基于網絡遠程控制實驗室的開題報告

單片機課程設計開題報告----電子類實驗室的運動電模擬搭建的網絡實現選題說明本設計一個虛擬的網絡平臺遠程控制電子線路實驗箱，實現電子線路實驗的遠程操作。工作過程如下：學生首先在客戶端以學號登錄，進入相應的人機交互界面，選擇相應實驗電路，然后通過TCP/IP協議將學生輸入的相關信息傳輸到服務器上，再由服務器將其解析轉換成控制實驗室試驗箱上模擬開關的指令傳遞給處理器，再最后由處理器對試驗箱上相應的模擬開關進行操作，完成試驗電路的搭制，并可以由外部攝像頭采集圖像獲得試驗數據。本設計成功實現，不僅使得學生做實驗不受空間的限制，提高了實驗資源利用率，而且避免了頻繁的插拔接線甚至誤操作對試驗箱的損傷，節(jié)約了試驗成本，同時也方便實驗教師對實驗室的遠程控制，對其他試驗箱的改造也有借鑒意義。設計思想1.國內外現狀近年來，隨著計算機的普及和互聯網技術的成熟，國內外已有少數大學開辟了這樣的實驗模型。學生可通過互聯網登錄并訪問實驗室服務器，完成各種模型的實驗。美國TennesseeatChattanooga大學的JimHenry設計的網上工程實驗室提供了一系列遠程控制實驗，如壓力控制、液面控制、溫度控制、速度控制實驗等。這個遠程實驗系統是由一臺Web服務器和五臺客戶機構成的，每臺客戶機上都運行用LabVIEW編寫的軟件，并與一套實際的實驗設備相連,當用戶通過Interner訪問Web服務器時，首先需要選擇控制參數，然后WEb服務器把這些參數寫入文件傳送給相應的客戶機,客戶機收到這些參數后，通過數據采集卡來控制相連的實驗設備完成實驗，并把實驗數據傳回給Web服務器!服務器根據這些數據生成實驗結果圖返回給用戶。新加坡國立大學的虛擬實驗室允許用戶通過Interner進行遠程實驗，使用B/S方式實驗，可以實現昂貴的實驗設備的共享.遠程實驗室的服務器端使用LabVIEW虛擬儀器軟件實現對實驗設備的控制，服務器與實驗設備之間通過RS-232接口或IEEE188.2GPIB總線進行連接.為了能讓用戶直觀地觀察到實驗現象，遠程實驗室采用視頻會議技術向用戶反饋視頻和音頻信息.用戶也可以控制攝像頭的縮放和視角來獲取滿意的觀察位置.在客戶端使用支持Java的Web瀏覽器作為統一的用戶界面，其中嵌入的Javaappolers可以顯示各個虛擬儀器的面板和數據，并通過Internet與服務器進行通信以傳遞用戶的控制數據和實驗結果.到目前為止，這個實驗室已經實現了電路、通信和控制領域的五個虛擬實驗.中國科技大學物理系研制了一套基于Internet的掃描探針顯微鏡(SPM)遠程控制系統,該系統分為四部分：客戶端、服務器、SPM儀器端、視頻監(jiān)視系統.由于設備復雜、貴重，其中客戶端分為兩種類型，一類是實驗主控操作人員程序端，用于對設備進行遠程操作，采用基于TCP/IP協議的C/S結構對SPM進行操作運行；另一類是觀眾客戶端，這部分程序是基于HTTP協議和GGI的瀏覽器，提供給普通用戶觀看實驗過程,服務器和SPM儀器端通過自行設計的DSP控制器組成一套完整的SPM反饋系統，該實驗系統在京滬兩地試用，獲得了良好的實驗效果。大連理工大學機械工程學院研制的遠程控制快速成型加工系統，其設備對象是數控加工機床.該系統采用基于Winsock的C/S編程模式,客戶端用戶輸入加工參數及各種命令，網絡只需負責將數據量不大的參數傳遞到加工服務器端，服務器端負責完成STL文件的分層參數設置和分層處理工作，并在快速成型系統上生成底層數控代碼,從而可以實現遠程加工及結果顯示。從而可以實現遠程加工及結果顯示。2.意義實驗是大學理工科教育的一個重要環(huán)節(jié)，對于培養(yǎng)學生的實際操作能力和解決問題的能力至關重要。傳統的實驗平臺受到場地、時間、儀器數量等諸多因素的限制做不到資源的最優(yōu)化，而實驗電路的遠程搭制則能夠解決實驗儀器數量的不足以及實驗場地、課時數的限制，使用戶在獲得許可的前提下可以在任何時候，從任何地點訪問實驗室，從而大大提高實驗教學的伸縮性和適應性。采用MFC平臺設計的遠程客戶端系統，不僅實現了硬件實驗的遠程操作,而且組建靈活,功能多樣,使用、維護都很方便。實驗系統可以全天候在網上開放,學生做實驗不受時間、場地以及次數的限制。這樣不僅充分共享了教學資源,降低教學成本,而且擴大了教學面,提高了教學質量。將網絡技術與現實事物鏈接在一起是網絡技術的一個很重要的應用，現階段網絡技術已經相當成熟，可以通過網絡實現各種數據的相互傳輸，這就為實現遠程控制的可行性提供了條件。將現實中的事物通過一定的處理，然后接入到網絡當中實現實驗資源的最大優(yōu)化就變的非常的有意義。3.具體實施方案 課題研究的電子線路實驗電路搭制的網絡實現以FPGA作為核心處理器，可分為遠程訪問部分、網絡傳輸部分和實時控制部分三大塊。系統結構如圖1。系統的工作流程如下：當學生做實驗時先用自己的用戶名和密碼登陸到客戶端，在人機交互界面中選擇要做的實驗，然后會自動生成實驗原理圖的各種不同接法，除去固定走線外會提示需要自己連線的部分，并且可以提供很多不同的方案供選擇。當學生將這些都選擇好了之后點擊確定，這些數據將通過網絡傳輸到服務器上，服務器將其解析之后將數據送給核心處理器再由核心處理器來分配處理來完成這些具體的要求。本課題研究的主要內容包括：1、Winsock標準網絡通信模型的編程。2、服務器嵌入TCP/IP網絡通信協議。具體實施方案：網絡遠程控制實驗電路的搭制系統大多使用的是CS（客戶端／服務端）結構，急客戶端接收用戶輸入的信息然后將這些信息經過相應的處理然后通過網絡傳輸到服務器再由服務器控制實驗箱做出具體操作。而這其中網絡傳輸數據和服務器識別數據變成了電子線路實驗電路搭制的網絡實現的關鍵技術之一，研究人員對此也進行了深入的研究，取得了豐碩的研究成果。目前實現網絡傳輸的方法有：使用LabVIEW自帶的網頁發(fā)布功能，直接在Web服務器端生成嵌入實驗平臺的WWW網頁，用戶只需使用網頁瀏覽器即可通過Internet訪問網絡虛擬實驗室，進行實驗。也有通過帶有java插件的瀏覽器向服務器發(fā)送指令的方法。就是客戶端為任一帶java插件的瀏覽器，通過wab服務器傳回的HTML.JSP網頁，解釋執(zhí)行內嵌的Applet程序，建立Socket鏈接，實現參數輸入和數據顯示。Web服務器負責用戶鑒權，發(fā)布嵌有Socket客服端的程序網頁。Socket服務器負責對設備的數據采樣和狀態(tài)控制，在通信方面它是socket套接口的服務端，負責監(jiān)聽客戶端的鏈接請求，接收參數輸入和采樣傳輸。然后再將監(jiān)聽得到的數據進行處理作用到實驗箱的物理電路上面。本項目為了