关于电工电子技术CAI系统的实现

　　关于电工电子技术CAI系统的实现
　　1引言
　　计算机辅助教学（CAI：ComputerAidedInstruction）在高校课程教学中应用已越来越普遍。电工电子技术是电类专业学生必修的专业技术基础课，包含电路分析、模拟电子、数字电子等三大部分。目前其辅助教学系统要么只介绍其中的一部分，要么不便使用，故在Matlab平台上开发了电工电子技术计算机辅助教学系统，为多媒体教学演示创造条件，为电子电路分析计算提供各种方法。本系统以Matlab为开发平台构造界面友好的辅助教学与实验系统。根据电工电子技术课程的特点，运用CAI技术的理论和方法，分层次、系统地演示课程的基本内容。在内容组织上，采用列表框和窗口技术，使系统层次分明、操作简便。同时按学生对认知结构的要求提供可选择内容列表，实现个别化教学。
　　(1)电工技术模块主要包含电路的基本定律、电路的分析方法、正弦交流电路和电路的暂态分析电路。该模块中电路仿真模型可以利用电路中各变量的基本关系建立方程式，然后用Matlab语言中功能强大的M函数编写程序进行求解并输出数字结果；也可以利用SIMULINK建立电路仿真模型，进而仿真输出图形结果。

　　(2)模拟电子技术模块包含典型的基本放大电路、集成运算放大电路、正弦波振荡电路、直流稳压电路以及晶闸管整流电路和直流调速系统。
　　该模块中各种电路由于三极管不便于用SIMULINK建立图形式仿真模型，所以主要是利用电路中各变量的基本关系建立方程式，然后用Matlab语言的M函数编写程序进行求解输出结果的。
　　(3)数字电子技术模块主要包含典型的组合逻辑电路、触发器和时序逻辑电路。该模块中各种电路可以利用Matlab语言中的SIMULINK建立仿真模型，然后设定各个模块的参数，仿真后利用SIMULINK中的scope即可观察结果，非常方便。
　　3系统的设计
　　利用Matlab的图形用户接口（GUI：GraphicalUserInterface）设计界面，用户可根据界面功能随意选择控件，控件之间的调用灵活，能够实现理想的交互。
　　3.1主界面的设计
　　系统的界面设计主要分两步：一是控件的选择和位置的确定，二是控件的属性设置。在Matlab命令窗口中输入guide，进入编辑窗口，在编辑窗中列出了普通窗口所具备的各种控件。为了使界面的控件排列整齐，单击编辑窗工具栏上的对齐按钮，弹出对齐设置(本文转载自 www.yzbxz.com 一枝笔写作网)窗口（AlignObjects），通过鼠标拖动选中须对齐的控件，在该窗口中设置水平和垂直方向的对齐方式和间隔大小，按“Apply”确定即可。控件的属性设置是界面设计的关键技术，双击任一控件，都会弹出相应的属性对话框。在该对话框中，列出了相应控件的所有属性，在界面设计中，影响设计的主要属性是“string”、“tag”、“callback”等，“string”是控件的文本标识，“tag”是控件对象的标志，“callback”是控件的回调字符串。利用GUI设计的系统主界面如图2。
　　3.2功能调用
　　控件除了基本属性的设置外，还有可能具有执行或调用其他控件的属性值的功能，每个控件的功能设置类似于高级语言编程中的子程序，但在Matlab的GUI设计中要简单得多，由于Matlab语言具有丰富的函数，编写控件的功能时，只要调用Matlab的函数和必要的控制语句即可，不需对控件的属性作过多的描述，具体操作是在属性窗口中，选择属性“callback”，直接输入调用语句。如“进入系统”的“callback”内容为函数名“fzjxxt02”点击“进入系统”则显示图3界面。此界面则是利用的M函数、S函数和GUI共同开发的。
　　电路内容显示是利用列表框实现的，譬如点击“电工技术”的下拉箭头时，显示界面如图4，选择相应的电路，在程序或仿真模型显示区显示程序或仿真模型，并把运行结果显示出来。结果描述或分析按钮则是进入对结果的分析或讲解界面。

　　4系统功能及特色
　　利用Matlab图形用户接口和WINDOWS窗口技术的电工电子技术CAI系统，具有课堂演示、仿真实验和电路设计等功能，达到了预期的效果。
　　摘要：电工电子技术计算机辅助教学（CAI）系统，采用Matlab语言实现。系统包括电工技术、模拟电子、数字电子三类模块。系统以Matlab语言GUI设计系统界面，根据电工电子技术相关求解方程式利用Matlab语言M函数、S函数编写程序求解并输出数字结(本文转载自 www.yzbxz.com 一枝笔写作网)果，同时利用SIMULINK建立电路仿真模型。
　　参考文献：
　　[1]霍爱清,等.基于Matlab的CAI课件的开发与设计[J].航空计算技术,2001,31(3):43-45.
　　[2]蒙以正.Matlab5.X应用与技巧[M].北京:科学出版社,1999.
　　

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