毕业设计之基于WEB的虚拟实验室设计

（ 二二七年六月七年六月 本科毕业设计说明书本科毕业设计说明书 题题 目目： 基于基于 WEBWEB 的虚拟实验室设计的虚拟实验室设计 学学生生姓姓名名 ： xxxxxx 学学 院院 ： x x x x x x 系系 别别： x x x x 专专 业业： x x x x 班班 级级： x x 指指导导教教师师 ： x x I 摘 要 随着计算机技术、大规模集成电路技术和通讯技术的飞速发展，仪器技术领域 发生了巨大的变化，虚拟测试技术引入了仪器领域。将网络化虚拟仪器应用到实验 室建设中，构成基于网络化虚拟仪器技术的虚拟实验室，为用户提供一个基于网络 的实验教学、技术交流、共同研究的平台。 本论文首先介绍了基于 Web 虚拟实验室的概念，并对其意义、特点以及设计原 理、方法做了描述。然后就国内外虚拟实验室的研究现状和关键实现技术进行了简 略介绍,并且结合课题的目标及现有的资源情况进行了研究和设计。设计主要包括虚 拟仪器的开发和网站框架的搭建、网站留言板的建立、统一网站的整体风格、网站 管理和使用说明、域名的设计与申请这几个任务。 本系统在应用服务上的设计采用了 ASP 动态网页技术和数据库技术,并详细介 绍了应用这些技术实现对客户端的管理。 关键词：关键词：网络化虚拟仪器；网络虚拟实验室；多层结构；浏览器/服务器； LabVIEW II Abstract Along with the rapid development of computer science, large-scale integrated circuit technique and communication technique, the region of instrument technique takes place enormously, and virtual measurement technique has developed in the region. Using Networking Virtual Instruments into laboratory construction result in virtual lab based on the networking virtual instruments technology, which provides experiments, experience communication and cooperation platform. First of all, this paper introduces the concept of the virtual laboratory based on Web, and describes its significance, characteristic, design theory and method. Second, researches and key technologies for implementing the virtual laboratory are introduced briefly and aiming at the objective of the paper and the actual situation of the existing resources research and design. Major design include design virtual machines and the website framework for the structures, the establishment of the website visitors book, unity for the overall style, website management and the use of that domain name with the design for these tasks. The ASP and database technology are applied in the design of application server. The paper describes in detail how to implement the control and management of the accesses by clients with these technologies. Key words：Networked virtual instruments；Networked virtual laboratory；Multilayer framework；Browser/Server；LabVIEW III 目 录 引 言.1 第一章 绪 论.3 1.1 虚拟仪器的简介.3 1.1.1 虚拟仪器的概念.3 1.1.2 虚拟仪器的组成及特点.3 1.1.3 网络化虚拟仪器.5 1.2 网络虚拟实验室系统的介绍.5 1.2.1 虚拟实验室的概念.5 1.2.2 虚拟实验室的组成及特点.6 1.2.3 网络虚拟实验室的国内外发展现状.7 1.3 本次设计的目的与内容.8 第二章 基于 LabVIEW 的虚拟实验室前台网站设计.10 2.1 网站主要开发工具介绍.10 2.1.1 Macromedia Dream weaver MX 2008 及其特点.10 2.1.2 Macromedia Fireworks MX 2008 及其特点.11 2.1.3 Access 及其特点.12 2.1 前台网站的设计与构建.12 第三章 虚拟仪器的开发.24 3.1 LabVIEW 及其特点.24 3.2 压力显示器.26 3.3 函数信号发生器.28 第四章 Web 服务器的设计.30 4.1 服务器运行环境配置.30 4.2 Web 和 VI 的结合.33 4.3 配置 Web server 及网页发布.33 IV 4.4 把 VI 加载到计算机内存中.35 结 论.36 参考文献.38 谢 辞.39 1 引 言 实验是人们将理论知识应用于实践的重要手段和途径，特别在本科教育中，实 验是教学活动中一个必不可少的过程，对于培养学生的实际操作能力和解决问题的 能力是很重要的。然而，传统实验室作为一种资源高度密集的综合系统，在实验仪 器和环境的更新和维护上，需要投入大量的人力、物力和财力，这使它的发展受到 很大限制。但是由于资金的相对短缺，高等院校的实验室很难购买多套先进但价格 昂贵的仪器设备，因此在一定范围内实现硬件仪器的共享成为迫切要求，网络虚拟 实验室正是在这样的需求下发展起来的。与传统实验室相比，它的最大优势就是通 过网络实现软件、硬件及信息资源的共享，冲破了时间和空间的束缚，使得资源的 利用率大大提高。 目前，虚拟实验室的概念是在1989年提出的，初衷是为了方便科研人员可以在 远程从事研究工作、使用仪器设备、共享数据资源和交流信息等。虚拟实验室概念 的提出至今仅为十余年的时间，但因其诱人的应用前景，各国均在大力开发，而且 己经取得了一些进展。特别是在国外一些著名的大学，已有较多建好并投入使用的 虚拟实验系统，涵盖了计算机网络、数学、人工智能、生命科学、化学、物理、生 物工程通讯、图形图像、农业科学等教学、科研领域。 VSL虚拟系统实验室，始建于1989年，Gentral Florida大学教育训练研究院建 立，其目标旨在提高计算机图形的艺术表现力以及改进仿真过程中的人机接口设计: 美国巴尔的摩（Baltimore）约翰霍普金斯大学（Johns Hopkins University）的化 学工程系的卡尔威教授在网络上建立了一个“虚拟实验室”，在计算机上模拟各种 实验，让化学工程系的学生可以通过网络来做实验，尝试解决工程上遇到的各种问 题；德国的汉诺威大学建立了虚拟自动化实验室；西班牙大学电子系开发了电子仪 器虚拟工作平台；意大利帕瓦多大学建立了远程虚拟教育实验室；新加坡国立大学 开发了远程示波器实验和压力容器实验。此外，网络虚拟实验室还在诸多领域上得 到应用，如美国实施的Visible Human计划，就是通过将一具尸体进行固化处理，再 用特制的机器将其切成极薄的薄片，然后将这些薄片通过扫描仪输入计算机，再通 过三维重建算法构成三维人体图像，这样就将一个真正的人体显示在计算机屏幕上， 目的可以在屏幕上进行旋转、剖切等操作，医学人员就可以在计算机上进行人体解 剖教学、虚拟手术等。 2 与西方发达国家相比，国内在虚拟实验方面开展的工作还不多，但目前虚拟实 验室的建设也得到了应有的重视，从90年代开始，国内的一些大学相继开展了虚拟 仪器系统的研究与开发工作，己有部分高校初步建立了虚拟实验室。例如：清华大 学利用虚拟仪器构建了汽车发动机检测系统、电网动态监控系统；中国农业大学建 立了网上虚拟土壤作物系统实验室，应用计算机模拟植物在三维空间中的生长发育 状况，探讨虚拟植物模型在农业领域应用的关键问题；哈尔滨工业大学利用内嵌于 网页的虚拟仪器实现了卫星故障诊断的网络化；华中理工大学机械学院建立了一个 工程测试虚拟实验室，学生可以通过联网计算机终端来进行仿真实验，图像处理研 究室设计了数字图像处理虚拟实验室；华中科技大学机械学院开发出一套Web远程诊 断系统，在宝钢的局域网内，对精轧F2轧机的实时监测和诊断；中国科学技术大学 人工智能与计算机应用研究室最新研制出我国第一套虚拟现实教学软件“几何光学 实验设计平台”。此外，西安交通大学和南京航空航天大学也利用不同技术构建了 网络化虚拟仪器系统。国家自然科学基金委员会已将虚拟仪器研究作为现代机械工 程科学前沿学科之一，并被列为“十五”期间优先资助领域。国内专家预测，未来 的几年内，我国将有50%的仪器为虚拟仪器。不久，我国将会有大批的企业使用虚 拟仪器系统对生产设备的运行状况进行实时监测。随着微型计算机的发展，各种有 关虚拟仪器开发软件不断诞生，虚拟仪器将会逐步取代传统的测试仪器而成为测试 仪器的主流。 基于这样的大背景，内蒙古工业大学信息学院2002届本科生李党盈同学用 LabVIEW 7.0开发了基于Web的虚拟实验室，并利用ASP和Access技术实现了B/S模式 下的网络数据发布。本文旨在通过研究现有的网络化虚拟仪器技术，实现虚拟仪器 在B/S模式下的网络化并为网络虚拟仪器实验室搭建软件平台，同时对实验室多用户 进行有效管理,形成一个完善的网站系统，充分利用网络资源为校内学生的课程实验 创建了一个高效，便利，完善的实验环境，并且为同学进行自主创新研究建立了一 个开放的实验平台。 我毕业设计所做的就是对2002级李党盈同学所建立的基于Web的虚拟实验室进行 设计与制作上的完善，使其页面更加美观、统一，实验内容更加丰富、完整，同时 功能强大，易于管理，充分发挥网络的优势，达到建立网络虚拟实验室作为一个开 放平台的预期目的。 3 第一章 绪 论 本章首先介绍了与课题相关的虚拟仪器的概念和特点，然后提出了网络化虚拟 仪器，并引出了基于Web的虚拟实验室的概念，并把它与传统实验室进行了比较。最 后简单介绍了本课题开发所用到的软件工具。 1.1 虚拟仪器的简介 1.1.1 虚拟仪器的概念 虚拟仪器是日益发展的计算机硬件、软件和总线技术在向其它技术领域密集渗 透的过程中，与测试技术、仪器技术密切结合，共同孕育出的一项成果。它是以特 定的软件支持取代相应功能的电子线路，充分利用计算机的软硬件资源，用计算机 完成传统仪器的部分乃至全部功能，以具备控制、处理分析能力的软件为核心的软 仪器。 1986年，美国NI公司（National Instrument）提出了虚拟仪器的概念，提出了 “软件即仪器”的口号，彻底打破了传统仪器只能由生产厂家定义，用户无法改变 的局面，从而引起仪器和自动化工业的一场革命，代表着从传统硬件为主的测量系 统到以软件为中心的测量系统的根本性转变。这一概念的核心思想是：以计算机作 为仪器统一的硬件平台，充分利用计算机独具的运算、存储、显示以及文件管理等 智能化功能，同时把传统仪器的专业化功能和面板控件软件化，使之与计算机结合 起来融为一体，这样便构成了一台从外观到功能都与传统仪器相同，同时又充分享 用了计算机智能资源的全新仪器系统。 虚拟仪器开发平台目前主要有两类：一类是基于通用语言的 C、VB、VC 等，这 类语言具有适应面广、开发灵活的特点，但其开发难度大；第二类是专业的虚拟仪 器开发平台，比较著名的有：HP 公司的 HP-VEE，NI 公司的 LabVIEW 和 LabWindows/CVI 等，借助于这些专用的开发工具，具有简化仪器编程、缩短开发周 期等优点。 4 1.1.2 虚拟仪器的组成及特点 虚拟仪器的实现包括硬件和软件两个方面。虚拟仪器中硬件的主要功能是获取 真实世界中的被测信号，而软件的主要功能是控制实现数据采集、分析、处理显示 等功能，将其集成为仪器操作与运行的命令环境。硬件主要由计算机与仪器的接口 总线构成。虚拟仪器的软件主要由硬件驱动程序、数据处理分析软件和图形化用户 界面部分组成。虚拟仪器主要有以下特点： (1) 虚拟仪器的关键环节是软件。虚拟仪器系统中系统怎样处理数据，具有怎 样的面板和数据输出的形式等都是由软件决定的。虚拟仪器的好坏，很大程度上取 决于软件水平的高低。 (2) 虚拟仪器的功能及分析方法完全由用户自己定义，用户自己通过编程控制 相应硬件，它操作十分灵活，完全图形化的界面符合传统设备的使用习惯，使得用 户可轻松掌握操作规程。 (3) 开发与维护的费用低，系统组建时间短。当需要增加新的测量功能，只需 要增加软件模块或通用的硬件模块，缩短了系统的更新时间，而且有利于系统的扩 展。应用软件不像传统仪器的硬件那样存在元器件老化的问题，大大节省了维护的 费用，延长设备的使用寿命。 (4) 测量更准确。传统仪器测量个体之间差异大，而虚拟仪器的应用软件在不 同的PC机上具有相同的运行效果，在软件运行这方面不存在个体的差异。 (5) 测量更方便。虚拟仪器只需对信号进行一次采样，多个软件模块对同一组 数据进行不同的处理就能实现多个参数的同时测量。 (6) 具有强大的数据处理功能。计算机运算速度的大大提高和数字信号处理理 论的丰富和完善，使虚拟仪器能够快速准确的处理数据。 虚拟仪器与传统仪器相比较如下表1.1所示： 表1.1 传统仪器与虚拟仪器的比较 传统仪器虚拟仪器 功能由仪器厂商定义功能由用户自己定义 与其它仪器设备的连接十分有限可方便的与网络外设及多种仪器连接 图形接面小、人工读取数据、信息量小界面图形化、计算机直接读取数据并分析处理 数据无法编辑数据可编辑、存储、打印 硬件是关键部分软件是关键部分 5 价格昂贵价格低廉，仅是传统仪器的五至十分之一 系用封闭、功能固定、可扩展性差基于计算机技术的功能模块可构成多种仪器， 开放、灵活、可重复使用和配置 技术更新慢（周期为510年）技术更新快（周期为12年） 开发和维修费用高基于软件体系的结构可大大节省开发费用 功能单一、操作不便自动化、智能化、远距离传输 1.1.3 网络化虚拟仪器 虚拟仪器的出现将“仪器”的概念推向了一个新的纪元。随着计算机和计算机 网络的迅速发展，网络速度不断提高，利用现成的Internet网络组建网络测控系统 是今后虚拟仪器技术的发展方向。在这个计算机和网络时代，网络化虚拟仪器己是 大势所趋。 网络化虚拟仪器也称为虚拟仪器网络化，虚拟仪器技术把计算机技术和仪器技 术完美的结合起来，基于Web的虚拟仪器则是把VI技术和面向Internet的Web技术二 者有机结合起来。它是一个全新的测试理念，目前国内外还没有一个统一的提法和 准确定义。形象一些说，VI的主要工作是把传统仪器的前面板移植到普通计算机上， 利用计算机的资源实现相关的需求，基于Web的远程虚拟仪器则更进一步，它是把仪 器的前面板移植到Web页面上，通过Web服务器实现相关的需求。 将Internet与虚拟仪器结合起来，可以为网络虚拟实验室这一公认的难题提供 一种全新的解决方案。将Internet与虚拟仿真实验室组成一个基于Web的虚拟实验室， 使学生可以不受地域、时间的限制，通过Internet利用浏览器在自己的计算机上进 行各种虚拟实验，学习各种虚拟仪器的工作原理及操作使用方法；将实际的虚拟仪 器与Internet结合组成网络化虚拟仪器系统，将实验中心的虚拟仪器和学生计算机 上的虚拟仪器通过Internet联系起来，建成网络实验系统。这种方式只需传送小量 的数据与文本，完全能在现有的网络条件下进行。 6 1.2 网络虚拟实验室系统的介绍 1.2.1 虚拟实验室的概念 所谓网络虚拟实验是指在计算机系统中采用虚拟技术实现的各种虚拟实验环境， 网络虚拟实验室可以说是教育领域应用信息技术的一种创新，允许人们访问和使用 自己没有的设备资源，使得处于不同地理位置的学习者可以同时对个实验项目进行 实验工作，可以接触最新的仪器。 目前，有关虚拟实验室的定义主要有两种： (1) 指在计算机系统中采用虚拟现实技术实现的各种虚拟实验环境，实验者可 以像在真实的环境中一样完成各种预定的实验项目，所取得的学习或训练效果等值 于甚至优于在真实环境中所取得的效果。 (2) 指一个创造和引导模拟实验的交互环境，即实验场所。它由实验所依赖的 模拟程序、实验单元、工具和参考资料组成。用户可以通过增加新的物体，建立新 的实验并把它们转换成超文本文件来扩充实验室。这两种定义侧重不同方向，但都 指出了虚拟实验室本质是个无墙实验室，通过计算机网络系统远程控制与交互系统， 研究人员或学生将不受时空限制，能随时随地进行虚拟实验操作，共享仪器设备， 共享数据和计算机资源，进行协作或得到远程指导等。 1.2.2 虚拟实验室的组成及特点 网络虚拟实验室主要有以下几个部分组成，如图1.1所示： 、应用服务器：用于处理大量模拟操作数据。 、数据库：用于存储模拟资料初始条件和边界条件以及实验结果。 、测量仪器：具有计算机接口的测试工具。 、客户端：安装实验处理客户端软件，用于数据处理、分析、存储并使之可 视化。 客户端 客户端 W A N 网 页 服 务 器 LAN 数据库 应 用 服 务 器 P XI 设 备 测量仪器 测量仪器 7 图1.1 网络虚拟仪器实验室的构造 一个好的虚拟实验室（尤其是Internet上运行的系统）将会是人们快速、廉价 地获取各种知识和技能的重要场所。它的主要特点如下： (1) 突破传统实验对时空的限制。传统实验教学模式是近距离性的，随着网上 教学的开展和日益普及，网上实验的要求亦愈来愈迫切。网上虚拟实验室建成后， 无论是学生还是教师，都可以自由、无顾虑地随时上网进入虚拟实验室，操作仪器， 进行各种实验。 (2) 实现实验组数无限扩展和实验的“零”维护保障。上网的计算机无须添加 其它硬件设备和作专门的维护工作，就可以通过网上虚拟实验教学系统任意选择实 验项目进行实验操作，为实验保障和实验开展提供较大的方便。 (3) 实现实验教学的一体化。网上虚拟实验室除了能进行“实验”外，在教学 上还能够同时满足以下教学环节的需求：实验预习环节、教员讲授环节、实验数据 检验与分析环节、实验报告环节、教学考核与教学评价环节、实验中的相互交流与 讨论等。整个实验教学的过程均可在网上实现和完成。 (4) 易于开设新型实验项目，大幅降低实验成本。开设反映新技术、新成果的 发展应用以及其它新型实验是网上虚拟实验室又一重要应用形式，这种类型实验由 于内容新颖、应用性较强，实验室往往无法及时开出。通过网上虚拟实验，可将相 应的网络资源进行组合，开发相应的实验内容，甚至包括一些障碍性、破坏性、综 合性和研究性的实验。 (5) 便于资源共享。基于网络的虚拟实验室，不仅可以供本校学员使用，也可 以供其它学校学员使用，从而使得不同学校之间可以共享资源、优势互补、交流经 验。 (6) 教育功能。现实实验室资源缺乏限制了学生的实验要求。让学生通过使用 虚拟仪器或真实仪器、装置或系统的模拟装置来熟悉实验过程，掌握相关技术；能 满足不同知识背景学生的要求，根据其能力、实验经验等调整资源模块（如设备、 组件、仪器、生成器、数据采集板等） ，保证学生在单独使用模拟环境时能进行各种 实验操作。虚拟实验室可以给学生提供更为广阔的学习空间，有利于突破学时的限 制，激发学习兴趣，增强自信力，对提高学生分析问题和解决问题的能力有很大的 客户端 客户端测量仪器 测量仪器 8 帮助。 采取虚拟化实验室教学，无疑将会在人才的培养上走出一条新的路子。网上虚 拟实验室是实验教学技术的发展方向，是现代化教学尤其是实验教学改革的必然趋 势。 1.2.3 网络虚拟实验室的国内外发展现状 基于网络的虚拟实验室概念的提出至今仅有十余年的时间，目前国内的研究还 处于萌芽阶段，国外已经有很多大学进行了这方面的研究。其发展一般经历以下三 个阶段： (1) 虚拟实验室最初是以某一学科（专业）的仿真计算软件为基础进行的，一 般不具有网络交互功能，只是单机版本，如基于Workbench的电子技术实验等； (2) 后来发展到具备网络交互功能，如现在网络比较流行的虚拟设计等，但是 不具备实际测试设备接口； (3) 基于Web的浏览器/服务器的虚拟实验室模式，在这种模式下，服务器通过 软件技术对各种实验环境进行仿真，完成用户的实验需求。 目前，网络虚拟实验室在发达国家已十分普及。作为首先提出虚拟实验室概念， 并具有雄厚的科研实力和强大财力的美国从一开始就十分重视虚拟实验室的研究与 开发，在该领域的研究已处于领先地位。美国为继续保持其在科学技术领域的领先 地位，尤其重视信息技术的研究，并已将虚拟实验室列入其科研发展的战略规划。 在我国，虚拟实验室的建设也得到了应有的重视。目前，已有部分高校初步建 立了虚拟实验室。例如：清华大学、华中理工大学、四川联合大学、复旦大学、上 海交通大学、广州暨南大学等高校走在了前列，都在这方面进行了一些尝试，但基 本上还都是小规模的。比如用于某一个实验等，而且在形式上也还只是传统实验室 的模仿。但是要真正开展网络虚拟实验室的建设与应用，先要在理论上解决以下问 题： 、如何把以教师为中心的实验模式转变为以学生为中心的实验模式，以充分 体现构建主义学习理论。 、如何评价学生的实验结果，如何评估个虚拟实验室的实验效果。 、虚拟实验室与传统实验室的关系问题，它可以完全并代传统的实验室，还 是仅作为传统实验室的一种补充。 9 、如何准确定位教师在实验中的地位，使之由组织者转变为指导者。 、成本问题，如何保证基于网络的虚拟实验室成本低于传统实验室。 随着计算机技术及高速网络的发展，在教学中，虚拟仪器与传统的测试仪器的 结合能更好的发挥各自的优势，并逐步实现网络化，不仅改变了测量领域的测控模 式，同时也增强了实验人员的基础理论系统，激发对学习的热情，丰富现代化综合 信息技术。 1.3 本次设计的目的与内容 本次毕业设计的目的是通过研究现有的网络化虚拟仪器技术，实现虚拟仪器在 B/S模式下的网络化并为网络虚拟仪器实验室搭建软件平台，同时对实验室多用户进 行有效管理,形成一个完善的网站系统，充分利用网络资源为校内学生的课程实验创 建了一个高效，便利，完善的实验环境，并且为同学进行自主创新研究建立了一个 开放的实验平台。 我毕业设计所做的就是对2002级李党盈同学所建立的基于Web的虚拟实验室进行 设计与制作上的完善，使其页面更加美观、统一，实验内容更加丰富、完整，同时 功能强大，易于管理，充分发挥网络的优势，达到建立网络测控实验室作为一个开 放平台的预期目的。 10 第二章 基于 LabVIEW 的虚拟实验室前台网站设计 我这次进行的虚拟实验室建设，是在原有基于Web的虚拟实验室的基础上的完善 与创新。网站使用网页三剑客和Access数据库，进行网站页面和管理系统的开发， 用IIS作为Web服务器。在网站模版的选择上，鉴于以上对实验室风格的论述，我选 择了一个天蓝色的简约的网页作基调，在此基础上作一些改变，使其适合实验室网 站建设的要求。基于Web的虚拟实验室的前台网站框架结构是：有首页、虚拟实验室、 留言板、联系我们、帮助中心、相关资源下载、登录、注册和管理八大页面的链接。 还可显示站点访问次数和服务器日期、时间。 2.1 网站主要开发工具介绍 众所周知, 建立网络是为了利用各种网络工具或应用软件, 最终达到实现资源 共享和促进信息交流的目的。尽管国际互联网问世的时间不长, 但为之开发的应用 软件恰似雨后春笋,无法一一详述。在这里，仅介绍在建立虚拟实验室网站系统过程 中使用到的软件。 2.1.1 Macromedia Dream weaver MX 2008 及其特点 Dream weaver是美国MACROMEDIA公司出品的动网页编辑工具，它集网页制作和 11 网站管理与一身，是专为网页设计者开发的可视化网页编辑工具。利用它设计的网 页可以跨越平台、浏览器限制，是目前最受欢迎的工具软件。 Dream weaver跟Front Page 、Word一样,提供了一个可视化的编辑环境,可以直 接对网页内容编排, 而自动产生相对应的HTML源码。但是完全自动产生源码的编辑 方式往往不能满足专业网页设计者的需求,对于这点Dream weaver提供了能同时对源 码编辑的功能。除了可视化的编辑环境,对于动态HTML的效果,Dream weaver提供浏 览器预览的功能,可以指定不同的网页浏览器来预览。使用网站架构图（Sitemap） 可以快速制作网站雏形,设计、更新和重组网页。改变网页位置或文件名称,Dream weaver会自动更新所有链接。使用支持文字、HTML码、HTML属性标签和一般语法的 查找及替换功能使得复杂的网站更新工作变得迅速又简单。使Dream weaver的站点 管理器,你不仅可以完成必备的FTP（一种互联网传输协议,用于大规模文件的上传和 下载）上传、下载功能,更可以用于实现对整个网站结构的控制和管理。如自动生成 网站架构图、检查网站错误链接等。 Dream weaver彻底地将内容与设计完全分开,应用于快速网页更新,更加适合于 团队合作（term）网页编辑。创建网页外观的模板, 指定可编辑或不可编辑的部分, 内容采编者可直接编辑以样式为主的内容却不会因为不慎而改变定制好的样式。你 也可以使用模板正确地输入或输出XTML内容。 2.1.2 Macromedia Fireworks MX 2008 及其特点 Fireworks是优秀的网络图形、图像制作软件,用该软件可方便地绘制与编辑矢 量图形,为其设置填充图案、边线形式及效果,对图像或选区进行变形等。更为重要 的是,它还具有诸多专门用于处理网络图像的特性。 Fireworks综合了矢量作图软件和位图编辑软件的优点，不需要借助其它软件就 可以完成全部Web图形的制作工作。具体表现在： (1) 支持数字相机和扫描仪；支持所有主流图像文件格式；可同时打开多个文 件。 (2) 专业的矢量作图工具，并能随时切换到位图编辑状态；可以在对象模式和 图像模式之间自由转换。 (3) 可使用填充、渐变、阴影等编辑方式，可选择各种风格和特效，也可调用 Photoshop中的插件。 12 (4) 专业的动画制作环境，支持层和帧，支持“洋葱脱皮” 、 “帧间过渡”等动 画技术，支持可重复使用的Symbol和Instance，并可对每一帧进行优化，因而可以 制作出文件较小但变化多端的GIF动画。 (5) 在文字处理上应用单字符风格控制技术，精确到可以在一个文本框里改变 每个字符的颜色。同时文本在任何时候都可编辑。 (6) 自动选择安全的调色板，并可以锁定特定颜色；对GIF和JPEG图像自由优化， 可即时在预览窗口或指定的浏览器预览图像效果。 Fireworks最大的优点在于为网页设计提供了一个独立的、自足的环境，使网页 的创建、维护、修改、更新变得非常简单，从而大大提高了工作效率。 2.1.3 Access 及其特点 Access是Office办公套件中一个极为重要的组成部分。Access是一种关系型数 据库管理系统，不但能存储和管理数据，还能编写数据库管理软件，用户可以通过 Access提供的开发环境及工具方便地构建数据库应用程序，大部分是直观的可视化 的操作，无需编写程序代码，是一种使用方便、功能较强的数据库开发工具。 Access不仅是一个数据库，而且它具有强大的数据管理功能，它可以方便地利用各 种数据源，生成窗体（表单），查询，报表和应用程序等。 数据库是有结构的数据 集合,它与一般的数据文件不同，是一串文字或数字流。数据库中的数据可以是文字、 图像、声音等。 Access 数据库由六种对象组成，它们是表、查询、窗体、报表、宏和模块。 (1) 表（Table）表是数据库的基本对象，是创建其他5种对象的基础。表由记 录组成，记录由字段组成，表用来存贮数据库的数据，故又称数据表。 (2) 查询（Query）查询可以按索引快速查找到需要的记录，按要求筛选记录并 能连接若干个表的字段组成新表。 (3) 窗体（Form）窗体提供了一种方便的浏览、输入及更改数据的窗口。还可 以创建子窗体显示相关联的表的内容。窗体也称表单。 (4) 报表（Report）报表的功能是将数据库中的数据分类汇总，然后打印出来， 以便分析。 (5) 宏（Macro）宏相当于DOS中的批处理，用来自动执行一系列操作。Access 列出了一些常用的操作供用户选择，使用起来十分方便。 13 (6) 模块（Module）模块的功能与宏类似，但它定义的操作比宏更精细和复杂， 用户可以根据自己的需要编写程序。模块使用Visual Basic编程。 2.1 前台网站的设计与构建 基于Web的虚拟实验室的网站要求界面友好，信息量大，用户使用方便，功能强 大。因此，对虚拟实验室的网站系统的建设，很重要的一步就是网站整体风格的设 计与制作。 首先，作为内蒙古工业大学一个校级工科实验室的网站，不能像一些个人网站 那样花哨、个性，而应该稳重、大方。既要表现出学校深厚的文化底蕴，又要体现 孜孜不倦、追求真理的工科实验精神。 其次，基于Web的虚拟实验室毕竟是新兴事物，在网站的风格定位上，又要体现 出创新、活泼的整体感觉。 最后，因为基于Web的虚拟实验室中的很多实验室要求学生在自己的电脑上通过 网络自己完成的，这就决定了网站既要内容丰富，又要有很强的指导性和服务性， 力图做到每个实验都能让访问者很快找到，每个实验过程都有明确清楚的说明，每 个实验要求都表述的完整清楚。 在进一步的设计中，我会基于以上几点认真考虑，为网站建立统一的整体风格。 另外，统一网站的文件系统也是我的任务之一。这就是在建立了统一的网站风格的 基础上，把网站相关的文件也进行整理与归纳，便于后续管理。 （一）网站主页 网站的主页的设计是非常重要的，主页代表这整个的网站风格，不但整体要简 洁明了、功能要齐全完善而且所占空间不能太大，否则影响打开速度。打开网站主 页后，如果想进行进一步的操作就必须登陆。 14 图2.1 网站主页 （二）网站用户管理系统 基于Web的虚拟实验室用户管理系统共有三类用户：超级管理员用户、管理员用 户、普通用户。用户管理包括用户登陆注册时的注册资料管理，用户留言板的管理， 用户权限设置以及用户操作信息管理。 图2.2 管理员页面 (1) 超级管理员用户由系统帮助其注册。点击管理员登陆按钮进入登陆页面， 15 根据填写的用户名、密码分别进入超级管理员和管理员页面。 （页面相同功能不同） 功能：添加普通管理员；管理注册用户信息和留言板信息。 (2) 普通管理员用户通过系统或超级管理员用户帮其注册。 功能：管理注册用户信息和留言板信息。 图2.3 管理注册用户信息显示页面 管理注册用户信息页面可以对已经注册的用户信息进行编辑和删除功能。 图2.4 管理留言板页面 16 管理留言板信息页面可以对用户的留言进行编辑、删除和回复功能。 (3) 学生用户通过实验室网站注册。点击登陆进入登陆页面，认真填写正确的 用户名和密码登陆后进入首页。 图2.5 网站注册页面 图2.6 网站登陆页面 17 图2.7 网站首页 功能：直接进行首页上的各种操作。如：试验、留言、相关资源下载、查看帮 助中心以及修改个人资料等。 （三）网站留言板系统 在基于Web的虚拟实验室网站上建立留言板，是想将访问者的意见、建议、心得 体会等信息记录下来，提供给其它访问者浏览、观看，同时可以进行实时在线答疑， 解决同学们实验中可能遇到的各种问题，方便老师与同学的互动与交流。留言板的 主要任务是向访问者提供给网站留言的功能，故需要提供一个接受用户输入留言信 息的表单，为将用户的留言信息保存下来，需设计相应的存储留言信息的数据库表。 此外，留言板还应具备给访问者浏览的页面。 首先,要创建留言簿数据库及数据库表,留言簿数据库表包括以下字段：访问者 的记录号、姓名、电子信箱、留言内容、留言时间、等字段。姓名、主题、电子信 箱、表情和留言内容字段可采用“varchar”格式数据类型,而时间字段则采用 “date2time”格式数据类型,并将其设置为访问者留言时的当前系统时间,这就可以 达到保存留言者留言时间的目的。记录号字段是一个自动增量的键,此字段确保表中 的每一个记录都是独一无二的。由于留言记录的独一无二,故将其设置为“primary key”。 留言网页即为接受访问者留言的页面,该页面主要有姓名、电子信箱、留言内容、 留言时间等内容。姓名、主题和电子信箱这几个输入项。由于输入信息比较少,可选 18 用单行文本域来接受数据。留言信息的内容比较多,可能不止一行,易采用滚动文本 域。 图2.8 网站留言页面 本网页的设计思想是从数据库中逐一取出留言记录各个字段的值,并以一定的格 式提供给访问者。当留言记录较多时,为提高浏览页面的可读性,需要给数据分页。 图2.9 网站查看留言板页面 所以，留言板应包括以下三部分： (1) 留言表单：接受访问者的输入留言信息的页面； 19 将留言送至服 务器处理 从数据库取出 留言并显示 将留言内容保存 至数据库 (2) 浏览留言的页面：负责将留言信息显示出来； (3) 存储留言的数据库：一般采用Access数据库存储留言数据。 留言板系统的工作原理是这样的，首先，访问者从浏览器进入留言板，在此页 中浏览“留言表单”页面，可输入自己的留言，然后单击“发送留言”按钮，处理 留言程序将留言提交到数据库中。用户也可以点击“浏览留言”页面，观看所有留 言。留言板系统的工作流程如图： 图2.10 留言板系统工作流程图 （四）网站相关资源下载 网站上有时会向客户提供一些相关的文件或者软件下载业务，如果文件数目不 是很多，或者文件不大的话，可以使用http协议下载文件。为了便于管理，首先为 欲下载的所有文件建立一个文件夹。不过要注意的是，文件要存放在服务器的目录 下，否则无法下载。要建立http下载非常容易，只需使用超链接技术就可以了，IE 对自己无法解析的文件都会要求下载到本地执行。 接受留言的表单显示留言的网页 处理留言的程序 Access 20 图2.11 网站相关下载页面 （五）网站帮助中心 由于很多人都是第一次使用本网站，为了使用者能够更快更好的使用本网站， 所以设立了帮助中心，来帮助和指导用户进行操作。 图2.12 网站帮助中心页面 21 图2.13 网站使用说明页面 图2.14 网站联系我们页面 （六）网站密码找回 为了使用户的注册账号受到一定的保护，我在做网站时又添设了密码找回功能， 22 使用户在忘记或丢失密码的时候能够通过，注册时的密码提示问题和答案找回密码。 图2.15 网站密码找回用户名输入页面 图2.16 网站密码找回答案输入页面 23 （七）网站实验仪器库 点击虚拟实验室，可进入仪器库的页面。 图2.17 网站仪器库页面 仪器库内有虚拟仪器如下： 压力显示器 虚拟正弦波 求平均数 虚拟随机信号记录仪 镍铬镍铝虚拟非线性效正仪 函数信号发生器 多频信号发生器 画多边形 曲线拟合 信号处理 计算信号的频谱 波形 24 数字示波器 模拟信号 分析存储信号 （八）网站域名的设计与申请 网站域名的设计也是一项重要的任务，因为我们虚拟实实验室不仅对校园内的 同学开放，校外用户也是可以登录的，所以要进行域名的设计与申请。网站的名字 如同一个注册商标，需要一个易于拼写和记忆、琅琅上口的响亮名字，最好能够让 人“望文生义” ，至少也可以使人透过域名中“WWW”与“.COM”之间的字符，领略 到一些与网站相关的东西。这个，需要和网络中心联系，进行域名和空间的申请， 以便长久使用。 25 第三章 虚拟仪器的开发 实验仪器的添置是建设常规的实验室的重要环节。同理，虚拟仪器设备的开发 也是建设虚拟实验室的重要一环，不过这时的仪器设备当中只有很少的通用硬件设 备，大部分的仪器设备是建立在这些硬件设备上的软件。甚至于用纯粹的软件虚拟 仪器来组织网络虚拟实验室。但是这些虚拟仪器设备所能完