第七章+計(jì)算機(jī)測試技術(shù)與虛擬儀器.ppt

第七章計(jì)算機(jī)測試技術(shù)與虛擬儀器 一 自動測試系統(tǒng)的發(fā)展概況第一代 總裝階段 將幾種具有不同輸入和輸出電路的可程控儀器總裝在一起形成一個組裝系統(tǒng) 當(dāng)系統(tǒng)關(guān)系比較復(fù)雜 需要程控的器件較多時 就會使得研制工作量大 費(fèi)用高 而且系統(tǒng)的適應(yīng)性差 第二代 接口標(biāo)準(zhǔn)化階段 系統(tǒng)采用了標(biāo)準(zhǔn)接口總線系統(tǒng) 將測試系統(tǒng)中各器件按規(guī)定的形式連接在一起 這種系統(tǒng)組建方便 專門的通用接口電路更改 增加測試內(nèi)容也很靈活 顯示了很大的優(yōu)越性 最具代表性并得到廣泛使用的是IEEE488標(biāo)準(zhǔn)接口系統(tǒng) 第三代 基于PC儀器階段 這種新型的微機(jī)化儀器是做成插件式的 它需要與個人計(jì)算機(jī)配合才能工作 因此被稱為個人儀器 在此出現(xiàn)了所謂的 虛擬儀器 給測試系統(tǒng)帶來了革命性的沖擊 對測試?yán)碚?測試方法很多方面都產(chǎn)生了重大影響 虛擬儀器系統(tǒng)代表著當(dāng)今自動測試系統(tǒng)發(fā)展的方向 第一節(jié)自動測試系統(tǒng) 二 通用接口總線1 IEEE 488 1IEEE 488 1是一種數(shù)字式8位并行通信接口 其數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)1Mbps 該總線支持一臺系統(tǒng)控制器 通常是PC 和多達(dá)10臺以上的附加儀器 它的高速傳輸和8位并行接口使得它被廣泛地應(yīng)用到了其它領(lǐng)域 如計(jì)算機(jī)之間的通信和周邊控制器等等 2 IEEE 488 2IEEE 488 1標(biāo)準(zhǔn) ANSI IEEE標(biāo)準(zhǔn)488 1975 沒有定義信息的數(shù)據(jù)形式 狀態(tài)報告 信息改變協(xié)議 通用設(shè)置命令或器件特定命令 而IEEE 488 2總線標(biāo)準(zhǔn)解決了這些問題 并對IEEE 488 2控制器和IEEE 488 2儀表作了明確定義 使之比前者更為可靠和有效 同時還與前者兼容 第二節(jié)智能儀器一 智能儀器的工作原理傳感器拾取被測參量的信息并轉(zhuǎn)換成電信號 經(jīng)濾波去除干擾后送入多路模擬開關(guān) 由單片機(jī)逐路選通模擬開關(guān)將各輸入通道的信號逐一送入程控增益放大器 放大后的信號經(jīng)模 數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的脈沖信號后送入單片機(jī)中 單片機(jī)根據(jù)儀器所設(shè)定的初值進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)運(yùn)算和處理 如非線性校正等 運(yùn)算的結(jié)果被轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和打印 同時單片機(jī)把運(yùn)算結(jié)果與存儲于芯片內(nèi)FlashROM 閃速存儲器 或EEPROM 電可擦除存儲器 內(nèi)的設(shè)定參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算比較后 根據(jù)運(yùn)算結(jié)果和控制要求 輸出相應(yīng)的控制信號 如報警裝置觸發(fā) 繼電器觸點(diǎn)等 此外 智能儀器還可以與個人計(jì)算機(jī)組成分布式測控系統(tǒng) 由單片機(jī)作為下位機(jī)采集各種測量信號與數(shù)據(jù) 通過串行通信將信息傳輸給上位機(jī) 個人計(jì)算機(jī) 由個人計(jì)算機(jī)進(jìn)行全局管理 二 智能儀器的功能特點(diǎn) 操作自動化 儀器的整個測量過程如鍵盤掃描 量程選擇 開關(guān)啟動閉合 數(shù)據(jù)的采集 傳輸與處理以及顯示打印等都用單片機(jī)或微控制器來控制操作 實(shí)現(xiàn)測量過程的全部自動化 2 具有自測功能 包括自動調(diào)零 自動故障與狀態(tài)檢驗(yàn) 自動校準(zhǔn) 自診斷及量程自動轉(zhuǎn)換等 智能儀表能自動檢測出故障的部位甚至故障的原因 3 具有數(shù)據(jù)處理功能 智能儀器由于采用了單片機(jī)或微控制器 使得許多原來用硬件邏輯難以解決或根本無法解決的問題 現(xiàn)在可以用軟件非常靈活地加以解決 4 具有友好的人 機(jī)對話能力 智能儀器使用鍵盤代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器中的切換開關(guān) 操作人員只需通過鍵盤輸入命令 就能實(shí)現(xiàn)某種測量功能 5 具有可程控操作能力 一般智能儀器都配有GPIB RS 232C RS 485等標(biāo)準(zhǔn)的通信接口 可以很方便地與PC和其他儀器一起組成用戶所需要的多種功能的自動測量系統(tǒng) 來完成更復(fù)雜的測試任務(wù) 第三節(jié)虛擬儀器 所謂虛擬儀器VI是指具有虛擬儀器面板的個人計(jì)算機(jī) 它由通用計(jì)算機(jī) 模塊化功能硬件和控制專用軟件組成 虛擬 主要有兩方面的含義 一方面是指虛擬儀器的面板是虛擬的 另一方面是指虛擬儀器測量功能是由軟件編程來實(shí)現(xiàn) 虛擬儀器的結(jié)構(gòu) 如果從功能上劃分 那么任何一臺儀器 按其基本形式可分解為以下三個主要模塊 輸入進(jìn)行信號調(diào)整并將輸入模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式以便處理 輸出將量化的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬信號并進(jìn)行必要的信號調(diào)理 數(shù)據(jù)處理通常一個微處理器或一臺數(shù)字信號處理器 DSP 可使儀器按要求完成一定功能 二 虛擬儀器的組成虛擬儀器主要由傳感器 信號采集與控制板卡 信號分析軟件和顯示軟件幾部分組成 三 LabVIEW簡介 LabVIEW LaboratoryVirtualinstrumentEngineering 是一種圖形化的編程語言 它廣泛地被工業(yè)界 學(xué)術(shù)界和研究實(shí)驗(yàn)室所接受 視為一個標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件 LabVIEW集成了滿足GPIB VXI RS 232和RS 485協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通信的全部功能 它還內(nèi)置了便于應(yīng)用TCP IP ActiveX等軟件標(biāo)準(zhǔn)的庫函數(shù) 這是一個功能強(qiáng)大且靈活的軟件 利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器 其圖形化的界面使得編程及使用過程都生動有趣 它可以增強(qiáng)構(gòu)建科學(xué)和工程系統(tǒng)的