智能仪器设计基础chap

1、智能仪器设计基础赖晓阳 教材：智能仪器设计基础 赵新民主编 哈工大出版社 学时：68 课程安排： 1-16周第 一 章 绪论主要内容： 智能仪器的发展概况与趋势 智能仪器的特点 智能仪器的基本结构 虚拟仪器简介1.1 智能仪器的概念智能仪器的概念仪器仪表及其发展仪器仪表及其发展指针式仪器：指针式仪器： 模拟仪器特点： 模拟器件， 显示直观， 精度较低数字式仪器：数字式仪器：特点： 数字器件， 精度高， 响应快智能仪器：智能仪器： 智能化测量控制系统 特征： 计算机技术与测量仪器的结合智能仪器智能仪器 1）工作原理工作原理 数据采集、数据分析、数据显示2）具有典型的计算机结构具有典型的计算机结构

2、包含微处理器、存储器、接口通道等内部：微处理器、存储器、逻辑器件、接口通道外部：测试电路、键盘、显示器微处理器： 单片机（如51系列）、DSP（如TMS320系列）、 ASIC、ARM存储器： ROM、RAM、EPROM、FlashROM逻辑器件：门电路、译码器、缓冲器、CPLD、FPGA接口通道：输入/输出通道（A/D,D/A）、通信接口（232,485）3）具备可控制的测量过程和数据处理功能具备可控制的测量过程和数据处理功能 可控的本地和远程测量 完备的数据处理功能？智能的概念1.2 智能仪器的发展概况和趋势智能仪器的发展概况和趋势 智能仪器是随着微电子技术的发展而发展的智能仪器是随着微电

3、子技术的发展而发展的80年代年代，微处理器开始应用 仪器前面板开始朝键盘化方向发展 测量系统常通过IEEE488总线连接90年代年代， DSP芯片得到使用 加强了仪器的信号处理功能， 并增加了图像处理功能 VXI总线得到广泛的应用 目前目前， ARM、ASIC广泛使用 智能仪器功能更强、体积更小 具备复合测量、人工智能、网络通信的特点例如： 美国HONEYWELL公司生产的DSTJ-3000系列设备，将测压力的差压、静压和测量温度的功能集中在一个芯片上，实现压力、温度的复合测量，同时对测量温度、静压等实现自动补偿； 美国FOXBORO公司生产的数字化自整定调节器，采用了专家系统技术，能够像有经

4、验的工程师那样，在现场根据参数迅速地整定调节器，可使整个自动化系统在生产过程中始终保持最佳品质。 发展趋势发展趋势 微型化 多功能化 人工智能化 网络化 虚拟仪器“软件就是仪器”返回1.3 智能仪器的特点智能仪器的特点 操作自动化操作自动化 具有自测功能具有自测功能 具有数据处理功能具有数据处理功能 具有友好的人机对话能力具有友好的人机对话能力 具有可程控操作能力具有可程控操作能力 返回1.4 智能仪器的基本结构智能仪器的基本结构 两种基本类型：微机内置式、微机内置式、 微机扩展式微机扩展式 微机内置式：微机内置式：将单片或多片的微机芯片与仪器有机的结合在一起形成的单机。微机在其中起控制及数据

5、处理作用。如图1-1所示 特点：小型化、易便携、成本低、适用面广 微机扩展式：微机扩展式：以个人计算机（PC）为核心的应用扩展型测量仪器。如图1-2所示 特点：数据处理功能强大、易扩展、成本高图1-1 微机内置式图1-2 微机扩展式返回 1.5 虚拟仪器虚拟仪器 虚拟仪器是PC机与一定的数据采集硬件相结合组成的测量仪器。PC的软件完成测试仪器功能中数据分析和数据显示两部分。根据测试任务需求，用户可定义和设计仪器的测试功能。 特点：灵活性、可扩展性、开放的工业标准 在虚拟仪器中，使用同一个硬件系统，只要应用不同的软件编程，就可得到功能完全不同的测量仪器。虚拟仪器包括硬件和软件两大部分虚拟仪器包括硬件和软件两大部分 虚拟仪器硬件： 计算机系统 外围硬件设备：如GPIB系统，数据采集系统等 虚拟仪器软件： 仪器驱动器 应用软件 虚拟仪器集成开发环境主要有Labview、Labwindows/CVI等Labview工作原理工作原理 Labview程序的运行及其表现形式都是仿照实 际的仪器,称为虚拟仪器VIs(VirtualInstruments) 最基本的VI由三个部分组成 前面板（ Front Panel） 框图程序（Diagram Programme） 图标/连接端口（Icon/Terminal）