【国家虚仿远程实验中心】基于ELVIS III数字循环LED仿真与远程实验-大连理工大学

最新更新时间：2020-03-13

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注：本文转载自微信公众号“IOEDU专注虚拟仿真解决方案”。

虚拟仿真与远程实验简介

大连理工大学国家级虚拟仿真实验中心-计数器虚实结合设计实验项目，结合了上海华用（IOEDU)IOCLASS平台和虚拟现实场景，利用了虚拟仪器技术、动画、3D、Multisim仿真、安全考试、自主选课、微信、AR等远程虚实结合为一体的手段，协助学生层次化、立体化地完成自主设计实验和综合分析流程。项目强化了计数器实验在解决工程问题时候的分析和实践能力，解决了FPGA课程设计实验硬件成本高或功能不全和硬件学习结构需求多样化相矛盾的问题，对提升工程型人才的实践能力和设计能力具有重要意义。

如何快速搭建仿真与远程实验？

1.实验前的准备

首先在实验室放置一台NI ELVIS III虚拟仪器实验平台，并准备好数字循环LED的实验相关元器件，然后开始动手搭建。但是在搭建之前。

NI ELVIS III集成了智能测量仪器与嵌入式设计功能，学生可以在精确控制输入行为的同时对实验进行分析。NI ELVIS III 集成波特图仪、函数发生器、示波器、数字万用表等七种工业级标准的仪器。采用多合一仪器集成方式，体积小，功能强大，非常适用于大学生创新创业中心、翻转课堂和远程在线学习这种新型教学中。

具体体现在以下几个方面：

功能高度集成：在多合一仪器（工业级）的基础上，集成了智能数据采集、嵌入式FPGA控制，可方便开发复杂系统设计实验项目；

覆盖跨学科实验：覆盖电子电路、控制/自动化、测控/仪器、通信等；

适用于多种教学场景：紧凑的硬件，可方便用于课堂演示及课程实验、实验室教学、工程创新中心等多种教学场景；

涵盖多工具链：除了支持LabVIEW/Multisim外，还开放支持Python/C等第三方编程语言。

2.开始仿真实验设计

为了验证电路的实验结果和可行性，我们可以先使用NI Multisim 电子电路软件或者NI在线Multisim平台（https://www.multisim.com）进行电路的搭建和仿真。下图是我们通过Multisim软件搭建出来的数字循环电路实验的原理图，此电路模拟了一段7位数字循环LED灯的效果：

然后使用Multisim运行进行仿真实际运行结果，如下图：

3.搭建实验

在ELVIS III面包板上通过杜邦线按照仿真的电路图进行一一连接，注意搭建的时候注意元器件之间的间距以及线与线之间的走向，要使得学生远程访问实验的时候能够一目了然。

4 实验部署

将搭建好的ELVIS III设备放置到实验格子间，通上电源，连接好ELVIS III的网络，将格子间状态灯接口接入到ELVIS III中。这些格子间状态能够显示当前实验的状态，比如正常，远程实验中，还是目前处于故障状态。

下面开始进入IOCLASS平台，开始创建远程和仿真在线课程。

5 创建对应实验和仿真课程

登陆IOCLASS平台，进入我的教学，创建对应的数字电路设计实验仿真课程。

可以根据国家虚拟仿真建设要求，将关于此实验的相关实验视频，仿真，以及远程实验按照课时添加到此课程中。

具体如何将NI Multisim在线仿真和远程连接NI ELVIS III的课时添加到创建的课程中可以和我们官方技术联系。

在线仿真+远程实验操作

1 登陆平台

首先打开IOCLASS（www.ioclass.com)平台，进行个人登陆，如果没有账号的学员，可以事先进行个人注册。

2 登陆加入课程

登陆后，找到大连理工大学，数字电路实验课程，选择“加入学习”，然后就可以加入课程学习。学员可以按部就班的进行学习，这里我们重点讲解如何使用平台结合NI的仿真软件Multisim进行在线仿真。

学员可以通过点击我的学习，可以看到当前正在学习的课程是计划进度：

A 在线虚拟仿真实验

选择课时-数字电路Multisim在线仿真

3 进入在线Multisim仿真

选择在线Multisim仿真课时，点击进入

老师可以对学生布置关于仿真电路的要求和描述，方便学生按照实验要求进行搭建电路和仿真实验。

点击进入虚拟仿真Multisim列表：

等待初始化和加载进入对应仿真实验：

这样学员就可以通过在线Multisim操作对电路进行实际虚拟仿真操作和实验结果输出和论证。

B 在线远程实验

虚拟仿真操作完，可以选择远程实验操作，实现虚实结合。

点击课时中-循环计数器远程实验

点击预约，进行远程实验操作

选择操作时间和对应可用的实验台，确认进入实验。

远程实验包括实验步骤，实验描述，实验视频，远程实验以及实验报告

等到实验操作时间开始后，就可以点击远程实验

这里我们可以通过摄像头进入看到刚才已经布局好的远程实验台以及当前的状态。

输入ELVIS III的 ID号，就可以实现远程控制ELVIS III虚拟仪器平台

这样，NI ELVISIII通过IOCLASS就可以实现远程连接了

通过打开页面的Instruments各种虚拟示波器，万用表，信号发生器就可以远程做实验。

在线使用ELVIS III是不是很方便使用呢：）

这样我们来看看远程操作实验效果吧

当然如果有些实验不仅只需要用到仪器功能，还需要用ELVIS III一些模拟量AI和数字量I/O的资源，可以建议通过LabVIEW编程或者其它WEB Panel来快速嵌入到IOCLASS方式。

C 支持其它在线编程和仿真实验

此外我们还可以通过IOCLASS平台嵌入在线LabVIEW软件，也可以嵌入LabVIEW软件开发的程序，如下图：

这样学员在疫情期间在家就可以快乐的学习吧！

实验报告提交

远程实验操作结束后，IOCLASS平台会自动为这个实验生成远程实验报告，学员可以通过实验报告提交远程实验报告。

总结：大连理工大学数字电路循环LED仿真和远程实验利用NI公司虚拟仿真软件Multisim软件以及工程教育互联网实验平台ELVIS III的强大的仿真和物联网互联功能。

[大连理工大学虚拟仿真实验】：http://www.ioclass.com/course?cid=70

目前疫情期间，为了方便广大的学校师生能够停课不停学：

可以访问我们虚拟仿真远程实验平台：www.ioclass.com免费申请入驻哦。

如果您有更多的信息需要咨询，请联系我们：

上海华用电子有限公司（IOEDU)

于海军 13651929201（WX同）请备注【远程实验咨询】

刘海峰 13636344947（WX同）请备注【远程实验咨询】

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上海华用电子科技有限公司（以下简称IOEDU）成立于2016年，是美国国家仪器（NI）中国区域院校合作伙伴之一，目前主要围绕NI的产品提供高校实验室虚拟仪器和虚拟仿真，远程实验解决方案，公司所创立的IOEDU品牌是专业、专心、专注为高等院校、职业院校、技工院校、行业企业培训中心提供虚拟仿真，远程实验平台、虚拟仪器ELVIS平台解决方案，AI人工智能，智慧物联实验室等，并提供专业虚拟仪器、虚拟仿真课程建设、远程实验课程开发、师资培训等人才培养整体解决方案服务。

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