基于网络远程控制实验室的开题报告

单片机课程设计开题报告----电子类实验室的运动电模拟搭建的网络实现选题说明本设计一个虚拟的网络平台远程控制电子线路实验箱，实现电子线路实验的远程操作。工作过程如下：学生首先在客户端以学号登录，进入相应的人机交互界面，选择相应实验电路，然后通过TCP/IP协议将学生输入的相关信息传输到服务器上，再由服务器将其解析转换成控制实验室试验箱上模拟开关的指令传递给处理器，再最后由处理器对试验箱上相应的模拟开关进行操作，完成试验电路的搭制，并可以由外部摄像头采集图像获得试验数据。本设计成功实现，不仅使得学生做实验不受空间的限制，提高了实验资源利用率，而且避免了频繁的插拔接线甚至误操作对试验箱的损伤，节约了试验成本，同时也方便实验教师对实验室的远程控制，对其他试验箱的改造也有借鉴意义。设计思想1.国内外现状近年来，随着计算机的普及和互联网技术的成熟，国内外已有少数大学开辟了这样的实验模型。学生可通过互联网登录并访问实验室服务器，完成各种模型的实验。美国TennesseeatChattanooga大学的JimHenry设计的网上工程实验室提供了一系列远程控制实验，如压力控制、液面控制、温度控制、速度控制实验等。这个远程实验系统是由一台Web服务器和五台客户机构成的，每台客户机上都运行用LabVIEW编写的软件，并与一套实际的实验设备相连,当用户通过Interner访问Web服务器时，首先需要选择控制参数，然后WEb服务器把这些参数写入文件传送给相应的客户机,客户机收到这些参数后，通过数据采集卡来控制相连的实验设备完成实验，并把实验数据传回给Web服务器!服务器根据这些数据生成实验结果图返回给用户。新加坡国立大学的虚拟实验室允许用户通过Interner进行远程实验，使用B/S方式实验，可以实现昂贵的实验设备的共享.远程实验室的服务器端使用LabVIEW虚拟仪器软件实现对实验设备的控制，服务器与实验设备之间通过RS-232接口或IEEE188.2GPIB总线进行连接.为了能让用户直观地观察到实验现象，远程实验室采用视频会议技术向用户反馈视频和音频信息.用户也可以控制摄像头的缩放和视角来获取满意的观察位置.在客户端使用支持Java的Web浏览器作为统一的用户界面，其中嵌入的Javaappolers可以显示各个虚拟仪器的面板和数据，并通过Internet与服务器进行通信以传递用户的控制数据和实验结果.到目前为止，这个实验室已经实现了电路、通信和控制领域的五个虚拟实验.中国科技大学物理系研制了一套基于Internet的扫描探针显微镜(SPM)远程控制系统,该系统分为四部分：客户端、服务器、SPM仪器端、视频监视系统.由于设备复杂、贵重，其中客户端分为两种类型，一类是实验主控操作人员程序端，用于对设备进行远程操作，采用基于TCP/IP协议的C/S结构对SPM进行操作运行；另一类是观众客户端，这部分程序是基于HTTP协议和GGI的浏览器，提供给普通用户观看实验过程,服务器和SPM仪器端通过自行设计的DSP控制器组成一套完整的SPM反馈系统，该实验系统在京沪两地试用，获得了良好的实验效果。大连理工大学机械工程学院研制的远程控制快速成型加工系统，其设备对象是数控加工机床.该系统采用基于Winsock的C/S编程模式,客户端用户输入加工参数及各种命令，网络只需负责将数据量不大的参数传递到加工服务器端，服务器端负责完成STL文件的分层参数设置和分层处理工作，并在快速成型系统上生成底层数控代码,从而可以实现远程加工及结果显示。从而可以实现远程加工及结果显示。2.意义实验是大学理工科教育的一个重要环节，对于培养学生的实际操作能力和解决问题的能力至关重要。传统的实验平台受到场地、时间、仪器数量等诸多因素的限制做不到资源的最优化，而实验电路的远程搭制则能够解决实验仪器数量的不足以及实验场地、课时数的限制，使用户在获得许可的前提下可以在任何时候，从任何地点访问实验室，从而大大提高实验教学的伸缩性和适应性。采用MFC平台设计的远程客户端系统，不仅实现了硬件实验的远程操作,而且组建灵活,功能多样,使用、维护都很方便。实验系统可以全天候在网上开放,学生做实验不受时间、场地以及次数的限制。这样不仅充分共享了教学资源,降低教学成本,而且扩大了教学面,提高了教学质量。将网络技术与现实事物链接在一起是网络技术的一个很重要的应用，现阶段网络技术已经相当成熟，可以通过网络实现各种数据的相互传输，这就为实现远程控制的可行性提供了条件。将现实中的事物通过一定的处理，然后接入到网络当中实现实验资源的最大优化就变的非常的有意义。3.具体实施方案 课题研究的电子线路实验电路搭制的网络实现以FPGA作为核心处理器，可分为远程访问部分、网络传输部分和实时控制部分三大块。系统结构如图1。系统的工作流程如下：当学生做实验时先用自己的用户名和密码登陆到客户端，在人机交互界面中选择要做的实验，然后会自动生成实验原理图的各种不同接法，除去固定走线外会提示需要自己连线的部分，并且可以提供很多不同的方案供选择。当学生将这些都选择好了之后点击确定，这些数据将通过网络传输到服务器上，服务器将其解析之后将数据送给核心处理器再由核心处理器来分配处理来完成这些具体的要求。本课题研究的主要内容包括：1、Winsock标准网络通信模型的编程。2、服务器嵌入TCP/IP网络通信协议。具体实施方案：网络远程控制实验电路的搭制系统大多使用的是CS（客户端／服务端）结构，急客户端接收用户输入的信息然后将这些信息经过相应的处理然后通过网络传输到服务器再由服务器控制实验箱做出具体操作。而这其中网络传输数据和服务器识别数据变成了电子线路实验电路搭制的网络实现的关键技术之一，研究人员对此也进行了深入的研究，取得了丰硕的研究成果。目前实现网络传输的方法有：使用LabVIEW自带的网页发布功能，直接在Web服务器端生成嵌入实验平台的WWW网页，用户只需使用网页浏览器即可通过Internet访问网络虚拟实验室，进行实验。也有通过带有java插件的浏览器向服务器发送指令的方法。就是客户端为任一带java插件的浏览器，通过wab服务器传回的HTML.JSP网页，解释执行内嵌的Applet程序，建立Socket链接，实现参数输入和数据显示。Web服务器负责用户鉴权，发布嵌有Socket客服端的程序网页。Socket服务器负责对设备的数据采样和状态控制，在通信方面它是socket套接口的服务端，负责监听客户端的链接请求，接收参数输入和采样传输。然后再将监听得到的数据进行处理作用到实验箱的物理电路上面。本项目为了