测控系统通信与网络课件

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1、测控系统通信与网络主讲：武汉大学电子信息学院王泉德第一章绪论自动测量和控制系统(Computer AutomatedMeasurement And ControlSystem)(简称测控系统)是一门新兴技术，它是自动化控制技术、计算机科学、微电子技术和通信技术有机结合、综合发展的产物。测控系统包含的内容十分广泛，它包括各种数据采集和处理系统、自动测量系统、生产过程控制系统、导弹与卫星的检测及发射控制系统等，广泛应用与航空/航天、核科学研究、工厂自动化、实验室自动测量和控制、以及办公自动化、商业自动

2、化、家庭自动化等人类生活的各个领域。目前，计算机已经大量进入各个工业部门，承担着在生产过程的控制、监督和管理等任务，计算机可以实现复杂的数学分析计算，以便对生产过程实行更有效的控制。以计算机为中心构建的测控系统也称为计算机测控系统。在计算机测控系统中：操作人员可以通过显示终端对生产过程进行监督和操作，键盘和显示屏幕代替了庞大的控制仪表盘以及大量的开关和按纽，控制室已变的越来越小，只需很少人就能完成对生产过程进行监督和操纵的任务；管理人员和工程师可以通过计算机测控系统获取大量的有关生产装置工作状态的

3、信息和分析计算的结果，以便及时作出正确的决策，使生产装置更有效的发挥效能。测控系统与具体的对象和领域联系起来形成了不同的学科。测控系统的发展经历了从人工监测与控制、自动监测与控制到复杂智能监测与控制的演变历程。本教材所指的测控系统主要指用于工业、国防、环境、医学等领域的各种仪器仪表、自动测试系统、过程控制系统、集散型控制系统等。一、智能仪器和个人仪器把内部装有微计算机的仪器，或者把内部装有微计算机并可程控的仪器叫做智能仪器（IntelligentInstruments）,或称为灵巧仪器（Smart

4、Instruments）。在智能仪器中，微计算机的作用负责信号的处理、变换、计算、判断、诊断、以及仪器测量过程的协调等。从嵌入式技术的角度来看，微计算机系统为嵌入式系统，仪器为宿主系统。随着人工智能理论与技术的成熟，智能仪器正在向着具有知识的自学习、智能识别、智能判断的高级智能仪器发展。1982年后，出现了另一类与微计算机紧密结合的仪器，即个人仪器（PersonalInstruments）或个人计算机仪器（PCInstruments）。这种仪器和智能仪器的不同之处在于它是将与信号检测有关的硬件作成

5、计算机标准部件并置于个人计算机内。1、智能仪器的基本构成智能仪器主要包括微型计算机系统、测试功能或信号发生器、通用接口母线三个部分：（1）仪器中的键盘控制、输出显示是微型计算机系统的组成部分，与微型计算机系统的接口类似。（2）微处理器是整个智能仪器的核心（3）各种信号的传递通过总线进行。信号测试模块显示输出键盘控制微处理器GPIB接口微型计算机总线微型计算机系统被测信号GPIB总线2、个人仪器的基本构成（1）仪器插件直接插在个人计算机的总线扩展槽。该结构难于满足重载仪器对散热和电源的要求；（2）在

6、PC总线扩展的底板或外部插件箱中插上若干仪器卡，并配上可编程通用仪器接口GPIB和其他仪器连接，形成以PC扩展总线为核心的多功能仪器系统，解决了电源要求，同时避开了个人计算机的噪声干扰。软件个人计算机个人仪器插件PC总线总扩线展槽（1）PC总线仪器插件1软件个人计算机总线扩展槽仪器插件2仪器插件n通用接口电源GPIB总线扩展底板或外部插件箱…（2）（3）采用个人计算机和个人仪器互连的专用接口总线，如VXI、CAMAC、PXI总线等。个人计算机扩展槽GPIB接口接口板专用接口个人仪器模块电源软件PC

7、总线专用总线GPIB总线（3）随着计算机技术的发展，尤其是数字信号处理技术的进步，实现各种信号处理功能的软件算法精度越来越高，速度越来越快。在仪器的信号处理部分，用软件代替硬件，即：用算法代替电子线路，能够实现传统仪器的信号处理功能；同时，结果表达与仪器控制原本就是计算机的“长项”。这样，把传统仪器的后两部分（信号处理、结果表达与仪器控制）用计算机软件来实现，而不再采用硬件（电子线路）来实现，基于这种思想形成的仪器，就叫虚拟仪器。3、虚拟仪器所谓的虚拟仪器，就是在以通用计算机为核心的硬件平台上，由

8、用户设计定义，虚拟面板、测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。“虚拟”有两层含义：（1）虚拟的仪器面板（2）由软件实现仪器的测量功能（软件就是仪器）随着计算机网络技术的高速发展和应用的普及，基于网络技术的虚拟仪器已成为今天仪器领域发展的一个重要方向。目前，对网络化虚拟仪器还没有一个准确的概念，但普遍认为网络化虚拟仪器应该包含数据采集、数据分析和数据显示三部分，并称为：测量节点、测量分析服务器和测量浏览器。4、网络化虚拟仪器网络化虚拟仪器的基本构成（1）远距离测量系统：将一个