东南在线实验平台简介（含实验项目清单）

东南大学电工电子实验中心自2014年始，开展电工电子远程在线实验技术的研究与探索，旨在建设具有卓越数字应用服务功能的数字教育资源的在线服务支撑体系，构建课程实验与工程项目相结合、虚拟仿真与实物实验相结合的自主在线实验平台，服务在校学生和社会大众，提高本科教学质量、弥补地域性教学资源差异、建立终身学习通道，满足人才培养、自主研习、知识应用、工程设计、兴趣实现方面的社会需求。

“东南在线实验”由东南大学电工电子实验中心联合南京润众科技有限公司、南京凌速科技有限公司共同建设，目前建有“在线实验项目”、“在线实验管理”、“电子实验报告”三个模块，已上线《电路实验》、《模拟电子电路实验》、《数字逻辑电路实验》三门课程的实验项目30余项。

平台特色-实境实物实现

平台提供的实验项目都有对应的硬件资源实现，而非软件仿真，用户的所有操作均映射到可远程控制的实验对象和测量仪器。

以“模拟电子电路实验”为例，实验端配备若干实验电路板，集成了示波器、信号源、万用表和程控电源等仪器。实验系统配置与线下综合性实验室相同，学习者可在类似面包板的实验平台上配置电子元器件、选择元器件参数、连接电路；可以远程操控程控稳压电源的输出电压、激励信号源的波形/频率/幅值、万用表的测量功能、示波器的通道/耦合/灵敏度/扫描速率；可选择信号接入点与电路观测点，观察并测量电路参数与信号的波形、频率、幅值、相位。学习者可以在线编写实验报告，将实验数据、信号波形植入实验报告，形成的实验报告可在线提交，由责任教师在线批改、打分。

东南在线实验主要构成

在线实验管理

在线实验管理基于在东南大学运行十余年的实践教学综合管理系统，可以对在线实境实验与线下开放实验进行综合管理，提供线上线下教学与管理过程中所需的教务数据管理、实验课程管理、实验室管理、教学计划/班级管理、实验室开放管理等服务，并对整个系统进行配置，是电子实验报告系统、预约派位系统的运行基础和数据中心。实验中心的课程信息、开放数据、排课情况、实验室占用情况等主要数据均可通过网页或移动端网页查看。

实验室日常管理

实验中心年报数据

管理数据可视化展示

电子实验报告

电子实验报告系统提供丰富的实验报告在线编辑功能，借助与网络化测量平台获取实验台仪器设备截图、测量数据，通过预约派位系统将用户与所在的实验台进行一一对应，使得获取的测量数据均带有身份标记，以杜绝抄袭。

特色功能如下：

• 教师可以为每个实验配备实验项目任务及报告要求；

• 可将仪器设备接入系统，对实验过程中的数据、现场信息进行采集；

• 教师在线批改学生提交的实验报告，可审阅实验过程中的数据、波形、照片；

• 电子实验报告中除标准的文本、图片等，还可插入多种数据采集和输入模块，涵盖波形图、模拟量、数据量、数据表格等；

• 电子实验报告与学生登录信息挂钩，将学生信息，包括姓名、学号、时间等以水印方式嵌入实验报告中，有效避免学生项目拷贝、抄袭实验报告；

• 支持主流厂商的仪器设备接口，获取截图、测量值等；

• 支持在线图文编辑、也提供WORD插件，可选择习惯的方式撰写报告。

教师批改报告

在线实验系统装置

在线实验装置采用3U标准机箱式结构，每个实验项目均有实际硬件电路对应，硬件资源动态分配；每个标准机箱能承担20个学生同时实验，一个工业标准机柜可配置多个相同或不同的标准机箱。系统可支持：电路分析、模拟电子电路、数字逻辑电路等课程的实验及实训。

在线实验装置在管理系统的支持下，响应远程用户在浏览器内的操作，可实时选择和搭建电路，配置电路激励参数，选择测试点，可实时测量实验数据，获取信号波形。

在线实验系统有两种不同的实验形态，一种是全开放自主搭建实验，类似于在面包板上搭接电路，学生需要完全自主设计、搭建电路；另一种是提供了电路的基本形态，可通过开关切换方式改变电路结构，也可以调整元器件参数。两种形态可服务不同层次或要求的实验。

两种实验电路形态

在线实验系统为每个实验终端配备了3路程控电压源、数字万用表、4通道示波器、8通道逻辑分析仪、双通道函数信号源等实验仪器。实验仪器采用市场通用性较强的操作面板，既方便学习者在在线实验中操作，又能达到训练学生练习使用实际仪器；在线实验系统机柜典型配置如下：

典型配置图

机箱面板图

目前开设的实验项目

电路实验
序号	实验名称	主要实验内容	系统资源
1	电子元器件识别与实验仪器使用	直流稳压电源、万用表、信号源、示波器使用，电阻、电容、电感参数测量，电压源输出电压测量、噪声观察；信号源输出正弦波、脉冲波、锯齿波信号幅度、频率、相位观察。	实验仪器：  电压源、万用表、信号源、示波器；  实验器件：  电阻、电容、电感、二极管、稳压二极管、发光二极管
2	电阻、电感、电容元件参数测量	电阻、电感、电容元件参数在电路测量（10Ω、1MΩ、1nF、100uF、100uH）；测量仪器对测量精度的影响·，电压表、电流表等效阻抗测量。
3	稳压二极管伏安特性曲线测量	稳压二极管伏安特性测量电路设计、数据处理、曲线显示；稳压二极管在正弦波激励下电流波形观察及一个周期中各段波形曲线的物理意义解释。
4	网络定理验证	基尔霍夫电压/电流定理、叠加原理、戴维南定理验证电路设计及测量。
5	RCL串联交流电路测试测量	R、L、C串联电路电流、电压、功率、功率因数测量；多种改变功率因数的方法。
6	RC双端口网络频率特性研究	一阶、二阶RC（高通、低通、带通）电路频率特性测试
7	RC一阶电路阶跃激励时域响应	RC电路在脉冲激励信号下的响应；测量时间常数τ；应用RC电路产生脉冲波、三角波
8	RCL串联、并联谐振电路特性研究	R、C、L串联谐振、并联谐振电路设计、特性参数测试
9	受控源电路的设计及特性研究	运用运算放大器设计电压控制电压源、电流控制电压源、电压控制电流源、电流控制电流源

模拟电子电路实验

序号	实验名称	主要实验内容	系统资源
1	三极管放大电路基本性能测量	共射放大电路设计、静态工作点设置、放大倍数设计与测量、输入输出电阻测量、动态范围测量	实验仪器：  电压源、万用表、信号源、示波器；  实验器件：NPN三极管，运算放大器，电阻、电位器、电容、二极管
2	三极管放大电路频率特性测量与研究	频率特性测量方法、发射极电容对频率特性的影响
3	基本比例运算放大电路设计及测量	设计同相、反相放大电路直流、交流信号放大，增益10~50
4	加减运算电路的设计	采用多种种方法设计加法、减法运算电路
5	微分积分电路实验研究	设计运算放大器电路对正弦波信号进行微分、积分运算；运用微分、积分电路由方波信号产生尖脉冲、三角波信号。
6	RC振荡电路的设计	RC串并联正弦波（文氏电桥）
7	矩形波产生电路的设计	占空比可调矩形波发生器性能测量
8	比较器电路实验研究	过零比较器、回差可调的施密特触发器设计
9	精密整流电路设计	绝对值精密整流电路设计
10	有源滤波器实验研究	设计二阶有源低通滤波器
11	555定时器电路设计	基本要求：应用555定时器设计矩形波信号发生器，可实现频率的改变；提高要求：分别实现以下功能：频率可调但占空比不变；频率不变但占空比可调；频率、占空比均可改变。

数字逻辑电路实验
序号	实验名称	主要实验内容	系统资源
1	门电路逻辑功能及测试	与或非门、编码器/解码器、D触发器、计数器、移位计数器功能测试。	实验仪器：  电压源、万用表、信号源、示波器、逻辑分析仪；  IO资源：  开关量输入、单脉冲、连续脉冲、LED指示灯、共阳极数码管；  实验器件：  7400、7404、7408、7410、7420、7432、7447、7448、7473、7454、7455、7474、7476、7483、7485、7486、7490、74112、74138、74139、74147、74151、74153、74160、74161、74175、74192、74193、74194、74195、74283、74290、74248、7475、74148、74247、74221、74230、  ADC、DAC
2	门电路基本特性测试	观察门电路输入高、低电平的阈值；测试门电路输出端驱动能力；观察输出端口电压随负载电流的变化；观察门电路输出脉冲边沿上升与下降时间，测量门电路传输时间。
3	数字信号的传输及其控制	分别采用电阻分压、稳压二极管、光电耦合器、OC门等电路，实现不同电平间信号的转换；分别用三态门、OC门、其他逻辑门实现三路信号的切换电路。
4	两位二进制数比较电路设计	设计电路比较两个2位二进制数A与B数值的大小，并指示A=B、A>B、A<B状态。
5	半加器、全加器电路设计	设计四位半加器、全加器电路，并显示输入输出数据。
6	矩形波发生电路设计	应用逻辑门电路产生矩形波，并能在一定范围内调节频率。
7	流水灯循环显示控制	设计单脉冲电路、计数器电路及译码器实现8位LED流水灯显示电路
8	并行/串行转换电路设计	应用数据寄存器、移位寄存器电路，实现8位并行数据设置、串行电路数据输出及显示。
9	竞争冒险现象观察与消除	设计电路观察组合逻辑电路中竞争冒险现象，并设计电路消除之。
10	多路抢答器设计	基本要求：设计三路抢答器，实现：主持人对抢答电路“开始抢答”、“状态清除”的控制，抢答电路实现抢答信号产生并显示，抢答电路间的互锁；  提高要求：实现计分功能，答对加分；获得抢答权后限时答题；  拓展要求：不同题型不同分值，答对加分、答错减分。
11	电压表电路设计	设计电路将电位器产生0~5V模拟信号转换成数字信号，经锁存器保持后在四位数码管上显示出来。
12	串行数字信号传输电路设计	设计一组实现同步串行单工数据发送及接收电路。  基本要求：实现8位串行数据的发送与接收，发送数据可设置，接收数据可显示。  提高要求：在数据接收端设计一个多级寄存器阵列，可以保存接收到的多组数据，数据8位为一组，可连续保存3~4组。  拓展要求：传输的数据包含起始位、数据位、奇或偶校验位、停止位的帧格式，并指示校验正确与否。
13	变量程、变步长可逆计数器设计	基本要求：用两种及以上方法设计模在1—15间可以调整的可逆计数器；  提高要求：设计实现N步长计数器，步长N在1-7间可设置，计数器初始值可设置。
14	十字路口数字显示交通灯控制器设计	设计十字路口交通灯控制器电路。  基本要求：用红黄绿三色LED指示灯作为停止（8秒）、准备转换（2秒闪烁）、通行指示灯（8秒）。  提高要求：以倒计时方式显示各种状态的时间；南北方向为主通道（通行10秒，停止6秒），东西方向为次通道（通行6秒，停止10秒）。  拓展要求：在直行方向通行前，增设左转弯通行方向指示灯（时间自定）；增设行人通行按钮，有行人穿越时增加行人通行指示灯，期间车辆不得危及行人，规则自行制定。
15	数字电子钟设计	基本要求：设计数字钟，实现时/分/秒的设置与计时功能；提高要求：实现年/月/日的设置与日历功能。年月日时分秒均用数码管显示。
16	基于存储器结构的简易信号发生器设  计	基本要求：设计电路对1024×8存储器（RAM）模块进行读写操作；设计适用的计数器作为存储器的地址信号发生器，将一个周期正弦波信号写入存储器，可将指定地址存储器单元的内容读出并显示。  提高要求：将存储器中读出的数据送DAC电路转换成模拟电压信号输出；将一个周期正弦波信号周而复始地连续输出。  拓展要求：可选择正弦波信号的某一段数据周期性输出；尽量提高信号输出频率，频率较高时可降低每个周期信号信号输出点数。

东南在线实验计划于2月12日公布东南在线实验网址，发放首批测试账号，供高校教师测试体验；2月13日开始陆续上线系列操作视频，欢迎大家关注“东南在线实验”微信公众号，随时了解平台动态。