計算機系統(tǒng)與虛擬儀器第一節(jié)概述

一、計算機測試系統(tǒng)組成智能儀器：以單片機為主體，將計算機技術與測量控制技術結合在一起組成的智能化測量控制系統(tǒng)。虛擬儀器：數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示用軟件來完成，只額外提供一定的數(shù)據(jù)采集硬件。DATE:2020/6/212DALIANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY第一節(jié)概述

二、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成傳感器2多路開關放大器采樣保持A/D轉換計算機傳感器n傳感器1采樣保持（S/H）電路目的：保持A/D轉換器轉換期間輸入信號不變，對A/D轉換精度至關重要。DATE:2020/6/213DALIANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY第一節(jié)概述

組成：輸入、輸出緩沖放大器A1、A2,保持電容CH，邏輯控制開關SDATE:2020/6/214DALIANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY第一節(jié)概述

DATE:2020/6/215DALIANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY第一節(jié)概述

DATE:2020/6/216DALIANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY第一節(jié)概述

三、總線接口總線的分類：芯片總線、內總線、外總線。接口總線的標準化：對接口的輸入、輸出信號建立統(tǒng)一規(guī)范，包括命令規(guī)范、數(shù)據(jù)的定義和編碼格式。DATE:2020/6/217DALIANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY第一節(jié)概述

接口總線的應答通信方式：DATE:2020/6/218DALIANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY第一節(jié)概述

RS232C標準接口總線DATE:2020/6/219DALIANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY第一節(jié)概述

DATE:2020/6/2110DALIANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY第一節(jié)概述

GPIB標準接口總線DATE:2020/6/2111DALIANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY第一節(jié)概述

四、計算機測試系統(tǒng)分類插卡式測試系統(tǒng)：在計算機的擴展槽（如PCI、ISA等通用總線槽，或PCMCIA等專用卡）中插入信號調理、信號采集、數(shù)字輸入輸出、DSP等測試與分析板卡，構成通用或專用的測試系統(tǒng)。儀器前端與計算機組合：儀器前端由信號調理、模擬信號采集、數(shù)字輸入輸出、數(shù)字信號處理、測試控制等模塊組成。由VXI、PXI等專用儀器總線連接在一起構成獨立機箱，并通過以太網(wǎng)接口、1394、并行接口等通信接口與計算機相連，構成通用或專用計算機測試系統(tǒng)。儀器控制系統(tǒng)：由各種獨立的可編程儀器（具有參數(shù)設置和控制功能的計算機接口）與計算機連接所組成的測試系統(tǒng)。DATE:2020/6/2112DALIANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY第二節(jié)插卡式測試系統(tǒng)

插卡式儀器自身不帶儀器面板，必須借助計算機強大的圖形環(huán)境，建立圖形化的虛擬面板，完成對儀器的控制、數(shù)據(jù)分析和顯示。數(shù)據(jù)采集卡：具有A/D轉換、D/A轉換、數(shù)字I/O和記數(shù)器/定時器等功能，有些具有數(shù)字濾波和數(shù)字信號處理的功能。插卡類型：PCI通用卡、ISA通用卡或PCMCIA專用卡，PCI廣泛應用。插卡是“即插即用”（Plug&play)。多功能數(shù)據(jù)采集卡采用“虛擬硬件”技術，使用戶通過程序能方便地改變硬件的功能或性能參數(shù)。采用的總線：傳統(tǒng)的RS232串行總線、USB通用串行總線、IEEE1392總線（FireWire,火線）?？膳c臺式微機、工控機或筆記本電腦相連，實現(xiàn)臺式和便攜兩用。DATE:2020/6/2113DALIANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY第三節(jié)儀器前端

高精度集成儀器系統(tǒng)：采用專用的儀器總線，經(jīng)歷了GPIB到VXI到PXI的儀器總線發(fā)展過程。GPIB總線：通用接口總線（GeneralPurposeInterfaceBus)，是計算機和儀器的標準通信協(xié)議，國際工業(yè)標準IEEE488硬件規(guī)格和軟件協(xié)議。VXI總線：一種高速計算機總線，國際工業(yè)標準IEEE1155協(xié)議。組建VXI總線要求由機箱、零槽管理器及嵌入式控制器，造價高，國防軍工領域應用。PXI總線：一種以CompactPCI為基礎的，具有開放性的總線。成本低、運行速度快、體積緊湊，可構建標準的測試平臺。DATE:2020/6/2114DALIANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY第三節(jié)儀器前端

DATE:2020/6/2115DALIANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY第四節(jié)儀器控制

儀器控制：是指這樣一個操作，即通過微機上的軟件控制儀器控制總線上的一臺儀器。儀器自身通常支持一種或多種選擇。儀器控制的總線分為兩個大類：獨立總線，用于架式和堆式儀器的通信，如GPIB專用總線和微機的標準總線（RS232、以太網(wǎng)、USB、無線和IEEE1394等）。模塊化總線，將接口總線合并到儀器中，如PCI、VXI、PXI等。儀器控制軟件：通用軟件，如MATLAB自帶的InstrumentsControl工具箱、LabVIEW自帶的儀器控制工具等。專用軟件，大多數(shù)儀器生產(chǎn)商都會為其可編程儀器提供專用的儀器控制軟件。DATE:2020/6/2116DALIANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY第五節(jié)智能儀器簡介

智能儀器：新一代的測量儀器，內含微處理器的儀器或基于微型機的儀器。儀器的整個測量過程，都用單片機或微控制器來控制操作，實現(xiàn)測量過程的全部自動化。智能儀器功能特點：具有自測功能，包括自動調零、自動故障與狀態(tài)檢驗、自動校準、自診斷及量程自動轉換等；具有數(shù)據(jù)處理功能；具有良好的人機對話能力；具有可程控操作能力。智能儀器與虛擬儀器的區(qū)別：在于它們所用的微機是否與儀器測量部分融合在一起，也即采用專門設計的微處理器、存儲器、接口芯片組成的系統(tǒng)，還是用現(xiàn)成的微機配以一定的硬件及儀器測量部分而成的系統(tǒng)。DATE:2020/6/2117DALIANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY第六節(jié)虛擬儀器

虛擬儀器：基于微機的測量儀器，即數(shù)據(jù)分析和顯示完全用微機的軟件來完成，只要額外提供一定的數(shù)據(jù)采集硬件，就可以與微機組成測量儀器?！败浖褪莾x器”：軟件系統(tǒng)是虛擬儀器的核心。在虛擬儀器中，使用同一個硬件系統(tǒng)，只要應用不同的軟件編程，就可得到功能完全不同的測量儀器。虛擬儀器概念由國家儀器公司（NatioalInstrumentsCorporation，NI）于1986年首先提出，定義為由計算機硬件資源、模塊化儀器硬件和用于數(shù)據(jù)分析、過程通信以及圖形用戶界面的軟件組成的測控系統(tǒng)，是一種由計算機操縱的模塊化儀器系統(tǒng)。虛擬儀器技術引入到當今計算機輔助測試領域，使數(shù)據(jù)采集和工業(yè)控制自動化技術起了重大變革。DATE:2020/6/2118DALIANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY第六節(jié)虛擬儀器

虛擬儀器的特點：硬件接口標準化；硬件軟件化；軟件模塊化；模塊程控化；系統(tǒng)集成化；程序設計圖形化；計算可視化；硬件接口軟件驅動化。虛擬儀器最大優(yōu)點：具有開放式的構成方式，即具有靈活性和功能的可重構性。虛擬儀器是用戶根據(jù)需要自己定義、自行組合的。虛擬儀器的發(fā)展呈現(xiàn)兩條主線：一是GPIB到VXI到PXI總線方式（適合大型高精度集成測試系統(tǒng)），二是微機插卡式、LPT并行口式、串口USB方式、IEEE標準的1394口方式（適合普及型的廉價系統(tǒng)，前景好）。DATE:2020/6/2119DALIANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY第六節(jié)虛擬儀器

虛擬儀器的軟件框架：從低層到頂層：VISA庫、儀器驅動程序、應用軟件三部分。VISA庫：虛擬儀器軟件體系結構（VISA,VirtualInstrumentationSoftwareArchitecture),標準的I/O函數(shù)庫及其相關規(guī)范的總稱。儀器驅動程序：完成對某一特定儀器控制與通信的軟件程序集。應用軟件：建立在儀器驅動程序之上，直接面對操作用戶，通過提供直觀友好的測控操作界面、豐富的數(shù)據(jù)分析與處理