电子测量与智能仪器教学课件PPT现代电子测量技术.ppt

电子测量与智能仪器 现代电子测量技术 第10章现代电子测量技术 10 1自动测试系统10 1 1自动测试系统 cat 的基本组成10 1 2自动测试系统的发展概况10 2智能仪器10 2 1智能仪器的特点10 2 2智能仪器的组成10 3虚拟仪器10 3 1虚拟仪器的基本概念和特点10 3 2虚拟仪器的组成及关键技术10 3 3基于不同仪器总线的虚拟仪器的比较10 3 4虚拟仪器软件结构 10 4接口总线及信道10 4 1测试系统中常用的接口总线及信道10 4 2gpib接口总线10 4 3vxi总线10 4 4lxi总线10 5测试软件10 6自动测试系统的集成10 6 1自动测试系统集成的步骤10 6 2自动测试系统集成实例1 导弹综合测试系统10 6 3自动测试系统集成实例2 无人值守机房自动监测系统10 6 4自动测试系统集成实例3 网络自动气象站 10 1自动测试系统 10 1 1自动测试系统 cat平台 的基本组成 通常 自动测试系统由下面五个部分组成 控制计算机 测试软件 总线与接口 测控仪器 测控对象 测试软件是为了完成系统测试任务而编制的各种应用软件 总线与接口是连接控制器与各程控仪器 设备的通路 完成消息 命令 数据的传输与交换 10 1 2自动测试系统的发展概况 自动测试技术源于二十世纪70年代 发展至今大致可分为三代 1 第一代自动测试系统 专用型 第一代自动测试系统多为专用系统 通常是针对某项具体任务而设计的 2 第二代自动测试系统 台式仪器积木型 第二代自动测试系统典型结构如图10 3所示 与第一代自动测试系统的主要不同在于 采用了标准化的通用可程控测量仪器接口总线gpib ieee488 及可程序控制的仪器和测控计算机 控制器 从而使得自动测试系统的设计 使用和组装都比较容易 gpib标准接口采用位 bit 并行 字节 b 串行的信息传输方式 便于用计算机控制 同时由于它通用性强 系统结构简单 性能可靠 操作灵活 方便 价格也较低廉 因此获得了世界各国军方的广泛认可和采用 第二代自动测试系统的集成 1 首先需要确定问题 即提出测试任务和解决办法 2 进行测试仪器的选择 选择系统构成所需的程控仪器 3 选择控制器 即计算机 4 设计被测装置的测试接口 5 组建自动测试系统 6 进行测试程序的编写和测试系统文件的编制 3 第三代自动测试系统 模块化仪器集成型 在第三代自动测试系统中 硬件部分大多是通用的 配备不同的软件可以产生不同的激励信号和测试功能 综上所述 第二代自动测试系统中带标准接口的程控仪器是其核心 后发展为既可以独立使用又可以组建自动测试系统的智能仪器 第三代自动测试系统中 计算机和测试工作站是第三代自动测试系统的核心 后发展为以虚拟仪器模式组建的自动测试系统或称cat平台 10 2智能仪器 10 2 1智能仪器的特点 与传统仪器相比 智能仪器具有以下特点 1 具有较完善的可程控能力 2 面板控制 本地控制 采用灵活的功能键和数字键作为仪器的输入控制 3 面板可显示十进制数字 字符 图形等 显示方式简单明了 4 数据处理能力强 5 具有一定的可编程能力及自动调零 自检 自校等自动功能 10 2 2智能仪器的组成 智能仪器的组成包括硬件和软件两大部分 1 智能仪器的硬件结构 1 微处理器与存储器在仪器内 常用8位通用微处理器或单片机 存储器包括程序存储器和数据存储器 程序存储器 eprom 用于存储固化仪器系统的程序 以及有关的表格与常数 数据存储器 ram 用于暂存与程序有关的状态和变量 以及测试数据 2 键盘开关与显示输出键盘开关与显示输出是计算机的外设 其作用与传统仪器中面板 显示 输出类似 但实现的方式不同 功能更强 可以灵活地满足各种使用要求 3 测试功能模块或测试信号源测试功能模块通常由模拟与数字部件组成 一方面 它与外部的被测件连接 另一方面 通过输出接口及状态和数据输入接口与内部的系统总线并联 它是智能仪器内微型计算机特有的外部设备 4 总线与接口智能仪器采用微型计算机的结构体系 它以微处理器为核心 按总线结构方式连接仪器面板上的按键 开关与显示器 以及仪器内部的测试功能模块等 接口是器件与外界进行信息交换的中转站 2 智能仪器的软件组成智能仪器的软件包括实现特定功能的算法 程序及与它们有关的数据等 1 算法算法是解决问题的基本环节 是程序设计的核心 算法具有如下特点 算法是一种详细规定毫不含糊的过程 算法可以表达为数学公式 数学模型 或操作流程 对同一问题可以采取不同的算法达到同一目的 算法的确定通常包括如下过程 问题的描述 数学模型的选择 给出实现算法的具体步骤并验证其正确性 以及算法和程序实现 最后还要做好算法的分析 才能确定一个算法的特性和好坏 2 管理程序智能仪器管理程序又称监控程序 是智能仪器的核心 包括主程序和子程序 主程序的主要任务包括 完成仪器在通电或复位的初始化 接收 分析和执行来自键盘及gpib的命令 按照定时中断 数据有效中断和gpib中断的优先顺序来处理各种中断等 子程序则具体执行各种命令 完成测量及数据处理任务 10 3虚拟仪器 10 3 1虚拟仪器的基本概念和特点 虚拟仪器通俗的定义 就是在通用计算机上加上一组软件和少量硬件 使得使用者在操作这台计算机时 就象是在操作一台他自己设计的专用的传统电子仪器 这种看似计算机却是仪器的 仪器 被称为 虚拟仪器 在虚拟仪器系统中 硬件是较简单的通用平台 是为了解决信号的输入输出 软件才是整个仪器系统的关键 任何一个使用者都可以通过修改软件的方法 很方便地改变 增减仪器系统的功能与规模 所以有 软件就是仪器 之说 虚拟仪器受益和依赖于计算机技术 面板及相应的控件和指示器等 是由计