智能儀器設(shè)計(jì)ppt課件(參考版)
2025-05-07 01:35本頁(yè)面
【正文】 從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的角度看，自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)是一個(gè) 分布式多微機(jī)系統(tǒng) ，系統(tǒng)內(nèi)的各智能儀器在任務(wù)一級(jí)并行工作，它們各自具備完備的硬件和軟件，因而能相對(duì)獨(dú)立地工作，它們之間通過(guò)外部總線松散耦合，相互間也可通信。 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)具有極強(qiáng)的通用性和多功能性，對(duì)于不同的測(cè)試任務(wù)，只需增減或更換“掛”在它上面的儀器設(shè)備，編制相應(yīng)的測(cè)試軟件，而系統(tǒng)本身不變。 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、多臺(tái)可程控儀器以及 GPIB三者組成。 GPIB是國(guó)際電工協(xié)會(huì) (IEC)1978年正式推薦的一種標(biāo)準(zhǔn)儀用接口總線，已被世界各國(guó)普遍采納。 ? 一般都帶有 GPIB 等 標(biāo)準(zhǔn)儀器總線接口 。 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) ? 以 計(jì)算機(jī)為核心 的電子儀器。 ? PC機(jī)作為儀器系統(tǒng)的控制者，通過(guò)執(zhí)行測(cè)試軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量全過(guò)程的控制與測(cè)量結(jié)果的處理。 167。當(dāng)硬件確定后，用戶可以通過(guò)不同測(cè)試功能的軟件模塊（如數(shù)據(jù)分析、過(guò)程通訊以及圖形用戶界面等軟件）的組合實(shí)現(xiàn)不同的功能。 虛擬儀器 80年代后期 虛擬儀器 以 通用計(jì)算機(jī) 為基礎(chǔ)，加上特定的 硬件接口設(shè)備 和為實(shí)現(xiàn)特定功能而編制的 軟件 而形成的一種新型儀器。 ?舉例 微機(jī)內(nèi)嵌式智能儀器是智能儀器設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，本書(shū)著重介紹。 高級(jí)汽車(chē)的燃料噴射系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、音響部分、 ABS系統(tǒng)、衛(wèi)星定位系統(tǒng)、安全氣囊系統(tǒng)等多處都含有微機(jī) ?舉例： 微機(jī)內(nèi)嵌式基本結(jié)構(gòu) : 微機(jī)擴(kuò)展式 ： 將檢測(cè)功能擴(kuò)展到微機(jī)中，由 特定 的 硬件 模塊完成被測(cè) 輸入信號(hào)的采集，放大 ，以及 輸出信號(hào) 的 數(shù)模轉(zhuǎn)換 等功能，利用微機(jī)的硬件和軟件資源完成數(shù)據(jù)分析和顯示，給使用者的感覺(jué)首先是一個(gè)微機(jī)系統(tǒng)。 ? 微機(jī)內(nèi)嵌式 ? 微機(jī)擴(kuò)展式 微機(jī)內(nèi)嵌式 : 將微機(jī)作為核心部件嵌入到智能儀器中，儀器包含一個(gè)或多個(gè)微機(jī)，屬于嵌入式系統(tǒng)（ Embedded System）。個(gè)人計(jì)算機(jī)儀器 (PCI)或稱(chēng)微機(jī)卡式儀器。 智能儀器的層次與基本結(jié)構(gòu) 智能儀器四個(gè)層次 高級(jí) 人工智能 趨勢(shì) 系統(tǒng)辨識(shí)、模式識(shí)別 初級(jí)智能 計(jì)算機(jī)、信號(hào)處理 聰敏 電子、傳感、測(cè)量 兼容 聰敏儀器類(lèi) 初級(jí)智能儀器類(lèi) 模型化智能儀器類(lèi) 高級(jí)智能儀器類(lèi) 其結(jié)構(gòu)可有兩種基本類(lèi)型 : 將單片或多片的 微處理器與傳統(tǒng)儀器有機(jī)地結(jié)合 在一起形成的單機(jī)，其形態(tài)是儀器。但不是所有的智能儀器都必須具備上述所有功能，在設(shè)計(jì)具體的智能儀器時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要確定其功能。 5) 可程控操作能力 一般都配有 GPIB、 RS232C、 RS48 USB等標(biāo)準(zhǔn)通信接口 ，可以接收計(jì)算機(jī)的命令，使其具有可程控操作的功能，方便與 PC機(jī)和其他儀器一起組成用戶所需要的多種功能的 自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng) ，完成更復(fù)雜的測(cè)試任務(wù)。 4)友好的人機(jī)對(duì)話功能 使用鍵盤(pán)代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器中的切換開(kāi)關(guān)，操作人員通過(guò)鍵盤(pán)輸入命令，用對(duì)話方式選擇測(cè)量功能和設(shè)置參數(shù)。 3)數(shù)據(jù)分析和處理功能 采用了單片機(jī)或微控制器，使得許多原來(lái)用硬件邏輯電路難以解決或根本無(wú)法解決的問(wèn)題，可以用軟件非常靈活地加以解決。 自診斷 能檢測(cè)出故障的部位甚至故障的原因。比如：能 自動(dòng)補(bǔ)償環(huán)境溫度 、壓力等對(duì)被測(cè)量的影響，能補(bǔ)償輸入的非線性，并根據(jù)外部負(fù)載的變化自動(dòng)輸出與其匹配的信號(hào)等。 智能儀器的特點(diǎn) ? 測(cè) 量過(guò)程的軟件控制： CPU→ 軟件控制測(cè)量過(guò)程 “ 以 軟代硬 ” → 靈活性強(qiáng)、可靠性強(qiáng) ? 數(shù) 據(jù)處理 ： 數(shù) 字濾波、隨機(jī)誤差、系統(tǒng)誤差、非線性校準(zhǔn)等處理 → 改善測(cè)量的精確度 相 關(guān)、卷積、反卷積、幅度譜、相位譜、功率譜等信號(hào)分析 → 提供更多高質(zhì)量的信息 ? 多 功能化 ： 一機(jī)多用 1) 操作自動(dòng)化 儀器的 整個(gè)測(cè)量過(guò)程 如鍵盤(pán)掃描、量程選擇、開(kāi)關(guān)閉合、數(shù)據(jù)采集、傳輸與處理以及顯示打印等功能用 微控制器控制 ，實(shí)現(xiàn)了測(cè)量過(guò)程的自動(dòng)化。 構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試系統(tǒng)需考慮的問(wèn)題： ? 系統(tǒng)要具有 開(kāi)放性 和 互操作性 ； ? 系統(tǒng)的 實(shí)時(shí)性 和時(shí)間的確定性； ? 系統(tǒng)的 成本 盡可能低， 通用性 好； ? 基本功能單元必須是 智能化 的，帶有本地微理 器和存儲(chǔ)器，具有 網(wǎng)絡(luò)化接口 。 (7) 網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù) ? 組成系統(tǒng)的 基本功能單元 (PC儀器、網(wǎng)絡(luò)化測(cè)量?jī)x器、網(wǎng)絡(luò)化傳感器、網(wǎng)絡(luò)化測(cè)量模塊 )； ? 連接各基本功能單元的 通信網(wǎng)絡(luò) 。 （ 6） LabVIEW等圖形化軟件技術(shù) → 虛擬儀器 隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 、 通信技術(shù)的高速發(fā)展與廣泛應(yīng)用 ， 網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試技術(shù) 受到廣泛關(guān)注 ， 這必將對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的測(cè)試儀器和測(cè)試技術(shù)產(chǎn)生革命性變化 。 圖形化編程語(yǔ)言 建立的虛擬儀器面板 ， 完成對(duì)儀器的控制 、 數(shù)據(jù)采集 、 數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)顯示功能 。 軟件就是儀器 成為流行的說(shuō)法 。 FPGA／ CPLD適合于正向設(shè)計(jì) (從電路原理圖到芯片級(jí)的設(shè)計(jì) )，對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)也非常有利。 它大大加快了新產(chǎn)品的試制速度 ， 減少了庫(kù)存風(fēng)險(xiǎn)與設(shè)計(jì)錯(cuò)誤所帶來(lái)的危險(xiǎn) ， 從而提高了企業(yè)在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)能力和應(yīng)變能力 。 軟件包中不但有各種輸入工具和仿真工具 ， 而且還有版圖設(shè)計(jì)工具和編程器等全線產(chǎn)品 ， 電路設(shè)計(jì)人員在很短的時(shí)間內(nèi)就可完成電路的輸入 、 編譯 、 優(yōu)化 、 仿真 ， 直至最后芯片的制作 (物理版圖映射 )。 ? FPGA／ CPLD芯片和 EPROM(Flash存儲(chǔ)器 )配合使用
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