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《南京师范大学》 2019年
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远程操作电工电子实验平台的研究与设计

徐玮巍  
【摘要】:利用现代物联网、互联网和通信技术促进教育技术的发展是教育领域研究者们不断探索和研究的热点之一。在工科实验教学中,学生实验经常受时间和空间的影响,并且实验室的仪器设备也面临着难于管理的境况。为了改进传统电工电子实验的教学模式,提高教学的质量。本论文设计了一个远程操作实验平台,并在此平台上实现了模拟电路和微机原理课程的远程实验台。本系统结合了电子与通信技术和互联网的前沿技术,充分体现了“技术服务于教学”这一宗旨。本论文采用模块化的思想进行设计,将远程操作实验平台抽象为由实验端、设备端和服务端三部分,并采用了 B/S的体系结构进行设计,使其具有良好的可扩展性和维护性。其中,在设备端的设计包括程控电源、简易信号发生器、示波器和多功能网关板等模块,其中多功能网关板集成了嵌入式web服务器、无线网络串口和现场实验视频观察系统,解决了远程实验缺乏临场感的问题;在服务端设计了多个模拟电路经典电路实验页面、ARM单片机实验页面、用户管理和实验台管理模块。服务端的设计采用前后端分离的开发模式,实现了多个具有良好体验的实验页面,并初步实现了无纸质的课堂的实验系统;实验端设计了可远程改变电路结构和关键元器件参数的无人值守的模拟运放电路和可远程下载程序的ARM单片机实验台。本论文设计的此实验平台将实验室的资源开放共享,让学生可以随时随地进入无纸质课堂开始实验学习。本论文的主要工作及创新点如下:(1)采用模块化的思想将远程操作实验平台抽象成实验端、设备端和服务端,并分别进行了设计。(2)设计了采用B/S架构设计的远程操作实验平台系统,应用页面支持手机端和PC端的使用,易于使用、便于推广,而且客户端几乎零维护。(3)设计了使用NodeJs技术的无线网络转串口的服务,桥接了多条入网通信链路,解决了实验端入网困难和网络不便于管理的问题。(4)采用一片运放结合继电器阵列,设计了能改变电路结构和关键元器件参数的六种经典运放实验电路;此外,在远程单片机实验页面上集成了代码编辑编译器和固件程序更新功能,提供了一站式的实验体验。
【学位授予单位】:南京师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TM1-33;TP393.09

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