電子電路虛擬實驗系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、本文對虛擬實驗的各種實現(xiàn)技術(shù)進行了系統(tǒng)的研究，分析了虛擬實驗系統(tǒng)實現(xiàn)的核心技術(shù)，給出了《電子電路虛擬實驗系統(tǒng)》的主體框架設(shè)計，完成了多個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，開發(fā)了一個用于實現(xiàn)場景漫游的三維圖形引擎，最終完成了一個以元器件為實驗單元、設(shè)計性、開放式、高仿真、高交互性的、適用于模擬電路的《電子電路虛擬實驗系統(tǒng)》的開發(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系統(tǒng)的沉浸性、可交互性，為減少由于追求真實感而造成對硬件要求過高，采用MilkShape3D等軟件對所有的三維模型進行優(yōu)化，基本解決了三維模型的真實感與資源開銷之間的矛盾。 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)計采用SPICE的3F5版作為電路仿真的內(nèi)核，在對SPICE的相關(guān)參考文獻進行研究后對SPICE仿真軟件進行了第二次開發(fā)。重點是對其

3、輸出模塊進行了改造，使之能對仿真結(jié)果文件作出正確的解析得到仿真結(jié)果，再對仿真結(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間，增加實時性，實現(xiàn)了仿真內(nèi)核與整個系統(tǒng)的無縫結(jié)合。 3、針對CIR文件格式對電路對象和實驗場景進行面向?qū)ο蠓庋b；并設(shè)計了電路連接算法和檢查算法來得到各個元器件的管腳的節(jié)點號，前者能提供元器件參數(shù)，后者則是對電路連接情況的描述，通過二者結(jié)合，可隨著電路連接情況的變化而實時生

4、成描述電路的SPICE的輸入文件。 4、本系統(tǒng)使用Delphi+OpenGL作為開發(fā)平臺，并輔以一套強大而復(fù)雜的基于OpenGL的Delphi可視化控件——GLScene，開發(fā)了一個比較完備的三維圖形引擎，為實驗者提供了一個逼真的三維實驗環(huán)境，實現(xiàn)了場景漫游(包括可按實驗者的要求即時載入和刪除元器件、可以完成連線和刪線操作、可以對場景內(nèi)物體進行控制、能完成視角變換、碰撞檢測等功能)，并能將整個實驗過程記錄成視頻文件作為實驗報告保