第8章新型智能仪器 83 现场总线仪器 - 仪器信息网.ppt

第8章 新型智能仪器   8.1 个人仪器 8.2 虚拟仪器 8.3 现场总线仪器 思考题与习题  8.1 个人仪器 8.1.1 个人仪器的原理及特点 1. 个人仪器及其发展过程 个人仪器（也称PC仪器）是在智能化仪器的发展基础上出现的又一种新型微机化仪器,它是个人计算机与电子仪器相结合的产品。这类仪器的基本构想是将原智能仪器仪表中测量部分的硬件电路以附加插件或模板的形式插入到PC机的总线插槽或扩展机箱中；而将原智能化仪器中的控制、存储、显示和操作运算等软件任务都移交给PC机来完成。 ? 由于它充分利用了PC机的软件和硬件资源,因而相对于传统的智能仪器来说,极大地降低了成本,方便了使用,提高了可靠性,显示出广阔的发展前景。在此基础上,若将多种测控仪器插件或模板组合在一个PC系统中,还可以构成称之为个人仪器的系统,以代替价格昂贵的GP-IB接口测试系统的工作。 1） 个人仪器的主要形式 个人仪器及系统的结构大体上可以分为以下几种形式： （1） 内插式。 它把仪器插件卡直接插入到PC机内部总线扩展槽内,如图8-1（a）所示。 在组成个人仪器时,由于没有专门为仪器仪表定义的总线,各仪器之间不能直接通信, 模拟信号也无法经总线传递,因此这种形式的个人仪器及系统的性能不可能很高。这种结构比较简单,实现方便,成本最低,但难以满足重载仪器对电流功率和散热的要求,机内干扰也比较严重。（2） 外插式。克服内插式缺点的办法之一是定义新的仪器总线,并将仪器插件移到个人计算机外的独立机箱中去,如图8-1（b）所示。HP公司6000系列模块式PC仪器系统就是这种形式的代表产品。这种形式的个人仪器的特点是： 独立的机箱和独立的电源,使仪器避免了微机的噪声干扰； 设计了专门的仪器总线PC-IB,组成仪器系统很方便；更换系统中与微机配合的接口卡,可适应于多种个人计算机机种,并且仪器模块和接口电路中也使用了微处理机。因而HP6000系统是一种功能很强大的多CPU分布系统。 （3） VXI总线仪器系统。 上述形式的个人仪器及系统以它突出的优点显示出强大的生命力。然而,由于各厂家生产的仪器没有采用统一的标准,用户在组成个人仪器系统时不能将不同厂家的仪器模块和插件插在同一主机箱内,这就妨碍了个人仪器的发展。于是,就发出了标准化的呼声。VXI仪器系统就是在这种形式下应运而生的。1987年7月,HP、Tektronix等五家电子仪器公司提出了用于仪器模块式插卡的新型互联标准——VXI总线。VXI总线是在计算机使用的一种VME总线基础上发展起来的。 2） 个人仪器的主要特点 个人仪器一般具有以下特点：  （1） 成本低。 在个人仪器系统中,每个测试功能不是由整机,而是由插件完成的。每个插件不必具有智能仪器所需的微处理器、显示装置、键盘、机箱等部件,因而制成本大大降低。 （2） 使用方便。 在个人仪器中,标准的仪器功能写在操作软件中,并备有简单的清单（Menu）。用户可根据清单进行选择,无需编制程序就能完成各种测试任务,操作方便。 （3） 制造方便。 仪器插件卡与个人计算机之间的关系远不如智能仪器中微处理器与测量部件之间的关系密切,而价廉物美的个人计算机可以购买。仪器制造厂可集中精力研制、生产测试插件卡,生产周期短,制造方便。 （4） 实时交互作用。 个人仪器是通过微机的系统总线连接的,相互间可进行实时的交互联系。例如,可让一台仪器去触发另一台仪器,使其在时间上相互关联；而在GP-IB系统中,仪器间不能实时交互,它们只接受系统控制器的控制,或向控制器提出服务请求。  2. 个人仪器的组成原理 1） 硬件结构 个人仪器的硬件是由仪器插件通过总线与个人计算机融合在一起构成的,因而仪器插件硬件部分总有接口和测量控制两大部分电路,其基本结构如图8-2所示。 图中接口部分由接口芯片、地址译码电路、控制电路等部分组成,这与PC机的一般功能接口卡的接口电路基本一致。它的测量控制部分与智能仪器的测量控制部分电路也基本一致,一般包括输入输出电路、采样保持电路、A/D转换器、D/A转换器、时基与时钟等部分。 2） 软面板 个人仪器不同于普通智能仪器的一个显著特点是： 用户不再使用仪器的硬面板,而是采用软面板实现对仪器的操作。所谓软面板,是指在高分辨率CRT上由作图生成的仪器面板图形。 用户通过操纵键盘,移动鼠标、光标或触摸屏方式来选择软面板上的“软按键”。显示在CRT上的软面板可以采用C语言、BASIC语言及图形化编程语言来绘制。软面板根据测控仪器的性质不同可以有很多种形式,但一般包括仪器面