.0.0255.0.0.0127.0.0.1127.0.0.11
192.168.0.0255.255.255.0192.168.0.129192.168.0.12910
192.168.0.129255.255.255.255127.0.0.1127.0.0.110
192.168.0.255255.255.255.255192.168.0.129192.168.0.12910
224.0.0.0240.0.0.0192.168.0.129192.168.0.12910
255.255.255.255255.255.255.255192.168.0.129192.168.0.1291
DefaultGateway:192.168.0.254
===========================================================================
PersistentRoutes:
None
这样一个路由表(这个是我的路由表。你们的可能IP不同)，最后一个Metric是这条路由表的优先等级(权限)1最大10最小
我们来看第一行
NetworkDestinationNetmaskGatewayInterfaceMetric
0.0.0.00.0.0.0192.168.0.1192.168.0.12910
任何IP任何IP网关IP本机IP优先等级(10是最小)
这行的意思是
如果我要访问Internet的话从本机(192.168.0.129)通过网关(192.168.0.1)到任何Internet的服务器
下面几行路由表无关紧要
简单的说。如果你要访问Internet先经过本机的路由表再到路由器(网关)再到你要访问的Internet服务器
现在我们知道路由表的作用了。。
还有ARP病毒是读取本机TCP/IP里的网关的。以后的ARP变种会不会读路由表那我不知道。
现在我开始。。
方法：(反欺骗ARP病毒)
比如你现在网关(本地连接属性tcp/ip里设置的那个，后面同是)是192.168.0.1那我们现在要把网关IP换成192.168.0.1-192.168.0.254之间的任意一个。但不能和其他客户机冲突。最好换个不用的IP，(其实这个方法网关IP随便你添什么。那怕123.123.123.123都没事，但为了能反欺骗ARP和避免被怀疑，我们最好能用同网段的IP。)我们现在换成192.168.0.200，上不了网了吧?(网关不对当然上不了。白痴都知道~!-_-!)好了第一步做好了。NEXT
现在我们CMD-routeprint看下路由表。第一行的网关IP变成了你刚才设置的IP了。。而且这个网关IP是上不了网的。。。中国人都知道。。
接下来。我们仍旧在CMD下输入routeadd-p0.0.0.0mask0.0.0.0XXX.XXX.XXX.XXXmetric1(把xxx.xxx.xxx.xxx换成你真实的网关)回车,我们加入一条静态的路由表优先权限是1(最大的)
在CMD下面输入routeprint再查看一下路由表，
最下面一行
PersistentRoutes:
None
这个已经换成了
PersistentRoutes:
NetworkAddressNetmaskGatewayAddressMetric
0.0.0.00.0.0.0xxx.xxx.xxx.xxx1
一条静态路由已经添加了。。
别人的教程里说这样已经可以了。。但实际使用当中还不行。。
接下来。我们做个P处理，把下面的复制下来。保存为BAT。如果嫌开机有黑框，那去找个BAT转EXE的。我记得前段时间我发过一个。如果没有的回贴我发上来。
routeadd0.0.0.0mask0.0.0.0xxx.xxx.xxx.xxxmetric1(把xxx.xxx.xxx.xxx换成你真实的网关)
复制下来。保存为BAT。然后加在启动项里。每次开机都运行。你也可以加在注册表的RUN里面。
现在我们再来看看路由表，在CMD下面输入routeprint
===========================================================================
ActiveRoutes:
NetworkDestinationNetmaskGatewayInterfaceMetric
0.0.0.00.0.0.0192.168.0.1192.168.0.12910
0.0.0.00.0.0.0192.168.0.254192.168.0.1291
127.0.0.0255.0.0.0127.0.0.1127.0.0.11
192.168.0.0255.255.255.0192.168.0.129192.168.0.12910
192.168.0.129255.255.255.255127.0.0.1127.0.0.110
192.168.0.255255.255.255.255192.168.0.129192.168.0.12910
224.0.0.0240.0.0.0192.168.0.129192.168.0.12910
255.255.255.255255.255.255.255192.168.0.129192.168.0.1291
DefaultGateway:192.168.0.254
===========================================================================
PersistentRoutes:
NetworkAddressNetmaskGatewayAddressMetric
0.0.0.00.0.0.0192.168.0.2541
第一行的网关是我们在本地连接属性tcp/ip里设置的那个假的优先等级是10(最小的)
第二行的网关是我们通过手工加上去的真网关。优先等级是1(最大的)
如果我们要访问Internet的话。它优先读取优先等级是1的那个真网关。。
而ARP读取的是读取本机TCP/IP里的网关的。以后的ARP变种会不会读路由表那我不知道。所以让他在冲突也只不过冲突假网关。
这样我们已经完成了。。不管你网关IP设成多少都没事。记住虽然你加了静态的但开机启动的那个P处理一定要。不然还是上不了网。至少我这里是这样的。。
Web虚拟实验室 篇3
【关键词】 多媒体教学;虚拟光驱;设计
一、现状
(1)计算机光驱损耗严重。计算机的光驱都有一定的使用期限,经常性的使用光驱读取光盘资源,特别是读取一些材质比较差的光盘,光驱的激光头损耗严重。通过对我校多媒体课室中光驱更换率进行统计,每年我校计算机光驱的更换率为35%,尽管光驱比较便宜,对高校而言,多媒体课室数量往往都有几十甚至上几百间,经常性的更换光驱,无疑会增加多媒体课室的维护成本。(2)影响教学质量。在一些公共课或是专业课教学中,部分教材都配有特定的教学光盘,例如英语教学,这类光盘只能依靠光驱才能正常运行,授课时教师都需自带光盘,光盘的磨损或是问题光驱的不及时更换都将导致光盘不能正常使用,进而影响教学质量。(3)光盘资源难以共享。很多教师都会使用教材特配的参考资源,这类光盘因其不可复制性导致教师很难为学生共享,这样不利于学生利用这些光盘资源开展自主学习。考虑到上述三个问题,较多多媒体课室管理人员建议教师使用虚拟光驱,即利用虚拟光驱软件将光盘资源虚拟到计算机硬盘中。通过虚拟光驱的办法虽然可以减少光驱的读取次数,仍无法共享光盘资源,还需教师学会使用虚拟光驱软件以及将大量的光盘资源导入到每间多媒体课室的电脑中。
二、解决的思路
(1)光盘资源管理网络化。教师只须将光盘资源按一定格式,通过网络提交到系统服务器中即可完成了光盘资源的添加,无须教师或多媒体课室管理员将资源逐一添加到所有多媒体课室的计算机中。(2)虚拟光驱系统使用简易化。光盘资源列表以网页形式展开,教师在使用所需光盘资源时,只须选择光盘名称,系统会自动将光盘信息引入虚拟光驱系统并引导自动运行,整个过程教师无须了解或接触虚拟光驱系统。
三、系统设计
1.资源管理子系统。(1)资源点播模块。此模块为用户选择资源的页面,教师或学生进入页面后,可以查看平台中所有资源信息并进行资源的点播选择。(2)资源信息添加模块。用于教师添加需上传的光盘资源信息,包括上传者姓名、工作证号、资源名称、使用对象、是否公开等基本信息,教师添加完成后将获得系统自动生成FTP帐号和链接。(3)讨论区模块。用于教师或学生发布光盘资源供求信息、资源讨论、多媒体课室使用反馈等主题信息。(4)在线教程模块。平台使用教程,教程内容采用Flash制作,包括资源的添加、资源的点播以及常见故障的排除。
2.资源存储服务子系统。此子系统主要用于光盘资源的存储和传输,包括FTP服务和“网上邻居”服务。(1)FTP服务。用于教师资源的上传与删除,因教师提供的光盘资源均有600M左右,采用FTP服务将能保证资源上传的稳定性和有效性。(2)“网上邻居”服务。“网上邻居”服务主要用于光盘数据与计算机中虚拟光驱软件的数据通信,提供“网上邻居”服务的服务器需提供访问权限。(3)本地虚拟光驱软件。本地虚拟光驱软件将采用Farstone VirtualDrive,与其他虚拟光驱软件相比,其提供的命令接口使我们开发基于Web的虚拟光驱系统成为可能。在本系统中,其关键的接口命令使用方法如下:
dim testShell’定义testShell变量
Set testShell=CreateObject(“WScript.Shell”)’创建脚本对象
testShell.Run(“cmd.exe /c VDrive.exe 1: \192.168.0.100englishCollegeEnglish3B.vcd /i @1:autorun.exe”)’ 脚本对象打开光盘资源
四、基于Web的虚拟光驱系统的开发技术路线
根据教学与实际的需求,此系统的使用主体为授课教师与在校大学生,同属于校园网络范围,系统设计为B/S结构,采用PHP语言与Mysql数据库进行开发,并将“网上邻居”和FTP服务器、Farstone虚拟光驱软件进行整合,所有用户操作都在IE浏览器中进行,可在Windows NT、XP、Vista或更高版本的操作系统上使用。通过对教学光盘的点击测试,在100M的局域网环境中,采用普通的服务器当并发数为60时,打开光盘所需等待的时间为7～10秒,与使用光驱直接读取光盘所需等待的时间相当。
基于Web的虚拟光驱系统的设计与开发主要是有效保障教学的正常秩序、减少计算机光驱的故障率、提高教学资源的利用率。未来我们将在师生中宣传该系统,让更多的师生了解该系统,同时进一步增加一些优质的教学资源,供教师备课选择和学生课后学习。
参考文献
[1]杨新.基于PHP的多媒体课室管理信息系统设计[J].软件导刊:教育技术.2009(12)
Web虚拟实验室 篇4
随着计算机技术，网络技术和多媒体技术的飞速发展，远程教育已经成为一种新的教育模式。我国高职教育以培养应用型、技能型人才为理念，以培养学生的技术应用能力为目标，实验教学在教学计划中占有较大比重;而实验的内容要求越来越高，实验器材、设备的相对落后影响了实验教学的发展和学生实践能力的培养。随着虚拟实验技术的成熟，人们开始认识到虚拟实验在教育领域的应用价值。因此，基于Web的虚拟实验室成为日前值得深度探讨的课题之一。
2. 基于Web的虚拟实验室
基于Web的虚拟实验室是指在网络环境下虚拟现实技术生成的一类适于进行虚拟实验的实验系统，包括相应实验室环境、有关的实验仪器设备、实验对象，以及实验信息资源等。网络虚拟实验室可以是某一现实实验室的真实实现即远程控制实验，也可以是虚拟构想成的实验室即仿真实验。
网络虚拟实验室具有以下特点。
(1)仿真性。在虚拟现实技术支持下，虚拟实验室内的虚拟仪器与实际仪器功能相同，操作方法也一样，实验者在虚拟实验室里做实验，与在现实实验室里同样方便。这是因为虚拟实验室无论对于现实的环境或是对于想象的环境，都是虚拟的但又是逼真的。
(2)资源共享性。基于网络的虚拟实验室既可供本地学员使用，又可供异地学员使用，用户可以共享数据、软件、硬件等相关资源。这个特性能够减少重复投资，大大节约投资成本。
(3)互动性。基于网络，各地学员之间可以互相交流，教师可以实时进行实验辅导、实验报告批改等工作，便于学员解决问题和教师了解学员的实验效果和实验成绩的评估。
(4)用户自主性。学员可以自主地选择实验时间，任何时间、任何地点都可以做实验。学员可以制定自己使用虚拟仪器的方式，允许采取必要的措施保护自己的数据、资料。
3. 基于Web的虚拟实验室构建
(1）构建虚拟仪器实验室的整体方案
实现模式基于Web的虚拟实验室基本结构如图1所示。系统允许几个用户同时进行远方实验。他们能够使用Web客户端通过网络服务器访问虚拟实验室。
客户端就是网络浏览器，不需要任何软件的安装和维护工作，可直接通过IP地址访问虚拟实验室网站，它既是信息交换的平台，又是Java Applet运行时的环境。服务器端由网络服务器、数据库服务器及中间件组成。这种体系结构利用超文本传输协议HTTP的消息传递机制，客户端通过浏览器访问服务器发出服务请求，服务器进行相应的处理后将响应结果返回给客户端。
(2）虚拟仪器实验室的实现方案
对于虚拟实验室系统所要实现的目标来说，浏览器/服务器模式比客户机/服务器模式更适合、更易于实现。所以，我们采用浏览器/服务器(B/S)模式作为网络虚拟实验室的基本体系结构。采用这种三层的B/S模式能使系统具有良好的适应性及扩展性。在本地端的实验操作中，学生在应用程序服务器端可以直接调用实验模块进行实验;远程用户只需通过浏览器就可通过Internet登陆虚拟实验室网站，向Web服务器提出实验请求，并进行相关实验操作。登陆网站以后，浏览器会根据实验需要从Web服务器中载入实验网页，这样用户不需要安装任何专业软件就可以进行实验，从而使客户端的需求降到最低。采用这种结构，将实验的实现过程与表现分开，在后期的维护和扩展时只需更改相应的模块就可以实现整个虚拟实验室的更新。
(3）虚拟仪器实验室的关键技术
客户端的开发采用JavaApplet技术及HTML网页编程技术。Java Applet技术具有普通Java程序所具有的平台无关性，能嵌入到网络浏览器中随网页一起下载到客户端，并在浏览器中运行，是Java技术在Internet上的主要应用形式。Java Applet不能独立运行，必须由支持Java浏览器解释执行，它通过APPLET标签嵌入到HTML文件中，当浏览器请求该网页并遇到APPLET标签时，浏览器发送请求到服务器上获取与该AP-PLET程序有关的所有类文件，并在Java虚拟机的支持下解释执行，实现与用户的交互。引入Java Applet技术后，信息与用户之间就由显示和浏览的关系转变成一种实时的、动态的交互关系，大大提高了Web处理复杂事物的能力。
服务器端采用Java Application及JNI技术开发，主要功能是接收客户端传来的有关用户电路设计的相关信息。系统利用COM组件技术，对这些信息进行分析，并将分析结果返回客户端，由客户端的Applet处理后以可视化的、易理解的形式显示给用户。
4. 结语
相对于传统的实验教学方式，网络虚拟实验室有以下几个优点。
(1)网络虚拟实验室可以大幅降低实验室改造、建设、维护的基金，时间，空间成本，提高使用效率。
(2)提高学生接受新事务的能力。
(3)节省实验经费，保证实验安全。
(4)彻底打破时间和空间的限制。
虚拟技术在本世界进入了一个成熟发展的阶段，它在一定深度和广度上得到了发展和拓展，将对发展，探讨现代教育思想，提高教育技术水平，改善实验环境，优化实验过程，完善远程教育，培养具有创新意识和创新能力的人才有着重大深远的意义。
摘要：远程教育是现代教育理念中举足轻重的一部分, 而实践操作环节则是制约远程教育模式更加完善的关键因素。本文首先对远程教育中基于Web的虚拟实验室的应用可行性进行了分析, 然后对虚拟实验室进行了简介, 描述了基于Web的虚拟实验室的体系结构和特点, 并对虚拟实验室的技术实现进行了阐述, 最后对虚拟实验室在远程教育的应用功能进行了分析。
关键词：远程教育,虚拟实验室,Web
参考文献
[1]刘筱兰, 张薇.虚拟实验室的类型及发展趋势[J].计算机应用研究, 2004, (11) :8-10.
[2]李仁发, 李方敏等.虚拟实验室网络体系结构研究[J].系统仿真学报, 2002, 14, (3) :359-362, 393.
[3]刘志广, 岳锌, 吴超等.三种网络虚拟实验室的实现方法与比较[J].计算机与应用化学, 2003, 20, (1) :91-93.
Java Web实验教案 篇5
宋国柱 2012-2-20
实验一 tomcat服务器下载与配置及Myeclipse简介
1.实验目标
掌握tomcat服务器的配置及使用 掌握Myeclipse开发工具
2.知识讲解
一．Tomcat服务器的安装与配置
二．Myeclipse开发工具简介
3.实验题目
1.用其他工具编写JSP代码，输出“I miss jsp!”。
2.用Myeclipse开发工具编写JSP代码，输出“I miss jsp!”。均用tomcat服务器查看运行结果。
实验二 html、JavaScript、XML简介
1.实验目标
理解服务器与浏览器的操作原理、HTML核心标签的使用、JavaScript的基本语法、JavaScript的事件处理、window对象的使用。 XML语言的基础语法，清楚的区分HTML与xml 掌握XML中的DOM和SAX解析
2.知识讲解
1.HTML是超文本传输标记语言，HTML中的表单是完成交互性的主要手段。2.Javascript是基于对象的语言，Javascript中的所有变量使用var来声明，变量的类型由赋值的内容来决定。
3.Javascript函数使用function关键字来声明。返回值通过return返回即可。4.Javascript中的各个操作都有相应的事件支持。5.XML主要用于数据交换，HTML主要用于数据显示 6.Java直接提供的XML解析方式两种：DOM和SAX区别：
DOM解析是将所有内容读取到内存中，并形成内存树，如果文件量较大则无法使用，但是DOM解析可以进行文件修改。
SAX解析是采用顺序的方式读取XML文件的，不受文件大小的限制，但是不允许修改。
7.XML解析可以使用JDOM或DOM4J这样的第三方工具包，以提升开发效率 8.JavaScript本身具备进行DOM操作的能力，可以直接在Javascript中通过DOM操作HTML代码
3.实验题目
1.编写一个雇员注册的表单、要求输入以下内容：雇员编号、姓名、雇员工作、雇佣日期、基本工资和奖金
2.对上面的表单进行Javascript验证，验证要求如下: 雇员编号：只能是数字 雇员姓名：不能为空 雇员工作：不能为空
雇佣日期：必须是日期格式，即2012-2-20 基本工资：必须是数字(小数) 奖金：必须是数字(小数)
3.参考例题3.22，对上题进行修改，如果现在用户输入的数据正确，则显示一张表示“”的图片，不正确，显示一张“”的图片。(即74页第3题)实验三 JSP语法基础及数据库连接
1.实验目标
1.掌握JSP中注释语句、Scriptlet的使用及区别。2.掌握page指令、包含语句及两种语句的区别。3.掌握跳转指令的操作
4.可以使用JSP基础语法结合JDBC完成登录程序的开发 5.掌握MySQL数据库的使用
2.知识讲解
1.在JSP中分为3种Scriptlet。即<%!%><%%><%=%>.2.在开发中尽量使用表达式输出<%=%>来代替out.println()语句。3.使用page指令可以设置一个页面的操作属性，如MIME类型、显示编码、导包操作等。
4.JSP中的包含语句分为两种：静态包含和动态包含。
5.使用
例题讲解：
用户登录程序(JSP+JDBC实现)3.实验题目
1.为实验二中的雇员信息创建数据表emp(122页所示)。结合例5.16为列表的显示增加分页操作的功能。
2.在以上的程序中增加模糊查询功能，之后也可以对查询出来的数据进行分页显示。
实验四 JSP内置对象
1.实验目标
1.2.知识讲解
Web虚拟实验室 篇6
近年来,伴随着教育教学改革的不断深化及国家对教育投入的持续增长,国内实验教学软硬件建设和装备条件都有了很大程度的改善,这些变化都为高校带来了难得的发展机遇。但由于高校扩招学生数量剧增,师资与教学条件严重不足;新的理论、技术、内容不断进入教学实际,更新速度越来越快,使传统实验教学在发展的同时也面临着严峻的挑战。
结合我校(曲靖师范学院)的实际教学情况,笔者提出了一种基于Web的三维虚拟实验室构想,并利用学校的现有硬件条件,开发出一个物理力学方面的虚拟实验系统。学生可以通过IE浏览器验证登录到网上进入三维虚拟实验室系统中,完成网上模拟实验。如实现物理实验中声速的测量,这时我们可以利用虚拟的实验器材模拟改变接受器与发射源之间的距离l,随即测出接受信号极大的位置为l1、l2、l3、l4…,结合公式|l2-l1|=λ/2,v=νλ(ν为声波频率、λ为波长)计算声速v,从而达到声速测量的学习目的,使学生在模拟操作的过程中有一种真实的体验。
2 系统的页面布局与结构
根据使用需要,系统的页面结构主要分为六个部分(见图1),第一页为主页,通过该处用户就可直接访问想去的页面,下面介绍各个部分。
1)虚拟实验室介绍
这一部分主要介绍了基于Web技术的虚拟现实实验环境的意义,对教育的影响,虚拟实验室的基本功能,以及虚拟现实技术在虚拟实验中的作用。通过这个部分的内容使用户对虚拟现实实验室有一个感性的认识。
2)实验流程及注意事项
这一部分分为两个内容。第一个内容主要介绍现实环境中的真实实验的操作步骤、所需要的仪器设备以及操作中可能出现的问题和相关的注意事项,主要以文字、图片或视频的形式进行展示;第二个内容针对不熟悉虚拟环境的用户详细介绍虚拟环境下虚拟实验的工作原理、交互方式和操作方法。
3)进行实验
这个部分是该系统的核心内容,依照现实实验的流程进一步划分为实验原理、实验仪器选择、开始实验、数据处理和实验报告提交五个部分:
(1)实验原理或方案
这个部分根据实验者的需求,有两种模式,一种是验证性实验模式,主要以模仿真实实验为基础,这时实验原理是一个重要的内容,是进行实验的主要依据;另一种是综合性或设计性实验模式,在这种模式下,实验者可以自由进行实验,但是必须先提交一份实验方案以备审查和备用,因为其有一定的局限性,虚拟技术不可能表现出所有现实中的情况,这份方案有助于系统功能的完善和扩展。
(2)虚拟仪器选择
这个部分对应(1)中两种模式分为两种情况,一种是针对验证性实验,这时主要就是展示所需的仪器,使用户对这些仪器进行了解;另一种是针对综合性实验或设计性实验,主要是根据方案来选择所需的仪器。
(3)开始实验
这里是进行虚拟实验室做实验的入口。点击以后就出现虚拟实验室的场景,实验者在其中可以交互地做实验了。
(4)实验数据处理
实验中必然获得一些数据,这里是对这些获得的数据进行处理的地方,实验者可以根据处理的结果了解自己实验的情况。
(5)实验报告提交
最后完成实验和数据处理以后,需要填写并提交一份实验报告,以备教师检查和教学管理的需要。
4)用户管理
这一部分是用于用户管理。用户必须在这里先进行注册,成为合法用户。只有合法用户访问主页提交相应信息后,才能登录进入虚拟实验室做实验。
5)讨论交流
在这里学生和老师可以自由地讨论问题。学生可以相互发布帖子提问或解答,老师也可以发帖回答,也可以发布些关于实验的通知等事宜。
6)其他接口
考虑到现实实验室的管理和运行,这里提供一些接口,可以方便地链接到其他系统上,如实验预习系统、实验预约系统、实验室管理系统等,使这些系统组合到一起,实现更为完善、科学和适用的系统。
3 虚拟实验室系统的设计与实现
虚拟实验室系统的工作量非常大,特别是建模方面,将是一个长期的过程,因为不可能把所有实验或者实验的所有情况都考虑到,在此以普通物理实验力学部分中的声速测量实验为例进行展示。
3.1 三维建模
在Java3D中,直接建模是比较困难的,尤其是复杂的形体,没有详细的数学模型是无法实现的,另外,Java3D中的动画是一个实时交互的过程,不同于许多游戏中是预设好的,而且灯光和环境也必须需要进行设置,最后的渲染也是由Java3D来完成的。签于此,三维建模软件在建模方面具有不可替代的作用,本系统中的模型就是用3DMAX来进行建模的。
3DMAX建模所使用的方法主要是多边形建模,也就是使用基本形体(如长方体、球体等)进行变形,声速测试槽示例如图2。
3.2 界面制作
1)整体布局
虚拟实验室系统和大多可视化程序一样,视窗化的程序都包含有一个框架,在这个框架中,采用左右结构来实现,左边是三维虚拟仪器显示区,右边是操作控制界面。
2)三维虚拟显示
把三维建模软件制作的模型导入,并通过Java3D设置好灯光和环境以后进行渲染并显示,如果出现了变动,Java3D又即时进行渲染后显示。
3)操作控制界面
由于输入设备(绝大多数用户使用的是键盘和鼠标)的限制,使得全三维的虚拟操作难以实现,因此,在设计时还是加入了控制面板(包含操作面板、仪器显示面板),以实现困难的虚拟操作。
(1)操作面板
和现实操作一样,虚拟世界中的操作主要分为平移和旋转,另外,由于观察点远近的不同,虚拟操作还有缩放。操作面板就是根据具体操作安排的一些交互控件,方便用户进行操作。
(2)仪器面板
在实验中需要使用许多仪器,仪器本身又存在显示和调节的情况,这些现实中的操作在虚拟世界中同样存在着问题,鉴于此,也设计了相应的面板进行显示和控制。
3.3 交互式接口
1)人机交互式接口
在开发三维虚拟实验室中,所用到的动画方式有平移和旋转,使用了Java3D中的Position Interpolator对象和Rotation Interpolator对象结合Alpha对象来实现平移和旋转。
2)模型与界面的交互式接口
运用Java3D中Behavior类实现交互功能,可以实现响应键盘交互,响应鼠标交互,点取物体交互等,在开发三维虚拟实验中,我们主要使用响应按钮操作来完成学生与虚拟仪器交互功能。[1]
3.4 后台数据的处理
在真实的实验中,测量出实验数据是没有问题的,可是在程序设计中,实验数据必须由程序员预先设置,如果设置为一个固定值,那么虚拟实验就过于虚假。考虑到这个问题,联系误差理论,误差存在于实验的始终,也就是说实验数据是变化的,具有一定的不确定性,但是经过大量的实验,利用概率统计的方法发现实验数据通常具有一定的分布规律,如正态分布、均匀分布等,把这个特点结合到程序语言中的随机数,就可以实现测量数据的不确定性。具体的实现方法如下:
1)参考相关实验的资料或通过大量的实验数据进行统计,得到相关实验数据的分布规律;
2)根据数据的分布规律设置一个数值范围,将该数值范围应用于程序语言中的随机函数;
3)利用随机函数产生的数据计算实验数据,那么实验数据就和真实中的情况相接近了。
4 虚拟实验室系统的网上发布
1)Html中嵌入Java的Applet程序
使用Java语言可以编写两种类型的程序:应用程序(Application)和小应用程序(Applet)。应用程序是可以独立运行的程序,小应用程序不能独立运行,而是要嵌入HTML文件,遵循一套约定,在支持Java的浏览器(如:Netscape Navigator 2.02版本以上,HotJava,Microsoft Internet Explorer 3.0版本以上)运行,Java目前应用最广泛的领域,就是在WWW网页(Home Page/Pages)设计中加入动画、影像、音乐等。小应用程序嵌入HTML文件的方法如下:
(1)编写Java程序,最简单的方法就是使用记事本,文件存为后缀名为.java的文本文件。建议最好使用Java程序的编辑软件(如:Eclipse等),则操作比较简单。
(2)编译Java程序,需使用Sun公司的Java开发工具JDK(可以从Sun公司的网站下载:http://www.sun.com/),安装好以后,使用JAVAC命令即可进行编译,其命令格式如下:[2]
如果程序文件比较多,在编译后还可以进行打包,相应的打包命令格式如下:
(3)编写精简的HTML文档,不用熟悉HTML语言的文法,只需要完成之间的内容,主要就是说明所嵌入Java程序的一些基本信息,示例如下:
(4)使用HTMLCONVERT程序(安装JDK时已包含在其中)进行转换,转换以后就可以在各种浏览器进行访问,其命令格式如下:[3]
运行以后,在出现的对话框中选择要进行转换的文件和备份的位置,点击转换按钮即可。
2)Java和Java3D的应用环境
由于Java程序是嵌入HTML中的,作为Java的Web应用服务器,服务器端需要安装服务程序(如:Tomcat等),并进行设置,完成以后服务器端就可以正常工作了;对于客户端,因为Java是一种独立于操作系统之上的工作方式,因此需要安装Java虚拟机JRE和Java3D的进行环境,不过如果没有安装,浏览器会自动进行提示,只要按照提示进行一次性安装后,就可以正常访问了。
5 结论
本文以我校在传统物理力学实验教学中碰到的问题为背景,基于Web的信息发布技术、3DMAX建模技术、Java计算技术以及网络分布式对象技术,提出了实现较为完整的虚拟实验室体系结构和实现方法。
参考文献
[1]都志辉.Java3D编程实践—网络上的三维动画[M].北京:清华大学出版社,2002.
[2]Sun mircosytem.javac-Java programming language compiler[OL/EB].http://java.sun.com/javase/6/docs/technotes/tools/solaris/javac.html,2008,9.
Web虚拟实验室 篇7
实验是把理论知识应用于实践的重要途径, 是高校教学活动中必不可少的环节, 对于加深学生对所学知识理解, 培养学生综合素质和实践技能有着非常重要的作用[1]。近年来, 高校教学模式在不断变革, 学生数量大幅增加, 传统实验室由于受到设备、器材、场地、耗材等限制, 已不能满足实际需要。依托计算机虚拟现实技术, 构建一个打破传统概念的, 突破时间、地域限制的, 网络化的虚拟实验室已成为一项重要课题。
William教授最早提出虚拟实验室 (Virtual Laboratory) 构想[2,3], 虚拟实验室是一种基于Web技术、VR虚拟现实技术构建的开放式网络化虚拟实验教学系统, 是现有各种教学实验室的数字化和虚拟化, 能够摆脱现有实验室的束缚和限制, 有效解决实训实验设备、器材和场地不足等问题, 以虚拟代替真实, 可方便、快捷地完成实验教学任务。由于虚拟实验室是基于Web技术和VR虚拟现实技术构建的, 整个实验室的运行都是在计算机上进行的, 教学不受时间、地点限制, 实验者可以通过直观的图文用户界面, 根据课程要求选择实验科目, 根据自己的需求选用实验仪器, 通过鼠标键盘操作实施实验过程, 最终完成实验任务。由于其具备开放、安全和交互等特点, 深受高校广泛关注。
虚拟仪器是计算机技术与仪器仪表技术相结合的产物, 用计算机软件模拟各种仪器, 用来实现各种信号处理, 完成实验测试。虚拟仪器技术大大突破了传统仪器在连接、显示、数据处理等方面的约束, 给其注入了新的活力和生机。
传统仪器由具有信号采集、信号控制和信号处理功能的硬件组成, 一般用电子线路来实现。而虚拟仪器则用计算机软件来取替传统仪器的硬件 (电子线路) 部分来进行信号处理和信号控制, 两者构造的区别如图1所示。
与传统仪器相比, 虚拟仪器功能大大提高, 具有安全、经济、操作快速等优点。
2 网络虚拟实验室体系结构
随着网络技术飞速发展, 计算机系统的体系结构从典型的两层结构开始向更灵活的多级分布结构演变[4,5]。针对虚拟实验室特点, 在进行系统结构设计时, 采用基于Web的B/S模式。该模式采用三层结构, 分别为应用程序服务器与硬件平台、Web服务器与应用程序服务器以及Web服务器与用户端。其中应用程序服务器在虚拟实验室系统中负责管理和调度各个实验模块, 用来完成信号采集、数据分析以及结果显示, 是系统核心部分。Web服务器的功能是将虚拟实验室系统以网站的形式发布在网络中, 同时还为远程实验的安全运行提供有效的管理与用户认证机制, 用户可以在计算机客户终端通过网络访问虚拟实验室Web网站进行交互操作, 按步骤进行虚拟实验。虚拟实验室体系结构如图2所示。
这种三层的B/S模式使系统具有良好的适应性和扩展性。用户可以通过网络或远程登陆虚拟实验室网站Web服务器, 提交实验申请, Web服务器将各种参数变量传递给应用服务器, 应用程序服务器根据客户需求调用相应的模拟仪器模块实施实验, 实验结束后, 系统自动对实验结果进行评估, 给出实验结论。采用B/S模式结构, 可以将实验的整个过程与控制分开, 这样只需更改相应的模块就可以在维护和扩展过程中方便的对整个虚拟实验室进行更新。
3 网络虚拟实验室体系管理模式
在基于Web的B/S体系结构上建立一个网络虚拟实验系统的模型, 以各级管理模式或用户的任务与权限为依据, 将整个体系结构以数据库为中心划分为三层, 具体的管理模式如图3所示。
从图3可以看出, 对网络虚拟实验体系的管理主要通过管理员和教师来进行, 他们的任务和功能各不同。
3.1 管理员
管理员相当于实训中的实验室管理员, 拥有最高管理权限, 主要负责管理实验用户、实验科目和安全策略管理, 在大规模的虚拟实验室系统中, 由于管理员工作量非常大, 通常会设置多名管理员同时实施管理, 有的还会增加超级管理员用户组对管理员实施管理。
3.1.1 用户管理
为了方便管理, 一般将使用人员分为管理员、教师、学生和未注册用四类, 根据使用和管理需要分别赋予不同权限, 管理员拥有最高管理权限, 未注册用户仅有浏览或试用权限。
用户管理工作由管理员来负责, 主要任务有添加用户、删除用户、审核用户、禁止用户、修改用户所在用户组、修改用户基本信息等。
3.1.2 安全策略管理
安全策略管理主要包括用户帐户安全管理和用户组权限管理两个方面:用户帐户安全管理是用户名、密码、用户基本信息填写规则的设定与管理, 如:用户必须进行实名注册、用户需要进行邮箱验证, 密码必须英文和数字混用超过多少位等。用户组权限管理就是对不同用户组权限进行具体限定。管理员对用户权限进行限定以后, 该组用户仅可以进行所属用户组权限范围内的操作, 包括登录实验室网站、查询实验科目、进行实验操作、查询实验记录、查询实验成绩等。
3.1.3 实验室管理与配置
虚拟实验室是用软件仿真模拟出来的, 其管理方法和实训实验室有本质的区别, 实训实验室需要购买仪器、设备、材料, 需要进行登记、维护、维修等工作, 而虚拟实验室的仪器、设备、材料是由设计人员使用软件或代码编写出来的, 仅需要分别赋予不同的标识、参数、属性等, 存储在实验室配置信息数据库中, 如果设施设备不符合需要, 只需要使用相应的软件或代码进行修改即可, 操作方便快捷。当用户选择某一实验室进行实验时, 系统会根据用户提交的实验信息参数, 按照实验室配置信息库存储的数据初始化实验室。
3.2 教师
教师相当于实训实验的实验员或教师, 主要负责管理实验项目, 包括实验文档、实验项目策略、实验元件的生成与管理, 其主要功能是根据实验课程的需求, 设定、生成相应的实验项目文档并进行管理, 如实验课程名称、实验课程类别、实验报告等。
3.2.1 实验文档的生成与管理
新的实验项目创建时, 教师根据需要, 设置该实验项目相应的描述文档、配置参数等信息存储在虚拟实验项目信息库中。这些信息包括实验项目名称、实验项目代码、适用专业、实验项目说明等。
3.2.2 策略的生成和管理
实验项目策略是判定操作者操作的既定规则, 它储存在策略库中, 实验进行时, 操作者在客户端有所操作都会被系统自动识别和判定, 如果操作者在实验过程中进行不符合逻辑或违反实验规则的行为时, 系统将自动分析这些将带来的后果, 并采取相应的措施。
3.2.3 实验元件的生成与管理
在实验室系统中, 各种元件是用软件虚拟和模拟出来的, 以组件的形式出现, 存储于虚拟元件库中。在实验进行时, 如果操作者选择了某一虚拟实验元件, 控制模块会根据客户端提交的参数变量, 按该元件的创建规则创建元件, 并初始化对象属性, 调用对象接口对元件进行控制。
4 结语
传统实验室作为一种资源高度密集的系统, 需要投入大量的人力和财力, 并且受到时间和空间的约束, 使其发展前景受到很大限制。基于Web的虚拟实验室的出现, 打破了传统实验室的约束, 为用户提供网络化、开放式的实验环境。虚拟Web实验室不仅可以节约在实验教学方面的投入, 还极大方便了数据共享和信息交流, 在培养学生的动手能力和创新能力, 提高学生素质, 促进实验教学技术手段创新发展等方面发挥着重要作用。
参考文献
[1]瞿明.网上虚拟实验的研究与教学[J].开放教育研究, 2004, 50 (4) :62-64.
[2]赵阳, 赵继广.开发网络虚拟实验室的关键技术[J].现代电了技术, 2004, 168 (1) :89-92.
[3]杨乐平, 李海涛, 肖凯等.虚拟仪器技术概论.北京[M].电了工业出版社, 2003, 59.
[4]贾皓丽, 宋端智.网络虚拟实验室应用研究[J].计算机工程与科学, 2002, 24 (2) :46-48.
Web虚拟实验室 篇8
流体力学是一门实践性较强的专业基础课,实验是其重要组成部分。实验不但可以使学生加深对理论知识的理解与掌握,更能有效地培养学生的观察能力、实际动手能力、创新能力和解决问题的能力。但在以往的真实实验教学过程中,学生普遍反映流体力学实验过程比较抽象,尤其是流体动力学部分更是难于理解。虚拟实验恰好可以解决这一难题。
1 基于WEB的虚拟实验室
虚拟实验室可以向实验者提供通过软件实现的虚拟实验场景及虚拟的仪器设备。因此,学生可以不受时空限制,随时随地进行虚拟实验操作,突破了常规实验教学的局限性和被动性。可以说,基于WEB的虚拟实验室可以作为一个实验教学、技术交流的交互式平台,为师生提供了一种新颖的、分散式的解决问题的环境。基于WEB的虚拟实验室主要由以下模块构成(如图1)。
1.1 管理模块
管理模块为学生提供相关实验项目介绍、虚拟实验帮助系统和实验管理系统。其中,帮助系统的功能包括实验软件操作方法及与本实验有关的拓展知识。管理系统设置了不同用户的权限、仪器设备管理、成绩管理等子模块。
1.2 虚拟实验平台
虚拟实验平台由虚拟实验设备和数据采集处理软件共同组成。它为学生提供实验所需要的仿真实验装置、实验数据采集、处理及与显示、实验操作技能支持等内容。
1.3 实时交互模块
实时交互模块主要包括答疑论坛和网络通信系统。它的主要功能是提供一个交互平台,使学生与学生之间、教师与教师之间、学生与教师之间进行经验交流,实时或迟后地解决实验过程中可能遇到的疑难问题。
1.4 虚拟实验生活区
该模块包括实验信息的发布,课外知识拓展及与本实验有关的网络资源连接等。为学生提供尽可能多的资源。
2 基于WEB的虚拟实验技术在流体力学实验教学中的意义
2.1 实现实验室的完全开放,满足学生的不同需求
虚拟实验具有无限量复制特性,学生可以根据自己的需求,随时随地登录虚拟实验系统,观察实验现象、操作实验仪器。
2.2 自主式学习,提高学生的动手能力
虚拟实验有利于学生进行自行探究和独立学习,学生可根据自己的兴趣自行选择实验内容、自行制定实验时间和进度,自己发现问题、解决问题,学生由被动的知识受体转变为知识的主动探究者和学习的主体。
2.3 允许出错,激发学生兴趣,培养学生的创新思维
虚拟实验还具有绝对安全性,不会因操作失误而造成任何实验设备的损坏或人身的伤害事故,它允许学生出现各种错误,但每一错误操作后,系统均给出提示,每一步均可返回、修正,学生可以无顾虑地大胆尝试,可以获得在各种情况下的正确行动路径,却不必担心需要付出昂贵的代价。这样既激发了学习兴趣,也增强了创新能力。
2.4 扩充实验教学手段,提高教学效果
应用虚拟实验技术可以将复杂的问题简单化。真实实验中许多实验现象稍纵即逝、不易观察,或者对环境和条件要求苛刻,稍有不慎就得不到预期实验结果。
2.5 借助群体智慧,优化实验教学环境
虚拟实验软件是借助流体力学学科的研发力量,集中优秀教师、专业教师的群体智慧,利用先进的虚拟技术和多媒体技术将抽象的实验原理等形象地表现出来的。能够使学生在虚拟实验过程中随时获取逼真、动态的信息,从而形成一个信息化的网络实验教学环境。
2.6 结合网络资源,丰富教学内容
以工程流体力学的基本原理、专业技术与工程应用相结合的特点为中心,结合网络资源,丰富教学内容,明确教学重点。借助校园网形成虚拟实验室后,结合网络资源,可以进行大量的设计性和综合性实验。
2.7 借助WEB,实现远程实验教学
目前远程实验教学的发展却进展缓慢,手段仅限于图片、实验数据或者教学录像,这些手段不能满足学生的需要,达不到预期的学习效果,学生的参与感也非常差。虚拟实验室的创建解决了这一难题,使接受远程教学的学生能够自己动手操作实验,获得现场操作的临场感和直观的经验感受。
3 正确处理真实实验与虚拟实验的关系
虚拟实验虽然存在上述优点,但也存在一些缺陷:(1)无法获得操作技能。无论虚拟实验设计得多么逼真,它只是通过对鼠标的点击、拖曳与虚拟物体进行交互,与真实情况有一定差别。体会不出误差。虚拟实验按照标准实验步骤和实验环境进行模拟,条件过于理想化,无法考虑全真实实验中出现的各种影响因素。以上所说的虚拟实验的弊端也正是真实实验的优点。在教学中,怎样发挥它们各自的特点,如何取长补短,是值得我们深入研究的。总之,我们要明确以下几点:一是真实实验有其不可替代性。学生具体操作技能的形成必须通过真实实验获得。二是虚实互补。将虚拟实验和真实实验有机地结合起来,充分发挥各自的优势。三是因材施教。教师应根据实验内容、性质、目的、学生已有的知识和能力水平以及两个实验的特点等因素来决定是采用真实实验还是采用虚拟实验。
参考文献
[1]何昭青,刘琳.基于建构主义的网络虚拟实验室教学平台的设计与实现[J].计算技术与自动化,2008(3):107-110.
Web虚拟实验室 篇9
1虚拟实验设计架构
目前,很多客户/服务器(B/S)项目都是采用PC计算机进行Web网络远程数据传送和控制的,但也有很多项目仅需要Web的一部分功能。为了降低成本,人们提出了无线、红外、蓝牙等技术,但这些技术都存在监控距离短的缺点。采用嵌入式微处理器,并为其加上TCP/IP网络协议功能已经成为了网络发展新阶段的标志。例如,对大学园区内远程电机、照明、空调等电力设备的监控。
该项目主要是基于AVR128+RTL8019设计的嵌入式Web服务,利用IE浏览器,单击所设计Web页中的超链接,可以实现用户密码设置、电机的启动与停止、电器运行状态的监控,并将采集到的信息反馈到IE网页等。本文的任务是使用计算机网络硬件平台(或一台计算机)、一套仿真软件构建一个IE浏览Web服务环境,以虚代实,以软代硬,就相当于一个设备齐全的实验室。
Proteus软件是著名的EDA工具软件,它支持8051、AVR、ARM等处理器和周边设备,支持AVR、Keil等多种第三方编译器。同时,其内置多种元器件(数字的、模拟的、交流的和直流的),比如门电路、存储器、运算器、放大器、数模转换器、二极管、三极管,电阻、电容和光电器件等,多种辅助仪器仪表,比如虚拟终端、示波器电压表和电流表等。
Atmega128是适用于嵌入式产品的8位RISC指令单片机,具有128 KB可编程FLASH(程序)、4 KB的数据E2PROM和动态SRAM。但其配套的AVR Studio开发环境仅支持汇编语言,未提供C/C++编译器。不过,它支持第三方提供的C/C++编译器,比如本文使用的是Win AVR GCC编译器。使用C语言大大提高了开发效率,而且程序的可读性好,便于移植。
实时操作系统是嵌入式应用软件的基础,用户的其他操作都是建立在实时操作系统上的。Nut/OS是针对Ethernet以太网开发的多任务开源操作系统,它将应用程序分割成若干个独立的线程,提供了大多数应用所需的API函数,比如文件管理、串行通信和网络驱动等。RTL8019AS以太网控制器是与Nut/OS配套使用的以太网控制芯片,它集成了IEEE802.3协议标准的介质访问控制子层(MAC)和物理层。
Winpcap用于捕获网络数据包,也就是说在虚拟实验时,计算机上有2个网卡,一个是主机自身的物理网卡,另一个就是前面介绍的RTL8019AS以太网控制器虚拟的网卡。该虚拟网卡的数据收发需要使用Winpcap软件捕获才能显示在IE浏览器中。
2软件设计及调试
该设计是基于Ethernut的HTTP应用案例文件夹设计的,利用IE浏览器,单击所设计Web页中的超链接,就可以实现用户密码设置、电机的启动与停止、对电器运行状态的监控,并将采集到的信息反馈到IE网页上。
2.1 HTTP服务程序设计
对于动态状态页面的返回,可以根据前面程序中3个链接所指向的URL所带的链接表单参数作相应的处理。
为了防止非法用户操作电机,增强系统的安全性,在链接前面添加了admin,在程序中通过调用NUT/OS的API函数Nut Regis Auth来保护admin路径下的文件,调用语句为:Nut Register Auth(”admin”,admin_password)。单击链接请求时,浏览器会弹出对话框,要求输入用户账号和密码。
在主程序中,将cgi请求mcu_control.cgi注册给函数mcu_control。该函数的参数为文件流对象stream和请求对象req,通过调用Nut/OS的API函数NutH ttpG etP arameterN ame和NutH ttpG etP arameterV alaue分别获得URL中“?”后面所带的参数名和参数值,即Para_name=NutH ttpG etP arameterN ame(req,0)。
2.2系统调试
搭建Proteus+AVR Studio+Win AVR+Win Pcap开发环境后就可以绘制系统原理图,编写项目C程序,最后编译生成目标Hex可执行文件。为单片机绑定所生成的Hex文件,绑定RTL8019AS以太网控制器的网卡号和MAC地址,就可以运行Web服务程序了,然后启动IE浏览器,输入以太网IP地址,就可以看到浏览器的运行效果。
3结束语
这个实验实际是一个单片机综合实验。在这个实验中,一方面,学生需要掌握单片机内部、外部的资源情况,实现对网络控制器的控制;另一方面,还需掌握外部器件,比如虚拟终端、锁存器、外部RAM、RJ45网卡接口等的使用情况。通过电路原理图的设计、编程、调试和运行验证,可以加深学生从概念到产品设计全过程的认知。实验表明,利用软件仿真缩短了设计周期,降低了成本。该设计可应用于电力设备监控、农田墒情监控、便携式智能仪表和物联网等领域,具有较大的应用价值。
参考文献
[1]彭伟.单片机C语言程序设计实训100例[M].北京:北京航空航天大学出版社,2010.
[2]段建红,乔文长,刘强,等.基于proteus的单片机以太网接口模块设计[J].数字技术与应用,2012(6).
Web虚拟实验室 篇10
一、虚拟全景技术实现原理
虚拟全景展示系统, 是利用普通的数码摄像机, 环360度拍摄的一组照片通过无缝处理, 拼接成的一张全景图像。然后通过applet的处理能力把全景图显示于applet开发的模型呈现引擎中。最终把该引擎作为显示层嵌入展示系统部署于web服务器上, 以使得全景图形能在互联网上显示, 并具有较强的互动性, 能用鼠标控制环视的方向, 可进行上下左右四个方向的移动, 使观察者有身临其境的感觉, 形成一套网络化的虚拟平台展示产品。
二、全景虚拟资源采集及其加工处理
1. 获取资源的仪器准备
首先需要选定场景资源获取设备, 最佳的选择是全景数码相机, 或者是普通的高分辨率相机配上鱼眼镜头。当然也可以采用普通的数码相机, 只是比全景数码相机处理资源模型多一些步骤, 多一些处理工序。
2. 拍摄点的选取
拍摄点的选取是一个重要的步骤, 通过多次实验发现, 拍摄点应该选取在易于拍摄角度转换的地方, 因为拍摄的空间的360度全景, 而因设备限制不可能一次性把整个空间360度的全景信息获取下来, 需要多张连拍才能把整个空间360度的场景信息获取完全, 因此应该选取易于转换拍摄角度的地点作为的拍摄点。通过为了更好的显现泰山的场景空间, 更好的展示泰山原貌, 拍摄点还要照顾到是否能够很好的体现出泰山的环境、氛围。
3. 采集资源初步加工, 模型预处理
拍摄到的场景资源是一张张分离的图片, 360度一周的场景图片记录着一个场景的完整信息, 因此需要通过图形合成拼接技术把独立分开的场景资源图片合成一张全景图片。在合成全景图的技术上, 可以采用原始的手工在photoshop中合成的方式, 目前有许多全景图的制作开发工具, 例如cool360, Pix Maker等。再根据真实的场景进行依次的拼接。因为我们是连拍的到的图片, 所以相邻的图片将能完好的重合, 再通过边缘的剪切处理就能够得到场景点的全景图资源。
三、applet呈现模型的实现
在Java Applet中, 可以实现图形绘制, 字体和颜色控制, 动画和声音的插入, 人机交互及网络交流等功能。Applet还提供了名为抽象窗口工具箱 (Abstract Window Toolkit, AWT) 的窗口环境开发工具。AWT利用用户计算机的GUI元素, 可以建立标准的图形用户界面, 如窗口、按钮、滚动条等等。
通过applet的java代码可以动态的载入全景图资源, 同时把该全景图的一部分展示出来, 这个时候, applet可以显示图片的区域就相当于上文提到的视窗口。而applet的事件能够及时响应用户的操作。当观察者移动到视窗口区域内, 拖动鼠标的时候, 相应就激发了鼠标按下事件。这个时候, applet呈现模型将及时获取鼠标的位置, 然后把全景图中按下点位置跟随着鼠标的移动, 这个时候就能实现全景图的移动, 而对于观察者来说, 他就感觉着该场景是跟随着他的操作进行移动的。而全景图片的宽度是一定的, 当观察者把全景图移动到快出视窗口位置的时候, 将把图片复位, 实现了全景图片位置的回归。这样就能满足观察者无限制的拖动, 也不会超出界限的效果, 达到了虚拟的目的。
四、部署web平台
泰山风光全景虚拟展示系统部署于服务器上, 系统采用j2ee技术实现了业务逻辑, 同时把泰山风光的全景资源图片存储于资源服务器中, java脚本能够随时调用资源信息, 完成复杂的业务逻辑处理, 然后通过数据库的操作完成对全景图资源信息的数据持久化操作。
远程客户机通过url远程访问服务器资源, 服务器接受到请求后调用后端业务逻辑处理, 实现对请求资源的业务处理, 从数据库中检索出需要的数据资源, 然后向前传递, 组装显示需要的数据资源, 最终解释器实现对数据资源的翻译, 把生成的基本html文档信息, 通过http协议发送给远程。远程通过因特网把applet呈现模型引擎下载到本地客户端。同时把资源图片显示于视窗口中。客户通过鼠标的拖曳, 就能够查看该场景点的信息。达到虚拟的目的。
泰山风光虚拟全景展示系统的软件模型构架部署图如图所示:
五、总结
本文以泰山的虚拟场景制作为例, 在微机上对普通数码照相机环360度拍摄的一组或多组照片通过无缝处理, 拼接成的一张全景图像, 然后通过applet的处理能力把全景图显示于applet开发的模型呈现引擎中, 最终把该引擎作为显示层嵌入展示系统部署于web服务器上。远程用户通过网络访问服务器, 由服务器对请求进行解析, 调用业务逻辑, 实现对全景资源的装载, 然后把处理后的资源再通过网络返回给远程客户端, 远程客户端操作呈现模型窗口, 能够通过拖曳鼠标观赏泰山的真实风光景色。同时第一人称视角观看, 如同观察者亲身置于场景中一般, 实现对泰山风光的全景虚拟, 既具有很好的真实感, 又有很好的实施性和可操作性。
参考文献
[1]施贵刚:基于软件的虚拟现实关键技术研究[J].电脑知识与技术, 2006, (02)
[2]崔汉国陈军曹茂春:柱面全景图像拼合及漫游算法研究[J].海军工程大学学报, 2004, 16 (1)
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[4]郭冠平:现代教育技术中的虚拟现实[J].教育信息化, 2005, (17)