硬件組裝虛擬實驗系統設計范文

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《電腦與電信雜志》2014年第Z1期

1．系統設計

1．1系統結構本文所設計的計算機硬件組裝虛擬實驗系統采用C/S架構，系統結構如圖1所示。在服務器端利用Quest3D封裝的交互模型建立虛擬實驗系統，并對用戶的操作數據進行存儲；共享網絡可以是建立在機房的局域網絡也可以應用互聯網絡；用戶在客戶端通過QuestViewer執行硬件組裝虛擬應用程序完成計算機硬件組裝的三維模擬瀏覽、虛擬演示、模擬操作等，系統還具有更新功能，通過下載數據庫的最新數據，完成虛擬硬件的型號、參數更新。

1．2設計流程根據計算機硬件學習資料內容進行需求分析、虛擬硬件模型設計與動畫制作、人機交互設計和性能測試、系統流程設計，在需求分析中結合學生學習特點和教學大綱，確定系統功能模塊，對系統的角色、權限、數據庫、界面等進行規劃；通過對計算機硬件的外形、接口、參數等進行硬件模型設計，應用部分現有3DWarehouse等模型庫中的硬件模型提高系統的開發效率，對一些需要進行精細設計的模型可采用Sketchup工具對現有模型進行修改或者是應用3DMAX軟件進行制作，再通過Deepexploration軟件對模型優化使其達到與現實硬件產品精度、參數的統一；人機交互建立硬件組裝場景，利用Quest3D軟件進行虛擬實現，完成人與系統的交互功能；最后對系統進行測試，如發現問題進行逐步改進。

1．3模塊設計根據系統架構和功能分析，系統模塊主要分為計算機硬件理論知識學習模塊、硬件組裝技能練習模塊和系統管理模塊。計算機硬件理論知識學習模塊是呈現計算機硬件圖片和文字說明的理論型模塊，該模塊主要以理論知識學習和計算機模型瀏覽為主，學生可以通過客戶端從任意角度瀏覽硬件模型，當鼠標置于模型既定位置時提示硬件信息參數及文字說明。硬件組裝技能練習模塊是由部分圖片、視頻等組合而成的人機互動模塊，該模塊可由學生虛擬實驗計算機硬件的組裝與匹配，并且能夠給出匹配結果和最優選擇。系統管理模塊是對系統的功能、用戶及安全進行管理，系統管理員可增加和刪除系統的登錄用戶，能夠對硬件模型進行更新，并且能夠對系統應用的各項數據進行監控和數據備份，保護系統的安全。

2．系統實現

2．1交互界面實現計算機組裝虛擬實驗系統交互界面采用導航欄形式方便用戶快速熟悉系統菜單中的各項功能，快捷菜單設計在系統界面的頂部，以隱性樹形結構顯示，將一級分類顯示在主界面頂部，當鼠標點擊一級分類下拉出二級分類，當鼠標置于二級分類時標有◢符號的分類顯示三級分類，便于用戶依照順序定位系統功能，在主畫面區可顯示硬件3D圖像，并可用鼠標、鍵盤、觸摸屏等對虛擬硬件進行移動、旋轉、放大、縮小，便于用戶詳細觀察硬件的各個細節，同時主顯示界面可以播放RMVB、AVI、3GP等格式的視頻文件，學生可以選擇計算機組裝的細節教學視頻進行學習。

2．2主要功能實現用戶與系統進行交互首先登錄系統進入用戶登錄模塊，該模塊利用Quest3D中的DBDriverMysql、DBinfo、DBQue-ry、DBValue等連接信道與數據庫進行連接，確認用戶身份進入系統；其次系統視頻演示實驗與動畫實驗功能實現操作界面與人的交互，視頻演示是教學模型，教師可以將硬件組裝實際操作視頻播放給學生觀看，動畫實驗功能是學生通過系統可以在虛擬環境下以動畫形式操作計算機各硬件的組裝，通過調用Quest3D中的MediaTexture、MediaTextureCom-mand、Trigger、UserInput等信道完成該功能；用戶在進行硬件組裝虛擬練習時，通過鼠標、鍵盤、觸摸屏等對虛擬環境下的CPU、顯卡、內存、電源、主板等進行組裝，系統可正確判斷各虛擬硬件放置位置是否正確，通過Quset3D中userinput、expressionvalue、setvalue等節點進行實現；在遇到新型硬件時，系統可擴展添加新型硬件的圖片、參數，建立虛擬模型，并保存在MySQL模型數據庫中。

2．3故障排除交互實現學生在進行計算機硬件組裝虛擬實驗系統操作時，操作錯誤系統會彈出錯誤提示，譬如：在完成計算機硬件組裝虛擬實驗進行模擬開機時，提示開機錯誤，并顯示顯卡錯誤、聲卡錯誤或者是內存條錯誤等信息的提示，該功能的實現可采用模擬樹的方式進行設計，在模擬樹下增加判斷型節點，節點內容包括：主板、CPU、顯卡、硬盤、內存、光驅、電源、鼠標、鍵盤、顯示器，當任一節點未正確安裝，則無法完成計算機虛擬開機，彈出提示框輔助學生找到故障所在，并對故障原因加以解釋說明。

3．結束語

將計算機硬件組裝實驗以虛擬的形式提供給學生進行學習，不僅能夠降低高校經營成本，而且可降低學生的操作風險，提高學生的學習興趣。本文所采用的Quest3D、3DMAX、Sketchup、Mysql等軟件，結合教學教材內容將計算機硬件實體3D建模，并建立計算機硬件組裝虛擬環境，有效提高了學生實際操作能力，同時也降低了教師教學的壓力，在高校計算機硬件課程教學中具有非常重要的現實意義。

作者：陳耀單位：茂名職業技術學院