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模块八 自动测量技术;;;;一、自动测量技术的发展史;第一代自动测试系统特点：;2.第二代自动测试系统 （源于20世纪70年代末期）;采用IEEE488标准接口总线的第二代自动测试系统;3.第三代自动测试系统 （源于20世纪80年代）;第三代自动测试系统;二、自动测试系统;自动测试系统各部分作用： ;;2.自动测试系统的总线;(1) GPIB总线;GPIB标准接口总线系统结构与连接;系统功能的三要素：;GPIB接口消息和仪器消息;特点：  ①测试仪器模块化：采用插件式结构，各类器件插入以VME总线作为机箱主板总线的机箱内。; ②具有32位数据总线，数据传输速率高。 控制器做成插卡挂接在主板总线上进行总线上的各种活动的调度和控制，基本总线数据传输速率为40MB/s，远远高于其他测试系统总线的数据传输速率。 ③系统可靠性高，可维修性好。 用VXI总线组建的系统结构紧凑、体积小、重量轻，简化了连接和控制关系，有利于提高系统的可靠性和可维修性。 ; ④电磁兼容性好。 全部VXI总线集中在高质量、多层印制电路板内，保证了VXI总线系统的高精度及运行的稳定性和可靠性；频带宽，有从直流到微波的各种仪器模块。 ⑤通用性强，标准化程度高。 不仅硬件进行标准化，而且软件也进行标准化。软件的可维护性与可扩充性好，这也是VXI总线优于其他总线，得到迅速发展的一个重要因素。 ; ⑥适应性、灵活性强，兼容性好。 有B、C、D三种规格的机箱和A、B、C、D四种规格的模块供用户选择；支持8位、16位、24位和32位的数据传输。系统组建者可根据需要选择不同厂家、不同种类的器件进行组合，灵活方便地组建适应性极强的自动测试系统。为了充分利用资源，VXI总线开发了与其他总线系统连接和转换的模块，这使得VXI总线系统具有巨大的包容性，可与任何总线系统的仪器或系统联合工作。VXI系统是计算机控制下的一种自动测试系统。 ;HP75000 VXI仪器系统示意图; （3）PXI总线 PXI总线是美国国家仪器（NI）公司97年推出的测控仪器总线标准。 特点：PXI总线是PCI总线的增强与扩展，采用标准机架式结构，8个扩展槽（1个系统模块、7个仪器模块），通过PCI-PCI桥接器可扩展到256个扩展槽。数据传输速率高（32位总线：132 MB/S；64位总线，528MB/S）。;3.智能仪器（计算机进入仪器）;智能仪器基本结构：由硬件、软件两部分组成。硬件包括CPU、存储器、内部总线、各种I/O接口、通信接口、人机接口（键盘、开关、按钮、显示器）等。;4.个人仪器; 以计算机为核 心硬件平台，配备 信号采集、控制等 接口模块，由用户 设计、定义虚拟面 板，用软件编程来 实现测试功能，通过鼠标或键盘交互式操作完成相应测试任务的计算机仪器系统。;PC机＋仪器板卡＋虚拟仪器软件=虚拟仪器 虚拟仪器是电子测量技术与计算机技术紧密结合产生的一种新仪器模式。 ;（2）虚拟仪器工作原理;（3）虚拟仪器与传统仪器的区别 ;;与传统仪器相比，虚拟仪器有以下特点：  ①融合了计算机强大的硬件资源，是一种功能意义上而非物理意义上的仪器。 ②强调“软件就是仪器”的新概念，软件在仪器中充当了以往由硬件甚至整机实现的角色。 ③友好的图形化用户界面，可实现人机交互。 ④更新速度快，可维护性好。 ⑤采用模块化结构，系统具有良好的开放性和可扩展性。 ; （5）虚拟仪器的硬件构成 虚拟仪器的硬件平台由计算机和其I/O接口设备两部分组成。I/O接口设备主要执行信号的输入、数据采集、放大、模/数转换等任务。根据I/O接口设备总线类型的不同，虚拟仪器的构成方式主要有五种：PC-DAQ插卡式虚拟仪器系统、GPIB虚拟仪器测试系统、VXI总线虚拟仪器测试系统、串口总线虚拟仪器测试系统和PXI总线虚拟仪器测试系统。 ;虚拟仪器的硬件架构;虚拟仪器的一般结构 ;例：在PC计算机上挂接若干DAQ功能模块，配合相应的软件，就可以构成一台具有若干功能的PC仪器，如示波器、数字万用表、串行数据分析仪、动态信号分析仪、任意波形发生器等。配以执行机构可构成闭环控制系统。 ;（6）虚拟仪器的软件结构 硬件平台是虚拟仪器的基础，仪器用软件是其核心。虚拟仪器的软件主要包括仪器驱动程序、应用程序和软面板程序。 I/O接口仪器驱动程序的功能：完成特定外部硬件设备的扩展、驱动与通信。 应用软件包括实现虚拟面板功能的前面板软件程序、定义测试功能的流程图软件程序。 ;虚拟仪器流程图;（7）虚拟仪器软件的典型单元模块; （8）虚拟仪器应用软件开发环境 目前，市场上