VC人机接口设备LED仿真实现设计与实现

摘要计算机仿真技术是当前应用最广泛的使用技术之一，虚拟现实已成为最热门的话题之一。随着科技的发展，计算机仿真技术被广泛运用于众多的领域之中。特别是20年代末，仿真模拟技术在高科技中所处的地位日益提高。在科学研究、工业、交通、军事、教育等领域得到大量应用。计算机仿真技术成为一种工程领域必不可少的重要设计手段，它的应用可以大大地缩短产品的开发周期和降低产品开发的成本，从而提高产品的竞争力。本文介绍的是LED类部件的设计。主要是普通LED灯和用于显示数字的“8”字灯，为了力图仿真的效果，这里加入了响应时间的因素，以达到接近真实的情况。并分别封装成DLL文件来实现各LED类部件的功能并且易于更新功能。同时，还要求与另一些同学所设计与实现的“大型接口器件的功能演示的可视化设计”，“虚拟实验台的网络化改进方向”，“人机接口设备的仿真实现”等集成在一起，形成一个多功能的接口实验台模拟软件。本文的最后对设计研究工作进行了总结，指出了研究上的不足，说明了需要进一步深入讨论的内容。关键词： 计算机仿真；DLL；更新；集成1 引言随着计算机技术的发展，利用计算机对系统进行仿真越来越受到人们的重视，对系统仿真的理论方法和应用技术的研究也逐步深入，应用的领域越来越广。1.1 设计背景近年来计算机、网络等信息技术在教育领域的广泛应用，虚拟实验正日益成为广大教师的计算机辅助教学手段。虚拟实验平台正是应这个大需求而诞生。并且随着信息技术的发展，以纯软件的形式模拟硬件接口实验平台的逻辑功能，用于接口教学。在与硬件接口实验平台的实验步骤一致的情况下，连接线路，用汇编语言或者C语言等编写程序，再运行程序观看结果。软件仿真无硬件平台、器件的开销和磨损；也无实验环境的时间限制。让使用者更直观的更形象的演示实验过程和结果，更好的理解电路运行原理。随着多媒体技术和图形图像技术的不断发展，可视化技术得到广泛的重视。所谓可视化技术，一般是指软件开发阶段的可视化和对计算机图形技术和方法的应用。Visual C++是个很好的可视化编程工具，使用Visual C++环境来开发机遇Windows的应用程序大大缩短了开发时间，而且它的界面更友好。1.2 项目介绍1.2.1 计算机仿真技术计算机仿真技术是以多种学科和理论为基础，以计算机及其相应的软件为工具，通过虚拟试验的方法来分析和解决问题的一门综合性技术。计算机仿真（模拟）早期称为蒙特卡罗方法，是一门利用随机数实验求解随机问题的方法。其原理可追溯到1773年法国自然学家G.L.L.Buffon为估计圆周率值所进行的物理实验。根据仿真过程中所采用计算机类型的不同，计算机仿真大致经历了******仿真、模拟－数字混合机仿真和数字机仿真三个大的阶段。20世纪50年代计算机仿真主要采用******；60年代后串行处理数字机逐渐应用到仿真之中，但难以满足航天、化工等大规模复杂系统对仿真时限的要求；到了70年代模拟－数字混合机曾一度应用于飞行仿真、卫星仿真和核反应堆仿真等众多高技术研究领域；80年代后由于并行处理技术的发展，数字机才最终成为计算机仿真的主流。现在，计算机仿真技术已经在机械制造、航空航天、交通运输、船舶工程、经济管理、工程建设、军事模拟以及医疗卫生等领域得到了广泛的应用。1.2.2 虚拟实验平台计算机技术、大规模集成电路技术和通讯技术的飞速发展，为虚拟实验的发展奠定了坚实的基础。虚拟实验就是在通用计算机上加载相应的软件或硬件，使得使用者在操作这台计算机时，就像是在操作一台专用的传统实验设备一样。在虚拟实验系统中，软件是整个系统的关键，任何以个使用者都可以通过软件的相关设置来达到要实现实验的效果。虚拟实验就是利用外部输入(如鼠标的点击、拖动和键盘的敲击等)，将计算机上虚拟的各种仪器，按实验要求、过程，组装成一个完整的实验环境，同时在这个环境中完成实验操作，包括实验器材的添加、实验条件的改变、数据采集以及实验结果的模拟、分析。它包含了虚拟仿真技术、计算机技术、实验技术等多方面理论知识。2 系统的总体设计2.1 要实现的功能LED类部件的功能说起来比较简单，就是从信号输入管脚输入一个或一组信号，将这个或这一组信号直观的用亮灭来表现出来。为了力图仿真的效果，这里加入了响应时间的因素，以达到接近真实的情况。如图1，可以看出LED类部件不是一下就达到正常亮度，也不是一下就完全熄灭的，其亮度是经过了中间无数个状态才达到正常亮度或熄灭的，这样仿真的解决方法是在点亮和熄灭的过程加入几个中间色作为过度，以达到对真实情况的模拟。2.2 工程的建立打开Visual C++6.0操作界面，建立工程类型为MFC AppWizard[dll]的对话框文档的新工程，系统自动为用户创建CDLed2DLLApp这个类。创建过程如图2-图4所示（这里以普通单色LED工程的建立为例）。

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