基于LabVIEW 和 Multisim，采用 NI、泰克、是德科技等硬件，构建了B/S 架构的远程数字电路实验平台。该平台整合虚拟实验、教学管理、在线考试等功能，通过 LabVIEW 的数据处理与 Web 发布能力、Multisim 的电路仿真能力，以及大品牌硬件的稳定性，实现了数字电路实验的远程开展、全流程教学管理及标准化考核，有效解决高校实验设备资源紧张、传统教学模式局限等问题，显著提升数字电路实验教学效果。
应用场景
高校电子电气、自动化、控制类专业的数字电路实验教学，满足学生远程完成组合逻辑电路设计、计数器、数据选择器等实验的需求。
应对高校扩招导致的实验设备不足问题，通过虚拟仿真与远程操作，突破时空限制，提升实验资源利用率。
支持教师在线发布实验任务、批改报告、组织考试，实现 “实验 - 报告 - 考核” 全流程数字化管理，适配混合式教学模式。
适用于企业内部数字电路相关技能培训，通过标准化实验平台与考核系统，提升培训效率与规范性。
硬件选型
本平台选用NI（National Instruments）、泰克（Tektronix）、是德科技（Keysight）三大品牌硬件，具体选型及原因如下：
NI PXIe-1073 机箱与 PXIe-6363 数据采集卡：作为 LabVIEW 的原生适配硬件，二者与 LabVIEW 无缝集成，可直接通过 LabVIEW 图形化编程实现数据采集、实时处理与控制，减少接口开发成本；PXIe 总线的高速传输能力（最高 8 GB/s）满足实验中高频信号的实时采集需求，且支持多模块扩展，可根据实验需求添加数字 I/O 模块、信号调理模块等，适配不同复杂度的数字电路实验。
泰克 MSO46 示波器：具备 1 GHz 带宽与 2.5 GS/s 采样率，可精准捕获数字电路的高频信号波形；其工业级稳定性保障长期连续实验的可靠性，且支持与 LabVIEW 通过 LXI 接口通信，便于 LabVIEW 对波形数据进行二次分析与存储，实现实验数据的自动化处理。
是德科技 33522B 信号发生器：可输出精准的数字脉冲信号（脉冲宽度最小 10 ns），满足数字电路中时钟信号、触发信号的生成需求；支持 SCPI 命令控制，LabVIEW 可通过 VISA 接口直接发送指令调节输出参数，实现实验信号的远程动态配置，与虚拟仿真形成闭环验证。
选型核心逻辑：大品牌硬件的兼容性（与 LabVIEW 深度协同）、稳定性（保障实验数据可靠）、扩展性（适配多场景）及行业认可度（贴近工程实际），为远程实验平台提供坚实的硬件支撑。
功能实现
平台软件架构基于B/S 模式，分为三层（数据库层、业务层、展示层），核心模块通过 LabVIEW 与 Multisim 的协同及Spring Boot 框架实现功能闭环：
教学管理模块：基于 Spring Boot+MySQL 构建，数据库层存储用户信息（教师 / 学生账号、权限）、教学资料（教案、进度表）等数据；业务层通过 Spring Boot 处理用户登录验证（集成 Spring Security 权限管理）、资料上传下载、教学进度更新等逻辑；展示层采用 Bootstrap+HTML5 实现 Web 界面，支持教师在线上传资料、管理学生信息，学生在线查看资料、查询进度。
虚拟实验模块：
电路设计与仿真：通过 Multisim 完成数字电路的原理图绘制（如抢答器、计数器），并进行初步仿真，生成电路参数与输出波形数据。
数据处理与交互：LabVIEW 作为核心枢纽，通过 HB/SC 接口读取 Multisim 的仿真数据（元件参数、波形信息），利用其图形化编程优势快速开发数据处理模块（如波形比对、参数计算），同时设计可视化操作界面（包含电路预览、参数配置、波形显示区域），支持学生远程调整元件参数（如电阻值、电源电压）。
联合仿真与 Web 发布：LabVIEW 将处理后的指令反向发送至 Multisim，实现 “参数调整 - 仿真更新 - 数据反馈” 的闭环；通过 LabVIEW Web Server 将实验界面与逻辑发布为 Web 应用，学生无需安装客户端，通过浏览器即可访问并操作，LabVIEW 的实时性保障远程操作与仿真结果的同步延迟≤500ms。
在线考试模块：基于 Spring Boot+MySQL 实现，数据库层存储题库（选择、填空、实验设计题）、试卷、成绩数据；业务层通过 MyBatis 实现题库增删改查、自动组卷（按知识点、难度系数筛选试题）、考试计时与提交逻辑；展示层通过 Web 界面呈现试卷，支持学生在线答题、教师在线批改（含实验设计题的 Multisim 仿真结果上传与评判），成绩自动录入系统并支持导出。
软件架构
模块化设计：各模块独立封装，教学管理、虚拟实验、在线考试可单独升级维护，降低耦合性。
LabVIEW 驱动的高效开发：LabVIEW 的图形化编程（G 语言）无需复杂代码编写，工程师可通过拖拽控件快速开发数据处理逻辑与交互界面，较传统文本编程（如 C#）开发效率提升 40% 以上。
跨平台与易用性：B/S 架构支持 Windows、macOS 等系统的浏览器访问，学生无需安装专业软件，降低使用门槛。
数据闭环能力：从实验操作、数据采集、报告提交到考试考核，全流程数据自动存储与关联，便于教学分析与追溯。
与纯 Multisim 平台对比：纯 Multisim 仅能完成电路仿真，缺乏远程访问与教学管理能力；本架构通过 LabVIEW 的 Web 发布与数据处理能力，将仿真功能扩展为 “远程操作 + 数据管理 + 教学协同” 的完整平台，且 LabVIEW 的硬件接口能力可对接实体仪器，实现 “虚拟 - 实物” 联动实验。
与传统 C/S 架构对比：C/S 架构需在客户端安装专用软件，升级维护成本高；本架构的 B/S 模式通过浏览器访问，部署与更新仅需维护服务器，适配大规模用户（支持 500 + 并发访问）。
与通用教学平台对比：通用平台侧重课程管理，缺乏专业实验工具集成；本架构深度融合 LabVIEW 与 Multisim，实验仿真精度达工程级（如波形采样误差≤1%），且 LabVIEW 的自定义编程能力可快速适配新实验项目（如新增 FPGA 相关实验仅需扩展 LabVIEW 模块），灵活性远超通用平台。
问题与解决
问题 1：LabVIEW 与 Multisim 数据交互延迟
现象：远程调整参数后，仿真结果反馈延迟超过 2s，影响操作体验。
解决：优化 HB/SC 接口协议，采用数据压缩（将波形数据压缩为二进制流）与增量传输（仅发送变化参数），结合 LabVIEW 的实时调度功能（设置 100ms 定时刷新），延迟降至 500ms 以内。问题 2：多用户并发访问时 LabVIEW Web Server 崩溃
现象：300 + 学生同时登录实验模块时，服务器出现内存溢出。
解决：采用 LabVIEW Web Server 的负载均衡配置，部署 3 台应用服务器，通过 Nginx 分发请求；优化 LabVIEW 代码，释放闲置资源（如自动关闭 10 分钟未操作的仿真进程），支持 800 + 并发稳定运行。问题 3：实验报告与仿真数据关联失效
现象：学生提交的实验报告无法自动关联对应的仿真波形数据，需手动上传。
解决：在 LabVIEW 中开发数据标记模块，为每一次仿真操作生成唯一 ID，同步写入实验报告系统，实现报告与波形数据的自动绑定，减少教师批改工作量 60%。