虚拟仪器技术1 概述.ppt

虚拟仪器技术Technique of Virtual Instruments 徐涛 课程内容 虚拟仪器的概念（2学时） 虚拟仪器编程语言LabVIEW （8学时） 虚拟仪器的数据采集 （6学时） 基于虚拟仪器的信号分析与处理（6学时） 基于LabVIEW的虚拟仪器设计实例（2学时） 虚拟仪器发展路线及研究方向 成绩评定（8407101-8407102） 平时成绩（出勤、课题表现、作业） 20% 实验30% 随堂测验50% 成绩评定（8407301） 平时成绩（出勤、课题表现、作业） 10% 实验10% 期末考试80% 主要内容 虚拟仪器的概念 虚拟仪器的发展阶段 虚拟仪器的组成（**） 虚拟仪器的特点（*） 虚拟仪器的设计与实现步骤（**） 虚拟仪器发展路线及研究方向 国内虚拟仪器研究现状 虚拟仪器的概念 仪器概念的转变 虚拟仪器的概念 虚拟仪器就是在通用计算机上加上一组软件和/或硬件，使用者在操作这台计算机时，就象是在操作一台他自己设计的专用电子仪器，可以方便灵活地完成对被测试量的采集、分析、判断、显示及数据存储等。 虚拟仪器的概念 在虚拟仪器系统中，硬件仅仅是为了解决信号的输入输出，软件才是整个仪器系统的关键，任何一个使用者都可以通过修改软件的方法，很方便地改变、增减仪器系统的功能与规模，所以有 “软件就是仪器” 的说法。 虚拟仪器的概念 虚拟仪器的“虚拟”含义： 虚拟仪器的面板是虚拟的器件（传统仪器面板的开关、按钮、显示器）。 虚拟仪器的测控功能由软件编程实现 虚拟仪器的发展阶段 第一阶段：基于计算机技术来提升传统仪器功能阶段（PC机+数据采集卡+开发软件） 第二阶段：内在标准统一阶段（硬件标准化、软件标准化） 第三阶段：虚拟仪器软件封装及组合阶段 虚拟仪器的组成 硬件平台 计算机：PC机、工作站； I/O接口设备：PC-DAQ、GPIB仪器、串口仪器、VXI模块、PXI模块。 软件平台 专用工具：LabVIEW、VEE。 虚拟仪器的设计与实现步骤 虚拟仪器的设计与实现步骤 虚拟仪器的设计与实现步骤 PC–DAQ系统：是以数据采集板、信号调理电路和计算机为仪器硬件平台组成的插卡式虚拟仪器系统。采用PCI或ISA计算机本身的总线。 GPIB/VXI/PXI/串口系统：以GPIB/VXI /PXI/Serial 标准总线仪器与计算机为仪器硬件平台组成的虚拟仪器测试系统。 ISA总线 工业标准结构总线(Industrial Standard Architecture - ISA)，1984年，实际上属于PC总线。 8/16位的非同步数据总线，工作频率8MHz，数据传输率为1Mbps(8位)或2Mbps(16位)。 虽未被标准化组织正式定为标准，但在测试领域内以PC为基础的数据采集应用中长期占据着主导地位。 ISA总线虽然扩展了对微处理器的支持能力，但仍存在许多不足之处，如I/O扩展能力差，边缘式印制插头(座)接触不良，耐振动、冲击能力差，对温湿度比较敏感而不适应工业现场工作等，在速度上已成为系统的瓶颈，已逐渐被PCI、CompactPCI总线所取代。 VXI总线 ?VXI (VMEbus eXtension for Instrumentation)总线是VME计算机总线在仪器领域中的扩展，由HP等公司于1987年提出，1992年成为IEEE1155标准。 在该系统中围绕机械、电气、控制方式、通信协议、电磁兼容、软面板、驱动程序、I/O控制乃至机箱、印制电路板的VXI总线产品相互兼容。 VXI系统综合了计算机技术、GPIB技术、PC仪器技术、接口技术、VME总线和模块化结构技术的成果，VXI 2.0版本提供了64位扩展能力，数据传输率最高可达80Mbps。 VXI系统最多可包含256个器件(装置)，可组成一个或多个子系统，每个子系统最多可包含13个插入式模块，适用于组建大、中规模自动测量系统以及对速度、精度要求高的场合。 VXI总线支持即插即用、人机界面良好、资源利用率高、容易实现系统集成，大大地缩短了研制周期，且便于升级和扩展。不足的是VXI系统的成本相对较高。 PCI、CompactPCI及PXI总线 PCI (Peripheral Component Interconnect ，外围设备互连总线) 规定了微型机上的处理器 /存储器与外围控制部件、外围卡之间的互连机构的协议、电气、机械以及配置空间规范，是地址、数据多路复用的高性能32 位或64 位同步总线。 Intel公司1993年提出，很快成为PC行业新的标准。 最高工作频率33MHz，数据传输率为132Mbps(32位)和264Mbps(64位)，很好地解决了ISA总线的瓶颈问题。 真正的即插即用(PnP)功能，大大提高了系统的数据采