計(jì)算機(jī)測(cè)試技術(shù)與虛擬儀器課件

1、計(jì)算機(jī)測(cè)試技術(shù)與虛擬儀器,1,第七章 計(jì)算機(jī)測(cè)試技術(shù)與虛擬儀器,計(jì)算機(jī)測(cè)試技術(shù)與虛擬儀器,2,一、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)展概況 第一代，總裝階段。將幾種具有不同輸入和輸出電路的可程控儀器總裝在一起形成一個(gè)組裝系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)關(guān)系比較復(fù)雜，需要程控的器件較多時(shí)，就會(huì)使得研制工作量大、費(fèi)用高，而且系統(tǒng)的適應(yīng)性差。 第二代，接口標(biāo)準(zhǔn)化階段。系統(tǒng)采用了標(biāo)準(zhǔn)接口總線系統(tǒng)，將測(cè)試系統(tǒng)中各器件按規(guī)定的形式連接在一起。這種系統(tǒng)組建方便，專門(mén)的通用接口電路更改、增加測(cè)試內(nèi)容也很靈活，顯示了很大的優(yōu)越性。最具代表性并得到廣泛使用的是IEEE488標(biāo)準(zhǔn)接口系統(tǒng)。 第三代，基于PC儀器階段。這種新型的微機(jī)化儀器是做成插件式的，

2、它需要與個(gè)人計(jì)算機(jī)配合才能工作，因此被稱為個(gè)人儀器。在此出現(xiàn)了所謂的“虛擬儀器”，給測(cè)試系統(tǒng)帶來(lái)了革命性的沖擊，對(duì)測(cè)試?yán)碚?、測(cè)試方法很多方面都產(chǎn)生了重大影響。虛擬儀器系統(tǒng)代表著當(dāng)今自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)發(fā)展的方向。,第一節(jié) 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng),計(jì)算機(jī)測(cè)試技術(shù)與虛擬儀器,3,二、通用接口總線 1）IEEE-488.1 IEEE-488.1是一種數(shù)字式8位并行通信接口，其數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)1Mbps。該總線支持一臺(tái)系統(tǒng)控制器（通常是PC）和多達(dá)10臺(tái)以上的附加儀器。它的高速傳輸和8位并行接口使得它被廣泛地應(yīng)用到了其它領(lǐng)域，如計(jì)算機(jī)之間的通信和周邊控制器等等。,計(jì)算機(jī)測(cè)試技術(shù)與虛擬儀器,4,2. IEEE-488.2

3、 IEEE-488.1標(biāo)準(zhǔn)（ANSI/IEEE標(biāo)準(zhǔn)488/1975），沒(méi)有定義信息的數(shù)據(jù)形式、狀態(tài)報(bào)告、信息改變協(xié)議、通用設(shè)置命令或器件特定命令。而IEEE-488.2總線標(biāo)準(zhǔn)解決了這些問(wèn)題，并對(duì)IEEE-488.2控制器和IEEE-488.2儀表作了明確定義，使之比前者更為可靠和有效，同時(shí)還與前者兼容。,第二節(jié) 智能儀器 一、智能儀器的工作原理 傳感器拾取被測(cè)參量的信息并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)濾波去除干擾后送入多路模擬開(kāi)關(guān)；由單片機(jī)逐路選通模擬開(kāi)關(guān)將各輸入通道的信號(hào)逐一送入程控增益放大器，放大后的信號(hào)經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的脈沖信號(hào)后送入單片機(jī)中；單片機(jī)根據(jù)儀器所設(shè)定的初值進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)運(yùn)算和處

4、理(如非線性校正等)；運(yùn)算的結(jié)果被轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和打??；同時(shí)單片機(jī)把運(yùn)算結(jié)果與存儲(chǔ)于芯片內(nèi)FlashROM(閃速存儲(chǔ)器)或EEPROM(電可擦除存儲(chǔ)器)內(nèi)的設(shè)定參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算比較后，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果和控制要求，輸出相應(yīng)的控制信號(hào)(如報(bào)警裝置觸發(fā)、繼電器觸點(diǎn)等)。此外，智能儀器還可以與個(gè)人計(jì)算機(jī)組成分布式測(cè)控系統(tǒng)，由單片機(jī)作為下位機(jī)采集各種測(cè)量信號(hào)與數(shù)據(jù)，通過(guò)串行通信將信息傳輸給上位機(jī)個(gè)人計(jì)算機(jī)，由個(gè)人計(jì)算機(jī)進(jìn)行全局管理。,計(jì)算機(jī)測(cè)試技術(shù)與虛擬儀器,5,計(jì)算機(jī)測(cè)試技術(shù)與虛擬儀器,6,二、智能儀器的功能特點(diǎn),操作自動(dòng)化。 儀器的整個(gè)測(cè)量過(guò)程如鍵盤(pán)掃描、量程選擇、開(kāi)關(guān)啟動(dòng)閉合、數(shù)據(jù)的采集、傳輸與

5、處理以及顯示打印等都用單片機(jī)或微控制器來(lái)控制操作，實(shí)現(xiàn)測(cè)量過(guò)程的全部自動(dòng)化。 (2) 具有自測(cè)功能，包括自動(dòng)調(diào)零、自動(dòng)故障與狀態(tài)檢驗(yàn)、自動(dòng)校準(zhǔn)、自診斷及量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換等。智能儀表能自動(dòng)檢測(cè)出故障的部位甚至故障的原因。 (3) 具有數(shù)據(jù)處理功能。 智能儀器由于采用了單片機(jī)或微控制器，使得許多原來(lái)用硬件邏輯難以解決或根本無(wú)法解決的問(wèn)題，現(xiàn)在可以用軟件非常靈活地加以解決。 (4) 具有友好的人-機(jī)對(duì)話能力。 智能儀器使用鍵盤(pán)代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器中的切換開(kāi)關(guān)，操作人員只需通過(guò)鍵盤(pán)輸入命令，就能實(shí)現(xiàn)某種測(cè)量功能。 (5) 具有可程控操作能力。 一般智能儀器都配有GPIB、RS-232C、RS-485等標(biāo)準(zhǔn)的通信接

6、口，可以很方便地與PC和其他儀器一起組成用戶所需要的多種功能的自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，來(lái)完成更復(fù)雜的測(cè)試任務(wù)。,計(jì)算機(jī)測(cè)試技術(shù)與虛擬儀器,7,第三節(jié) 虛擬儀器,所謂虛擬儀器VI是指具有虛擬儀器面板的個(gè)人計(jì)算機(jī)，它由通用計(jì)算機(jī)、模塊化功能硬件和控制專用軟件組成?！疤摂M”主要有兩方面的含義，一方面是指虛擬儀器的面板是虛擬的，另一方面是指虛擬儀器測(cè)量功能是由軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)。,虛擬儀器的結(jié)構(gòu)，如果從功能上劃分，那么任何一臺(tái)儀器，按其基本形式可分解為以下三個(gè)主要模塊： 輸入 進(jìn)行信號(hào)調(diào)整并將輸入模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式以便處理。 輸出 將量化的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)并進(jìn)行必要的信號(hào)調(diào)理。 數(shù)據(jù)處理 通常一個(gè)微處理器或一

7、臺(tái)數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）可使儀器按要求完成一定功能。,計(jì)算機(jī)測(cè)試技術(shù)與虛擬儀器,8,計(jì)算機(jī)測(cè)試技術(shù)與虛擬儀器,9,二、虛擬儀器的組成 虛擬儀器主要由傳感器，信號(hào)采集與控制板卡，信號(hào)分析軟件和顯示軟件幾部分組成,計(jì)算機(jī)測(cè)試技術(shù)與虛擬儀器,10,三、LabVIEW簡(jiǎn)介,LabVIEW(Laboratory Virtual instrument Engineering)是一種圖形化的編程語(yǔ)言，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實(shí)驗(yàn)室所接受，視為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。LabVIEW集成了滿足GPIB、VXI、RS-232和RS-485協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通信的全部功能。它還內(nèi)置了便于應(yīng)用TCP/IP、ActiveX等軟件標(biāo)準(zhǔn)的庫(kù)函數(shù)。這是一個(gè)功能強(qiáng)大且靈活的軟件。利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器，其圖形化的界面使得編程及使用過(guò)程都生動(dòng)有趣。它可以增強(qiáng)構(gòu)建科學(xué)和工程系統(tǒng)的能力，提供了實(shí)現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑