智能儀器設(shè)計基礎(chǔ)chap

1、智能儀器設(shè)計基礎(chǔ)賴曉陽 教材：智能儀器設(shè)計基礎(chǔ) 趙新民主編 哈工大出版社 學(xué)時：68 課程安排： 1-16周第 一 章 緒論主要內(nèi)容： 智能儀器的發(fā)展概況與趨勢 智能儀器的特點(diǎn) 智能儀器的基本結(jié)構(gòu) 虛擬儀器簡介1.1 智能儀器的概念智能儀器的概念儀器儀表及其發(fā)展儀器儀表及其發(fā)展指針式儀器：指針式儀器： 模擬儀器特點(diǎn)： 模擬器件， 顯示直觀， 精度較低數(shù)字式儀器：數(shù)字式儀器：特點(diǎn)： 數(shù)字器件， 精度高， 響應(yīng)快智能儀器：智能儀器： 智能化測量控制系統(tǒng) 特征： 計算機(jī)技術(shù)與測量儀器的結(jié)合智能儀器智能儀器 1）工作原理工作原理 數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示2）具有典型的計算機(jī)結(jié)構(gòu)具有典型的計算機(jī)結(jié)構(gòu)

2、包含微處理器、存儲器、接口通道等內(nèi)部：微處理器、存儲器、邏輯器件、接口通道外部：測試電路、鍵盤、顯示器微處理器： 單片機(jī)（如51系列）、DSP（如TMS320系列）、 ASIC、ARM存儲器： ROM、RAM、EPROM、FlashROM邏輯器件：門電路、譯碼器、緩沖器、CPLD、FPGA接口通道：輸入/輸出通道（A/D,D/A）、通信接口（232,485）3）具備可控制的測量過程和數(shù)據(jù)處理功能具備可控制的測量過程和數(shù)據(jù)處理功能 可控的本地和遠(yuǎn)程測量 完備的數(shù)據(jù)處理功能？智能的概念1.2 智能儀器的發(fā)展概況和趨勢智能儀器的發(fā)展概況和趨勢 智能儀器是隨著微電子技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的智能儀器是隨著微電

3、子技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的80年代年代，微處理器開始應(yīng)用 儀器前面板開始朝鍵盤化方向發(fā)展 測量系統(tǒng)常通過IEEE488總線連接90年代年代， DSP芯片得到使用 加強(qiáng)了儀器的信號處理功能， 并增加了圖像處理功能 VXI總線得到廣泛的應(yīng)用 目前目前， ARM、ASIC廣泛使用 智能儀器功能更強(qiáng)、體積更小 具備復(fù)合測量、人工智能、網(wǎng)絡(luò)通信的特點(diǎn)例如： 美國HONEYWELL公司生產(chǎn)的DSTJ-3000系列設(shè)備，將測壓力的差壓、靜壓和測量溫度的功能集中在一個芯片上，實現(xiàn)壓力、溫度的復(fù)合測量，同時對測量溫度、靜壓等實現(xiàn)自動補(bǔ)償； 美國FOXBORO公司生產(chǎn)的數(shù)字化自整定調(diào)節(jié)器，采用了專家系統(tǒng)技術(shù)，能夠像有經(jīng)

4、驗的工程師那樣，在現(xiàn)場根據(jù)參數(shù)迅速地整定調(diào)節(jié)器，可使整個自動化系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中始終保持最佳品質(zhì)。 發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢 微型化 多功能化 人工智能化 網(wǎng)絡(luò)化 虛擬儀器“軟件就是儀器”返回1.3 智能儀器的特點(diǎn)智能儀器的特點(diǎn) 操作自動化操作自動化 具有自測功能具有自測功能 具有數(shù)據(jù)處理功能具有數(shù)據(jù)處理功能 具有友好的人機(jī)對話能力具有友好的人機(jī)對話能力 具有可程控操作能力具有可程控操作能力 返回1.4 智能儀器的基本結(jié)構(gòu)智能儀器的基本結(jié)構(gòu) 兩種基本類型：微機(jī)內(nèi)置式、微機(jī)內(nèi)置式、 微機(jī)擴(kuò)展式微機(jī)擴(kuò)展式 微機(jī)內(nèi)置式：微機(jī)內(nèi)置式：將單片或多片的微機(jī)芯片與儀器有機(jī)的結(jié)合在一起形成的單機(jī)。微機(jī)在其中起控制及數(shù)據(jù)

5、處理作用。如圖1-1所示 特點(diǎn)：小型化、易便攜、成本低、適用面廣 微機(jī)擴(kuò)展式：微機(jī)擴(kuò)展式：以個人計算機(jī)（PC）為核心的應(yīng)用擴(kuò)展型測量儀器。如圖1-2所示 特點(diǎn)：數(shù)據(jù)處理功能強(qiáng)大、易擴(kuò)展、成本高圖1-1 微機(jī)內(nèi)置式圖1-2 微機(jī)擴(kuò)展式返回 1.5 虛擬儀器虛擬儀器 虛擬儀器是PC機(jī)與一定的數(shù)據(jù)采集硬件相結(jié)合組成的測量儀器。PC的軟件完成測試儀器功能中數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)顯示兩部分。根據(jù)測試任務(wù)需求，用戶可定義和設(shè)計儀器的測試功能。 特點(diǎn)：靈活性、可擴(kuò)展性、開放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 在虛擬儀器中，使用同一個硬件系統(tǒng)，只要應(yīng)用不同的軟件編程，就可得到功能完全不同的測量儀器。虛擬儀器包括硬件和軟件兩大部分虛擬儀器包括硬件和軟件兩大部分 虛擬儀器硬件： 計算機(jī)系統(tǒng) 外圍硬件設(shè)備：如GPIB系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等 虛擬儀器軟件： 儀器驅(qū)動器 應(yīng)用軟件 虛擬儀器集成開發(fā)環(huán)境主要有Labview、Labwindows/CVI等Labview工作原理工作原理 Labview程序的運(yùn)行及其表現(xiàn)形式都是仿照實 際的儀器,稱為虛擬儀器VIs(VirtualInstruments) 最基本的VI由三個部分組成 前面板（ Front Panel） 框圖程序（Diagram Programme） 圖標(biāo)/連接端口（Icon/Terminal）