《现代电子测量技术》PPT课件

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1、第9章现代电子测量技术9.1智能仪器9.2虚拟仪器9.3自动测试系统本章小结9.1智能仪器9.1.1智能仪器的特点9.1.2智能仪器的基本组成与工作原理9.1.3S-100和STD总线9.1.4智能仪器的设计9.1.1智能仪器的特点①功能较多，应用极其广泛。②面板控制采用数量有限的单触点功能键和数字键输入各种数据及控制信息，按键还可以一键多用，甚至能通过一定的键序进行编程，从而使得仪器的使用非常方便，极其灵活而多样化。③面板显示可以采用各种数码显示器件。④常带有GPIB通用接口，有完善的远程输入/输出能力。⑤除了能通过接口电路接入自动测试系统中之外，仪器本身具备一定的自动化能力。⑥利用微处理

2、器执行精密的测量算法，从获得较高的性价比。9.1.2智能仪器的基本组成与工作原理1．智能仪器的基本工作原理（1）微机内藏式。它是将单片或多片的微机芯片与仪器有机地结合在一起而构成的测量仪器。微机芯片在其中起控制及数据处理等作用。图9-1所示为微机内藏式的结构框图。可见，MPU（微处理器）为仪器的核心，它通过总线及接口电路与输入/输出通道、仪器面板及仪器内存相连。EPROM及RAM组成的仪器内存保存仪器所用的监控程序、应用程序及数据。中断申请可使仪器能够灵活反应外部事件。仪器的输入信号要经过输入通道进行预处理后才能进入微机。输入通道包括放大器、抗干扰滤波器、多路转换器、采样/保持器、低通滤波器

3、等部分。仪器的数字输出可与CRT屏幕显示器相接，也可与外存储器、X-Y绘图仪或微型打印机相接以获得硬拷贝。外部通信接口用于沟通本仪器与外部系统。图9-1微机内藏式智能仪器工作原理框图（2）微机扩展式。它是以个人计算机（PC）为核心的应用扩展型测量仪器。由于PC的应用已十分普遍，其价格不断下降，因此从20世纪80年代起就开始给PC配上不同的模拟通道，让它能够符合测量仪器的要求，并把它取名为个人计算机仪器（PCI）。PCI的优点为使用灵活，应用范围广泛，可以使仪器方便地利用PC已有的各种功能，如可以用CRT显示测量结果，利用PC已有的硬盘、打印机及绘图仪等获取硬拷贝。更重要的是PC的数据处理功能

4、强，内存容量远大于微机内藏式，因而PCI可以用于复杂的、高性能的信息处理。此外，还可以充分利用PC本身已有的各种软件。图9-2所示为个人计算机仪器的原理框图。与PCI相匹配的模拟通道有两种类型，一种是插板式，即将所配用的模拟量输入通道以印刷板（PCB）的插板形式直接插入PC机箱内的空槽中，此法最方便。图9-2个人计算机仪器的原理框图插件箱式是将各种功能插件集中在一个专用的机箱中，机箱备有专用的电源，必要时也可有自己的微机控制器，这种结构适用于多通道、高速数据采集或一些特殊要求的仪器。随着硬件的完善，标准化插件不断增多，如果能够实现模块化组合，则组成PCI的硬件的工作量有可能减少，从计算机的角

5、度看，不同的测量仪器，其区别仅在于应用软件的不同。在研究个人计算机仪器的结构时，总要遇到总线问题。总线是微型计算机各种信息进行交换或传输时的公共通道。在总线中通道都是分类安排的，如果分类一致，而且在总线的机械结构的安排上也能相互协调，这使得个人计算机仪器之间的信息交换，以及部件的互换性及兼容性等具有较大的灵活性，使智能仪器的应用更加广泛。因此，在总线方面各种企业标准或国际标准正在不断发展，以适应多方面的需要。总线按其应用可分为外总线及内总线两大类。2．外总线外总线又称通信总线，它用于微型计算机仪器与外部系统之间的通信联系。RS-232C串行接口是微机系统中常用的外部总线标准接口，它以串行方式

6、传送信息，是用于数据通信设备（DCE）和数据终端设备（DTE）之间的串行接口总线。接口标准包括机械特性、功能特性和电气特性等内容。RS-232C串行接口总线的通信距离不大于15m；传送速率最大为20Kb/s；负逻辑关系（电平“1”：－15V～－5V；电平“0”：+5V～+15V）。由于TTL电平的“1”和“0”分别为3.4V和0.4V，因此采用RS-232C总线进行串行通信时需外接电平转换电路。在发送端用驱动器将TTL电平转换成RS-232C电平，在接收端用接收器将RS-232C电平再转换成TTL电平。3．内总线内总线又称为板间总线或系统总线，它是微机系统内部各印刷板插件之间的通信通道。从功

7、能上可分为数据总线、地址总线及控制总线三种，如图9-3所示。图9-3智能仪器内总线系统示意图9.1.3S-100和STD总线1．S-100总线S-100总线源于美国MITS公司所生产的Altair微型机中所用的总线。可适用于各种8位及16位微机，可以支持高达16Mb的存储器及64Kb的输入/输出端口，S-100总线共100条线，可分为9组。①16条数据线。即DI0～DI7和DO0～DO7。②24条地址线。即A