電子電路虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、本文對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)的各種實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，分析了虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的核心技術(shù)，給出了《電子電路虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)》的主體框架設(shè)計(jì)，完成了多個(gè)模擬電路元器件的三維模型的建模和電路連接算法和檢查算法設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)了一個(gè)用于實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景漫游的三維圖形引擎，最終完成了一個(gè)以元器件為實(shí)驗(yàn)單元、設(shè)計(jì)性、開(kāi)放式、高仿真、高交互性的、適用于模擬電路的《電子電路虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)》的開(kāi)發(fā)，主要工作如下： 1、應(yīng)用3DSMAX、PHOTOSHOP等工具軟件完成虛擬元

2、器件的三維模型的建模。有效提高了三維模型的逼真程度和整個(gè)系統(tǒng)的沉浸性、可交互性，為減少由于追求真實(shí)感而造成對(duì)硬件要求過(guò)高，采用MilkShape3D等軟件對(duì)所有的三維模型進(jìn)行優(yōu)化，基本解決了三維模型的真實(shí)感與資源開(kāi)銷之間的矛盾。 2、模擬電路的仿真，是一件非常復(fù)雜、技術(shù)要求高且工作量很大的工作，本設(shè)計(jì)采用SPICE的3F5版作為電路仿真的內(nèi)核，在對(duì)SPICE的相關(guān)參考文獻(xiàn)進(jìn)行研究后對(duì)SPICE仿真軟件進(jìn)行了第二次開(kāi)發(fā)。重點(diǎn)是對(duì)其

3、輸出模塊進(jìn)行了改造，使之能對(duì)仿真結(jié)果文件作出正確的解析得到仿真結(jié)果，再對(duì)仿真結(jié)果作出適當(dāng)?shù)牟蓸?，使之既能為電路元器件狀態(tài)的改變提供原始數(shù)據(jù)，又能減少采樣所需時(shí)間，增加實(shí)時(shí)性，實(shí)現(xiàn)了仿真內(nèi)核與整個(gè)系統(tǒng)的無(wú)縫結(jié)合。 3、針對(duì)CIR文件格式對(duì)電路對(duì)象和實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景進(jìn)行面向?qū)ο蠓庋b；并設(shè)計(jì)了電路連接算法和檢查算法來(lái)得到各個(gè)元器件的管腳的節(jié)點(diǎn)號(hào)，前者能提供元器件參數(shù)，后者則是對(duì)電路連接情況的描述，通過(guò)二者結(jié)合，可隨著電路連接情況的變化而實(shí)時(shí)生

4、成描述電路的SPICE的輸入文件。 4、本系統(tǒng)使用Delphi+OpenGL作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，并輔以一套強(qiáng)大而復(fù)雜的基于OpenGL的Delphi可視化控件——GLScene，開(kāi)發(fā)了一個(gè)比較完備的三維圖形引擎，為實(shí)驗(yàn)者提供了一個(gè)逼真的三維實(shí)驗(yàn)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了場(chǎng)景漫游(包括可按實(shí)驗(yàn)者的要求即時(shí)載入和刪除元器件、可以完成連線和刪線操作、可以對(duì)場(chǎng)景內(nèi)物體進(jìn)行控制、能完成視角變換、碰撞檢測(cè)等功能)，并能將整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程記錄成視頻文件作為實(shí)驗(yàn)報(bào)告保