智能儀器新發(fā)展課件

VirtualInstrumentation--ComputerBasedInstruments主講人：林君虛擬儀器VirtualInstrumentation--主講人：林1主要內(nèi)容從智能儀器到虛擬儀器虛擬儀器的特點(diǎn)虛擬儀器的體系虛擬儀器的硬件虛擬儀器的軟件虛擬儀器的應(yīng)用主要內(nèi)容從智能儀器到虛擬儀器2一、從智能儀器到虛擬儀器一、從智能儀器到虛擬儀器3儀器的發(fā)展歷史VXIChassisDAQBoardswithRTSIFullyProgrammableSystemGUIIEEE488RackandStackSystemAnalogInstrumentationVirtualInstrumentation儀器的發(fā)展歷史VXIChassisDAQBoardsFu4微處理器MPU程序存儲器（ROM）數(shù)據(jù)存儲器（ROM）I/O接口鍵盤顯示接口標(biāo)準(zhǔn)儀用通信接口A/D轉(zhuǎn)換器D/A轉(zhuǎn)換器鍵盤顯示外部儀用標(biāo)準(zhǔn)總線信號調(diào)理模擬執(zhí)行器通信接口人機(jī)接口模擬量輸入輸出被測量

智能儀器的基本結(jié)構(gòu)微處理器程序存儲器數(shù)據(jù)存儲器I/O接口鍵盤顯示接口標(biāo)5ISA/PCI插卡式儀器RS232/485串行通信儀器打印口并行通信儀器GPIB/VXI/PXI總線儀器

計(jì)算機(jī)USB串行通信儀器測控對象INTERNET基于計(jì)算機(jī)的儀器系統(tǒng)

ISA/PCIRS232/485打印口GPIB/U6虛擬儀器概念最早是由美國國家儀器公司（NationalInstrument）在1986年提出的，但其雛形可以追溯到1981年由美國西北儀器系統(tǒng)公司推出的AppleII為基礎(chǔ)的數(shù)字存儲示波器。這種儀器和個人計(jì)算機(jī)的概念相適應(yīng)，當(dāng)時被稱為個人儀器。（PersonalInstrument）。虛擬儀器概念的提出

1986年，NI公司推出了圖形化的虛擬儀器編程環(huán)境LabVIEW，標(biāo)志著虛擬儀器軟件設(shè)計(jì)平臺基本成型，虛擬儀器從概念構(gòu)思變?yōu)楣こ處熆蓪?shí)現(xiàn)的具體對象。虛擬儀器概念最早是由美國國家儀器公司（Nationa7VI定義虛擬儀器(VI-VirtualInstrumentation)是指通過應(yīng)用程序?qū)⑼ㄓ糜?jì)算機(jī)與功能化硬件結(jié)合起來，用戶可通過友好的圖形界面來操作這臺計(jì)算機(jī)，就像在操作自己定義、自己設(shè)計(jì)的一臺單個儀器一樣，從而完成對被測試量的采集、分析、判斷、顯示、數(shù)據(jù)存儲等。與傳統(tǒng)儀器一樣，如果忽略它的跨網(wǎng)絡(luò)的位置透明性，它同樣劃分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析處理、顯示結(jié)果三大功能模塊。插入式DAQ卡VXI儀器GPIB儀器RS232信號處理統(tǒng)計(jì)數(shù)字濾波分析網(wǎng)絡(luò)傳輸文件I/O硬復(fù)制圖形用戶接口虛擬儀器功能模塊劃分VI定義虛擬儀器(VI-VirtualInstru8二、虛擬儀器的特點(diǎn)二、虛擬儀器的特點(diǎn)9儀器=A/D+CPU+軟件TheSoftwareIsInstruments傳統(tǒng)儀器虛擬儀器關(guān)鍵是硬件關(guān)鍵是軟件開發(fā)與維護(hù)費(fèi)用高開發(fā)與維護(hù)費(fèi)用低技術(shù)更新周期長技術(shù)更新周期短價格高價格低，并且可重用性與可配置性強(qiáng)廠商定義儀器功能用戶定義儀器功能系統(tǒng)封閉、固定系統(tǒng)開放、靈活，與計(jì)算機(jī)的進(jìn)步同不易與其他設(shè)備連接容易與其他設(shè)備連接

VI與傳統(tǒng)儀器的比較儀器=A/D+CPU+軟件傳統(tǒng)儀器虛擬儀器10虛擬儀器的優(yōu)勢：豐富和增強(qiáng)了傳統(tǒng)儀器的功能。虛擬儀器將信號分析、顯示、存儲、打印和其他管理集中交由計(jì)算機(jī)來處理。儀器由用戶自己定義。開放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。虛擬儀器硬件和軟件都制定了開放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，使資源的可重復(fù)利用率提高，功能易于擴(kuò)展，管理規(guī)范，生產(chǎn)、維護(hù)和開發(fā)費(fèi)用降低。便于構(gòu)成復(fù)雜的測試系統(tǒng)。可通過網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成復(fù)雜的分布式測試系統(tǒng)，進(jìn)行遠(yuǎn)程測試、監(jiān)控、和診斷?？晒?jié)約儀器購買和維護(hù)費(fèi)用。虛擬儀器的優(yōu)勢：豐富和增強(qiáng)了傳統(tǒng)儀器的功能。虛擬儀器將信號分11三、虛擬儀器的體系三、虛擬儀器的體系12智能儀器新發(fā)展13虛擬儀器典型的體系結(jié)構(gòu)虛擬儀器典型的體系結(jié)構(gòu)14虛擬儀器的分類

按接口總線類型不同劃分?jǐn)?shù)據(jù)采集卡式DAQRS232/RS485虛擬儀器并行接口虛擬儀器USB虛擬儀器GPIB虛擬儀器VXI虛擬儀器PXI虛擬儀器IEEE1394接口虛擬儀器虛擬儀器的分類數(shù)據(jù)采集卡式DAQGPIB虛擬15四、虛擬儀器的硬件四、虛擬儀器的硬件16智能儀器新發(fā)展17自行研制的基于USB總線的數(shù)據(jù)采集卡自行研制的Seed-2000PCI總線數(shù)據(jù)采集卡自行研制的基于USB總線的數(shù)據(jù)采集卡自行研制的Seed-2018自行研制的基于USB的信號發(fā)生卡及LCR測試儀自行研制的嵌入式TCP/IP模塊自行研制的基于USB的信號發(fā)生卡及LCR測試儀自行研制的嵌入19NI的PCI-GPIB卡操作系統(tǒng)：DOS,Windows2000/9x/NT最大I/0速度：1.5Mbytes/s（IEEE488.1)

7.7Mbytes/s(HS488)尺寸：133x107mmNI的PCI-GPIB卡操作系統(tǒng)：DOS,Windows220GPIB產(chǎn)品示例屏蔽的24芯GPIBcable及定義GPIB產(chǎn)品示例屏蔽的24芯GPIBcable及定義21NI的DAQ及VXI產(chǎn)品示例NI的DAQ及VXI產(chǎn)品示例22PXI產(chǎn)品PXI產(chǎn)品23MXIGPIBVXIorVMEStand-aloneInstrumentPXISystemModulesModulesCompactPCIPXIModulesLinktoOtherStandardsMXI-3MXIGPIBVXIorVMEStand-alonePX24五、虛擬儀器的軟件五、虛擬儀器的軟件25用LabVIEW開發(fā)的虛擬儀器的軟面板示例用LabVIEW開發(fā)的虛擬儀器的軟面板示例26虛擬數(shù)字示波器的軟面板虛擬數(shù)字示波器的軟面板27虛擬儀器軟件分層結(jié)構(gòu)虛擬儀器軟件分層結(jié)構(gòu)28軟件平臺LabVIEW美國的NI（NationalInstrument）公司開發(fā)。LabScene吉林大學(xué)智能儀器與測控技術(shù)研究所研制開發(fā)。其他：LabWindows，VEE等

軟件平臺LabVIEW29基于圖形的程序每一個前面板都有一個框圖程序與之相對應(yīng)，它用G語言編寫，由節(jié)點(diǎn)(Node)、端口和數(shù)據(jù)連線(Wire)組成。節(jié)點(diǎn)：類似硬件中的芯片，執(zhí)行某些功能的單元，它有四類：功能函數(shù)、結(jié)構(gòu)、代碼及文本接口節(jié)點(diǎn)(CIN)、子VI(SubVI)。端口：類似硬件中的管腳，是數(shù)據(jù)在前后面板、節(jié)點(diǎn)之間傳遞的通道。有兩類端口：控制和指示端口、節(jié)點(diǎn)端口。數(shù)據(jù)連線：它是數(shù)據(jù)端口之間的數(shù)據(jù)通道，在線中數(shù)據(jù)是單向樹狀流動。基于圖形的程序每一個前面板都有一個框圖程序與之相對應(yīng)30智能儀器新發(fā)展31智能儀器新發(fā)展32六、虛擬儀器的應(yīng)用六、虛擬儀器的應(yīng)用33虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域航空航天教學(xué)核工業(yè)軍工通信測試鐵道…….虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域航空34虛擬儀器的實(shí)際應(yīng)用/china虛擬儀器的實(shí)際應(yīng)用/china35教學(xué)實(shí)驗(yàn)（LabVIEW）——虛擬調(diào)制解調(diào)器教學(xué)實(shí)驗(yàn)（LabVIEW）——虛擬調(diào)制解調(diào)器36教學(xué)實(shí)驗(yàn)（LabScene）——波形分析教學(xué)實(shí)驗(yàn)（LabScene）——波形分析37數(shù)據(jù)采集（LabScene）——基于USB的硬件卡數(shù)據(jù)采集（LabScene）——基于USB的硬件卡38工業(yè)監(jiān)測工業(yè)監(jiān)測39實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用40遠(yuǎn)程地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測研究：網(wǎng)絡(luò)化儀器的應(yīng)用示例遠(yuǎn)程地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測研究：網(wǎng)絡(luò)化儀器的應(yīng)用示例41Thankyouforyourattention!Thankyouforyour42VirtualInstrumentation--ComputerBasedInstruments主講人：林君虛擬儀器VirtualInstrumentation--主講人：林43主要內(nèi)容從智能儀器到虛擬儀器虛擬儀器的特點(diǎn)虛擬儀器的體系虛擬儀器的硬件虛擬儀器的軟件虛擬儀器的應(yīng)用主要內(nèi)容從智能儀器到虛擬儀器44一、從智能儀器到虛擬儀器一、從智能儀器到虛擬儀器45儀器的發(fā)展歷史VXIChassisDAQBoardswithRTSIFullyProgrammableSystemGUIIEEE488RackandStackSystemAnalogInstrumentationVirtualInstrumentation儀器的發(fā)展歷史VXIChassisDAQBoardsFu46微處理器MPU程序存儲器（ROM）數(shù)據(jù)存儲器（ROM）I/O接口鍵盤顯示接口標(biāo)準(zhǔn)儀用通信接口A/D轉(zhuǎn)換器D/A轉(zhuǎn)換器鍵盤顯示外部儀用標(biāo)準(zhǔn)總線信號調(diào)理模擬執(zhí)行器通信接口人機(jī)接口模擬量輸入輸出被測量

智能儀器的基本結(jié)構(gòu)微處理器程序存儲器數(shù)據(jù)存儲器I/O接口鍵盤顯示接口標(biāo)47ISA/PCI插卡式儀器RS232/485串行通信儀器打印口并行通信儀器GPIB/VXI/PXI總線儀器

計(jì)算機(jī)USB串行通信儀器測控對象INTERNET基于計(jì)算機(jī)的儀器系統(tǒng)

ISA/PCIRS232/485打印口GPIB/U48虛擬儀器概念最早是由美國國家儀器公司（NationalInstrument）在1986年提出的，但其雛形可以追溯到1981年由美國西北儀器系統(tǒng)公司推出的AppleII為基礎(chǔ)的數(shù)字存儲示波器。這種儀器和個人計(jì)算機(jī)的概念相適應(yīng)，當(dāng)時被稱為個人儀器。（PersonalInstrument）。虛擬儀器概念的提出

1986年，NI公司推出了圖形化的虛擬儀器編程環(huán)境LabVIEW，標(biāo)志著虛擬儀器軟件設(shè)計(jì)平臺基本成型，虛擬儀器從概念構(gòu)思變?yōu)楣こ處熆蓪?shí)現(xiàn)的具體對象。虛擬儀器概念最早是由美國國家儀器公司（Nationa49VI定義虛擬儀器(VI-VirtualInstrumentation)是指通過應(yīng)用程序?qū)⑼ㄓ糜?jì)算機(jī)與功能化硬件結(jié)合起來，用戶可通過友好的圖形界面來操作這臺計(jì)算機(jī)，就像在操作自己定義、自己設(shè)計(jì)的一臺單個儀器一樣，從而完成對被測試量的采集、分析、判斷、顯示、數(shù)據(jù)存儲等。與傳統(tǒng)儀器一樣，如果忽略它的跨網(wǎng)絡(luò)的位置透明性，它同樣劃分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析處理、顯示結(jié)果三大功能模塊。插入式DAQ卡VXI儀器GPIB儀器RS232信號處理統(tǒng)計(jì)數(shù)字濾波分析網(wǎng)絡(luò)傳輸文件I/O硬復(fù)制圖形用戶接口虛擬儀器功能模塊劃分VI定義虛擬儀器(VI-VirtualInstru50二、虛擬儀器的特點(diǎn)二、虛擬儀器的特點(diǎn)51儀器=A/D+CPU+軟件TheSoftwareIsInstruments傳統(tǒng)儀器虛擬儀器關(guān)鍵是硬件關(guān)鍵是軟件開發(fā)與維護(hù)費(fèi)用高開發(fā)與維護(hù)費(fèi)用低技術(shù)更新周期長技術(shù)更新周期短價格高價格低，并且可重用性與可配置性強(qiáng)廠商定義儀器功能用戶定義儀器功能系統(tǒng)封閉、固定系統(tǒng)開放、靈活，與計(jì)算機(jī)的進(jìn)步同不易與其他設(shè)備連接容易與其他設(shè)備連接

VI與傳統(tǒng)儀器的比較儀器=A/D+CPU+軟件傳統(tǒng)儀器虛擬儀器52虛擬儀器的優(yōu)勢：豐富和增強(qiáng)了傳統(tǒng)儀器的功能。虛擬儀器將信號分析、顯示、存儲、打印和其他管理集中交由計(jì)算機(jī)來處理。儀器由用戶自己定義。開放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。虛擬儀器硬件和軟件都制定了開放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，使資源的可重復(fù)利用率提高，功能易于擴(kuò)展，管理規(guī)范，生產(chǎn)、維護(hù)和開發(fā)費(fèi)用降低。便于構(gòu)成復(fù)雜的測試系統(tǒng)。可通過網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成復(fù)雜的分布式測試系統(tǒng)，進(jìn)行遠(yuǎn)程測試、監(jiān)控、和診斷?？晒?jié)約儀器購買和維護(hù)費(fèi)用。虛擬儀器的優(yōu)勢：豐富和增強(qiáng)了傳統(tǒng)儀器的功能。虛擬儀器將信號分53三、虛擬儀器的體系三、虛擬儀器的體系54智能儀器新發(fā)展55虛擬儀器典型的體系結(jié)構(gòu)虛擬儀器典型的體系結(jié)構(gòu)56虛擬儀器的分類

按接口總線類型不同劃分?jǐn)?shù)據(jù)采集卡式DAQRS232/RS485虛擬儀器并行接口虛擬儀器USB虛擬儀器GPIB虛擬儀器VXI虛擬儀器PXI虛擬儀器IEEE1394接口虛擬儀器虛擬儀器的分類數(shù)據(jù)采集卡式DAQGPIB虛擬57四、虛擬儀器的硬件四、虛擬儀器的硬件58智能儀器新發(fā)展59自行研制的基于USB總線的數(shù)據(jù)采集卡自行研制的Seed-2000PCI總線數(shù)據(jù)采集卡自行研制的基于USB總線的數(shù)據(jù)采集卡自行研制的Seed-2060自行研制的基于USB的信號發(fā)生卡及LCR測試儀自行研制的嵌入式TCP/IP模塊自行研制的基于USB的信號發(fā)生卡及LCR測試儀自行研制的嵌入61NI的PCI-GPIB卡操作系統(tǒng)：DOS,Windows2000/9x/NT最大I/0速度：1.5Mbytes/s（IEEE488.1)

7.7Mbytes/s(HS488)尺寸：133x107mmNI的PCI-GPIB卡操作系統(tǒng)：DOS,Windows262GPIB產(chǎn)品示例屏蔽的24芯GPIBcable及定義GPIB產(chǎn)品示例屏蔽的24芯GPIBcable及定義63NI的DAQ及VXI產(chǎn)品示例NI的DAQ及VXI產(chǎn)品示例64PXI產(chǎn)品PXI產(chǎn)品65MXIGPIBVXIorVMEStand-aloneInstrumentPXISystemModulesModulesCompactPCIPXIModulesLinktoOtherStandardsMXI-3MXIGPIBVXIorVMEStand-alonePX66五、虛擬儀器的軟件五、虛擬儀器的軟件67用LabVIEW開發(fā)的虛擬儀器的軟面板示例用LabVIEW開發(fā)的虛擬儀器的軟面板示例68虛擬數(shù)字示波器的軟面板虛擬數(shù)字示波器的軟面板69虛擬儀器軟件分層結(jié)構(gòu)虛擬儀器軟件分層結(jié)構(gòu)70軟件平臺LabVIEW美國的NI（NationalInstrument）公司開發(fā)。LabScene吉林大學(xué)智能儀器與測控技術(shù)研究所研制開發(fā)。其他：LabWindow