电子测量基础课件第9章

第9章计算机测试技术

第9章计算机测试技术

9.1概述9.2智能仪器9.3自动测试系统9.4虚拟仪器9.5LabVIEW简介9.1概述9.1概述电子测量基础课件第9章计算机技术的进步为新型的测控仪器产生提供了现实基础。电子测量基础课件第9章主要表现在:（1）微处理器和DSP(digitalsignalprocessing)技术的快速进步以及其性能价格比不断上升大大改变了传统电子行业的设计思想和观念。电子测量基础课件第9章原来许多由硬件完成的功能今天能够依靠软件实现。电子测量基础课件第9章（2）面向对象技术、可视化程序开发语言在软件领域为更多易于使用、功能强大的软件开发提供了可能性。电子测量基础课件第9章传统的测控仪器越来越满足不了科技进步的要求。电子测量基础课件第9章主要表现在:（1）现代测控要求仪器不仅仅能单独测量到某个量，而更希望它们之间能够互相通信，实现信息共享，从而完成对被测系统的综合分析、评估，得出准确判断。电子测量基础课件第9章传统仪器在这方面显然存在严重不足，甚至根本不可能实现。电子测量基础课件第9章（2）对于复杂的被测系统，面对各个厂家的不同测试设备，使用者需要的知识很多。电子测量基础课件第9章这样的仪器不仅使用频率和利用率低，而且硬件存在冗余。电子测量基础课件第9章因此，以计算机或微处理器为核心，将检测技术、自动控制技术、通信技术、网络技术和电子信息等技术完美地融合在一起的现代计算机测试技术将逐渐变得现实。电子测量基础课件第9章其广泛应用对测控仪器将产生较为深远的影响，它将为电子测量技术注入新的活力。电子测量基础课件第9章20世纪70年代，随着微电子技术的发展和微处理器的普及，出现了以微处理器为基础的智能仪器。电子测量基础课件第9章20世纪70年代末期，利用GPIB通用接口总线将一台计算机和若干电子仪器连接在一起，组成自动测试系统。电子测量基础课件第9章20世纪80年代初期，又出现了以个人计算机为基础，用仪器电路板和扩展箱与个人计算机内部总线相连的个人仪器。电子测量基础课件第9章1986年美国国家仪器公司以LabVIEW为软件开发平台实现了虚拟仪器的概念。电子测量基础课件第9章9.2智能仪器电子测量基础课件第9章9.2.1智能仪器的定义

智能化测量仪器（简称智能仪器）是计算机技术与电子测量仪器相结合的产物，是指内部含有微处理器或微型计算机的电子仪器。9.2.1智能仪器的定义

它以微型计算机的软件、硬件为核心，对传统仪器进行重新设计，使仪器测量部分和微机部分互相融合。电子测量基础课件第9章它拥有对数据进行存储、运算、逻辑判断以及自动操作等功能，具有一定的类似人的智能特性或功能，因而被称为智能仪器。电子测量基础课件第9章目前，人们习惯把含微型计算机和GPIB接口的仪器称为智能仪器。电子测量基础课件第9章为了实现智能化的特性或功能，智能仪器一般都使用嵌入微处理器的系统芯片（SOC）或数字信号处理器（DSP）及专用电路（ASIC），仪器内部带有处理能力很强的智能软件。电子测量基础课件第9章但通常微处理器是为特定仪器完成特定测试任务而设计的，属于专用计算机，相应的测试软件也相对固定。电子测量基础课件第9章9.2.2智能仪器的特点智能仪器不再时简单的硬件实体，而是硬件与软件相结合。9.2.2智能仪器的特点微处理器通过键盘或遥控接口接收命令和信号，并用来控制仪器的运行，执行常规测量，对数据进行智能分析和处理，并对数字显示和传送。电子测量基础课件第9章软件在仪器的智能化程度的高低方面起着重要的作用。电子测量基础课件第9章智能仪器通常具有如下特点。电子测量基础课件第9章（1）简化了硬件结构电子测量基础课件第9章（2）增强了仪器功能电子测量基础课件第9章（3）提高了仪器的性能电子测量基础课件第9章（4）实现了自动测试

电子测量基础课件第9章(5)现代智能化仪器通常都具有很强的自检、自测试和自诊断功能，从而大大提高了仪器的可靠性，简化了仪器的维修工作。电子测量基础课件第9章9.2.3智能仪器的基本组成1．智能仪器的硬件组成智能仪器实际上是一个专用的微型计算机系统，它由硬件和软件两部分组成。9.2.3智能仪器的基本组成智能仪器的硬件部分主要包括CPU、存储器、总线BUS、各种I/O接口、输入/输出通道、仪器面板（键盘、开关、按钮、显示器）等，其基本组成如图9.1所示。电子测量基础课件第9章图9.1智能仪器的基本组成框图图9.1智能仪器的基本组成框图智能仪器以微处理器为核心，通过总线与输入通道、输出通道、仪器键盘和仪器内存相连。电子测量基础课件第9章微处理器接收来自键盘或GPIB接口的命令，解释并执行这些命令。电子测量基础课件第9章然后通过接口发出各种控制信息给测试电路，用来规定测试功能、启动测量任务、改变工作方式。电子测量基础课件第9章同时采用查询和中断等方式，了解测试电路的工作状态。电子测量基础课件第9章当测试电路完成一次测量后，微处理器读取测量数据，进行必要的数据加工、计算和变换处理。电子测量基础课件第9章最后输出至显示器、打印机和主控制器等设备。电子测量基础课件第9章2．智能仪器的软件组成智能仪器的测量工作是在软件的控制下进行的。电子测量基础课件第9章智能仪器的软件部分主要包括监控程序和接口管理程序两部分。电子测量基础课件第9章其中监控程序面向仪器面板和显示器，主要内容有：通过键盘操作输入并存储所设置的功能、操作方式与工作参数。电子测量基础课件第9章通过控制I/O接口电路进行数据采集，对仪器进行预定的设置。电子测量基础课件第9章对数据存储器所记录的数据和状态进行各种处理。电子测量基础课件第9章以数字、字符、图形等形式显示各种状态信息以及数据的处理结果。电子测量基础课件第9章接口管理程序主要面向通信接口，电子测量基础课件第9章其内容是接受并分析来自通信接口总线的各种有关功能、操作方式和工作参数的程控操作码。电子测量基础课件第9章并通过通信接口输出仪器的现行工作状态和测量数据的处理结果，以响应计算机的远程控制。电子测量基础课件第9章9.2.4智能仪器的一般测量过程

智能仪器的测量功能是由硬件和软件按一定的顺序共同完成的。9.2.4智能仪器的一般测量过程

下面以智能万用表为例来说明测量的一般步骤。电子测量基础课件第9章智能万用表可以实现对电压、电流和阻抗的测量，其测量功能的框图如图9.2所示。电子测量基础课件第9章其工作过程如下。电子测量基础课件第9章（1）仔细阅读仪器的使用说明，确定测试内容。电子测量基础课件第9章（2）通过键盘或遥控接口选择测试功能，如选择测量参数和量程。电子测量基础课件第9章（3）将被测信号通过输入断口接入测试电路。电子测量基础课件第9章（4）选择工作方式，运行测试程序，输出测试结果。电子测量基础课件第9章（5）对测量结果进行数据处理并显示。电子测量基础课件第9章图9.2智能多用表的测量功能框图图9.2智能多用表的测量功能框图9.3自动测试系统电子测量基础课件第9章9.3.1自动测试系统的基本概念

1．人工测试系统和自动测试系统一台仪器不论它的智能化多高，其测量功能的增加总是有一定限度的。9.3.1自动测试系统的基本概念

为此往往根据某些特定测试任务，把一系列各种相关的测量仪器有机的组成一个系统。电子测量基础课件第9章如果这个系统由人工操作进行测试，那么这个系统就称为入工测试系统。电子测量基础课件第9章如果这个系统是在计算机控制下进行测试，这就形成了自动测试系统。电子测量基础课件第9章2．自动测试系统的基本组成自动测试系统一般由五部分组成。电子测量基础课件第9章（1）控制器，主要是计算机，如小型机、个入计算机、微处理机、单片机等，是系统的指挥、控制中心。电子测量基础课件第9章（2）程控仪器、设备，包括各种程控仪器、激励源、程控开关、程控伺服系统、执行元件，以及显示、打印、存储记录等器件，能完成一定的具体的测试、控制任务。电子测量基础课件第9章（3）总线与接口，是连接控制器与各程控仪器、设备的通路。完成消息、命令、数据的传输与交换，包括机械接插件、插槽、电缆等。电子测量基础课件第9章（4）测试软件，为了完成系统测试任务而编制的各种应用软件。电子测量基础课件第9章例如，测试主程序、驱动程序、I／O软件等。电子测量基础课件第9章（5）被测对象，随测试任务不同，被测对象往往是千差万别的，由操作人员采用非标准方式通过电缆，接插件、开关等与程控仪器和设备相连。电子测量基础课件第9章3．自动测试系统的特点（1）测量速度快。电子测量基础课件第9章（2）功能多。电子测量基础课件第9章（3）测量分辨率高、误差小。电子测量基础课件第9章（4）测试结果和显示方式灵活。电子测量基础课件第9章（5）具有分析、判断和处理能力。电子测量基础课件第9章（6）具有自校、自检、自诊断和自修复能力。电子测量基础课件第9章（7）操作方便。电子测量基础课件第9章9.3.2自动测试系统的发展趋势

自动测试系统是将检测技术与计算机技术和通信技术有机地结合在一起的产物。9.3.2自动测试系统的发展趋势

自二十世纪50年代初期到现在，它的发发展大体经历了三个阶段。电子测量基础课件第9章1．第一代总装阶段早期的自动测试系统多为专用系统，主要是针对某项具体测试任务，将几种不同的输入和输出电路的几种可程控仪器总装在一起形成一个组装系统。电子测量基础课件第9章2．第二代接口标准化阶段20世纪70年代，随着标准化的通用接口总线的出现，采用通用接口总线的第二代自动测试系统产生了。电子测量基础课件第9章在这种系统中，所有设备都采用标准化的接口和总线按积木的形式连接起来。电子测量基础课件第9章最常用的接口总线为GPIB和VXI总线。电子测量基础课件第9章3．第三代基于PC仪器（personalComputer--basedinstrument）阶段虚拟仪器是计算机技术介入仪器领域所形成的一种新型的、富有生命力的仪器种类，在虚拟仪器中计算机处于核心地位。电子测量基础课件第9章计算机软件技术和测试系统更紧密地结合成了一个有机整体，仪器的结构概念和设计观点等都发生了突破性的变化。电子测量基础课件第9章从构成上来说，虚拟仪器就是利用现有的计算机，配上相应的硬件和专用软件，形成既有普通仪器的基本功能，又有一般仪器所没有的特殊功能的高档低价的新型仪器。电子测量基础课件第9章在使用上来说，虚拟仪器利用PC计算机强大的图形环境，建立界面友好的虚拟仪器面板(也即软面板)。电子测量基础课件第9章操作人员通过友好的图形界面及图形化编程语言控制仪器运行，完成对被测试量的采集、分析、判断、显示、存储及数据生成。电子测量基础课件第9章自动测试系统的发展趋势是虚拟仪器系统。电子测量基础课件第9章9.3.3自动测试系统的分类

自动测试系统有几种不同的分类方法，这里所介绍的是根据系统所使用的接口和总线的不同进行分类。9.3.3自动测试系统的分类

按这种分类方法可把自动测试系统分为：RS-232C系统、HP-IL系统、CAMAC系统、计算机通用总线联成的系统、GPIB系统等。电子测量基础课件第9章1．RS－232系统RS－232C接口是美国电子工业协会（EIA）提供的一种通信接口。电子测量基础课件第9章它是用于数据终端设备（DTE）与数据通信设备（DCE）之问的串行接口。电子测量基础课件第9章2．HP－IL系统HP-IL是HP公司为便携式仪器组成系统而设什的一种低功耗低成本的接口标准。电子测量基础课件第9章该系统由计算机、数字电压表、打印机和盒式磁带机四台仪器组成，每台仪器配置一个HP-IL接口。电子测量基础课件第9章每个接口有一个输入端和一个输出端，每个输出端只驱动一个输入端，形成环形双线链式联接方式。电子测量基础课件第9章3．由计算机通用总线组成的系统个人仪器系统就是以个人计算机为基础，通过计算机总线连接各功能模块所组成的系统。电子测量基础课件第9章各种功能的插入组件（也称模块），可以直接插入计算机内部的扩展槽中，也可以插在外部的扩展箱中。电子测量基础课件第9章每块插件的功能有强有弱，它可以是一台带微处理机的仪器，也可以是一块接口板。电子测量基础课件第9章通过它将外部通道或仪器与本系统相接。电子测量基础课件第9章4．GPIB总线进入20世纪70年代，随着标准化的通用接口总线的出现，产生了采用通用接口总线的第二代自动测试系统。电子测量基础课件第9章在这种自动测试系统中，各设备都采用标准化的接口和总线按积木的形式连接起来。电子测量基础课件第9章系统中的各个控制设备，都配有标准化的接口，用统一的无源总线连接起来。电子测量基础课件第9章1972年美国惠普（HP）公司推出通用接口总线HPIB。电子测量基础课件第9章该通用接口后被美国电气与电子工程师学会（IEEE）及国际电工委员会（IEC）接收，并正式颁布了标准文件，称为GPIB（GeneralPurposeInterfaceBus）、IEEE－488或IEC－625。电子测量基础课件第9章国内一般称之为GPIB或IEEE－488。电子测量基础课件第9章GPIB是国际通用的仪器接口标准，目前生产的智能仪器几乎无一例外地都配有GPIB标准通用接口。电子测量基础课件第9章GPIB标准包括接口与总线两部分。电子测量基础课件第9章

接口部分是由各种逻辑电路组成，与各仪器装置安装在一起，用于对传送的信息进行发送、接受、编码和译码。电子测量基础课件第9章总线部分是一条无源的多芯电缆，用作传输各种消息。电子测量基础课件第9章将具有GPIB接口的仪器用GPIB总线连接起来就构成标准接口总线系统。电子测量基础课件第9章GPIB仪器之间的通信是通过接口系统发送仪器消息和接口消息来实现的。电子测量基础课件第9章仪器消息通常称为数据，其中包括该仪器的编程指令、测量结果、机器状态和数据文件等。电子测量基础课件第9章接口消息通常称为命令，执行诸如总线初始化、对仪器寻址、将仪器设置为远程方式或本地方式等操作。电子测量基础课件第9章接口消息和仪器消息的传递如图9.3所示。电子测量基础课件第9章图9.3GBIP接口消息和仪器消息图9.3GBIP接口消息和仪器消息5．VXI总线VXI总线是1987年由HP等五家公司共同制订的、能使商用测试仪器界和军用测试仪器界共同受益的、以32位微机或工作站为基础的、以卡式仪器为对象的智能仪器总线标准。5．VXI总线VXI总线把已经经过长期应用考验的VME总线进行扩展应用到仪器领域。电子测量基础课件第9章VXI总线规范的目标是定义一系列对所有厂商开放的、与现有工业标准兼容的、基于VME总线的模块化仪器标准，其特点为。电子测量基础课件第9章（1）通过使用统一的公共接口，降低系统集成时间的软件开发成本。电子测量基础课件第9章（2）使用专门的通信协议和更宽的数据通道，为测试系统提供更高的数据吞吐率。电子测量基础课件第9章（3）使VXI标准比机架堆叠式系统具有更小的体积。电子测量基础课件第9章（4）通过使用虚拟仪器原理能容易地扩展测试系统的功能。电子测量基础课件第9章（5）提供可用于军事模块化仪器的测试设备。电子测量基础课件第9章（6）使设备之间以更明确的方式通信。电子测量基础课件第9章（7）在该规范内定义实现多模块仪器系统的方法。电子测量基础课件第9章一个基本的VXI仪器系统可以有三种不同的配置方法。电子测量基础课件第9章（1）GPIB方式电子测量基础课件第9章（2）MXI（MultisystemExtensionInterface，多系统扩展接口）控制方式。电子测量基础课件第9章（3）嵌入式方案电子测量基础课件第9章比较以上三种VXI控制方案，GPIB控制方式适用于对总线控制的实时性要求不高，并需在系统中集成较多GPIB仪器的场合。电子测量基础课件第9章嵌入控制方式由于在系统的紧凑性、控制速率和电磁兼容方面具有优势，因而在性能要求较高和投资较大的场合，如航天、军用等应领域倍受青睐。电子测量基础课件第9章MXI控制方式具有较高的性能价格比，便于系统扩展和升级，适合于在各种实验室中实现科研系统以及对体积要求不高的场合使用。电子测量基础课件第9章9.4虚拟仪器电子测量基础课件第9章9.4.1概述

1．虚拟仪器的定义虚拟仪器(VirtualInstrumentation)是指通过应用程序将通用计算机与功能化模块硬件结合起来。9.4.1概述

用户可以通过友好的图形界面来操作这台计算机，就像在操作自己定义、自己设计的一台单个仪器一样。电子测量基础课件第9章从而完成对被测试量的采集、分析、判断、显示、数据存储等。电子测量基础课件第9章与传统仪器一样，它同样可以划分为数据采集、数据分析处理、显示结果三大功能块(如图9.4所示)。电子测量基础课件第9章虚拟仪器以透明方式把计算机资源和仪器硬件的测控能力相结合，实现仪器的功能运作。电子测量基础课件第9章图9.4虚拟仪器的内部功能划分图9.4虚拟仪器的内部功能划分应用程序将可选硬件(如GPIB、VXI、RS232、DAQ)和可重复使用源码库函数等软件结合起来实现模块间的通信、定时与触发，源码库函数为用户构造自己的虚拟仪器系统提供了基本的软件模块。电子测量基础课件第9章当用户的测试要求变化时，可以方便地由用户自己来增减硬软件模块，或重新配置现有系统以满足现有系统的测试要求。电子测量基础课件第9章所以，虚拟仪器是由用户自己定义、自由组合的计算机平台、硬件、软件以及完成系统功能所需附件。电子测量基础课件第9章而这在由供应商定义、功能固定、独立的传统仪器上是达不到的。电子测量基础课件第9章2．虚拟仪器的演变与发展电子测量仪器经历了由模拟仪器、带GPIB接口的智能化仪器到全部可编程虚拟仪器的发展历程，其中每次飞跃都是以计算机技术的进步为动力。电子测量基础课件第9章由于计算机技术特别是计算机总线标准的发展直接导致了虚拟仪器在PXI和VXI两个领域中得到了快速发展，它们成为未来仪器行业的两大主流产品。电子测量基础课件第9章给定计算机运算能力和必要的仪器硬件之后，构造和使用虚拟仪器的关键在于应用软件。电子测量基础课件第9章基于软件在虚拟仪器中的作用，美国国家仪器公司(NationalInstruments，简称NI)提出了“软件即仪器”(TheSoftwareistheinstrument)的口号，电子测量基础课件第9章而其LabVIEW也不能不被提及，它提供了虚拟仪器的图形编程环境。电子测量基础课件第9章在这个软件环境中提供的一种像数据流一样的编程模式，用户只需连接各个逻辑框即可构成程序。电子测量基础课件第9章它还以图形方式提供了大量的显示和分析程序库，利用软件平台可大大缩短虚拟仪器控制软件的开发时间，而且用户可以建立自己的措施方案。电子测量基础课件第9章大致说来，虚拟仪器发展至今，可以分为三个阶段。电子测量基础课件第9章第一阶段，利用计算机增强传统仪器的功能。电子测量基础课件第9章第二阶段，开放式的仪器构成。电子测量基础课件第9章第三阶段，虚拟仪器框架得到了广泛认同和采用。电子测量基础课件第9章软件领域面向对象技术把任何用户构建虚拟仪器需要知道的东西封装起来，虚拟仪器将成为一种主流技术。电子测量基础课件第9章几个虚拟仪器平台已经得到认可并逐渐成为虚拟仪器行业的标准工具。电子测量基础课件第9章用户可以把I/O接口软件当作独立的程序使用，设计自己的程序时可以自由选择语言和操作系统。电子测量基础课件第9章

ＮＩ公司开发的LabVIEW和LabWindows/CVI是两种比较好的开发环境，电子测量基础课件第9章他们把所有必要的硬件、软件组合成一个单一的开发环境，并带有高级的特定仪器驱动程序以及数据分析和显示的其它工具。电子测量基础课件第9章当然，这两者又各有侧重。电子测量基础课件第9章用户可以选择适合自己的环境，LabWindows/CVI更适合于那些习惯于Ｃ或BASIC进行程序设计的用户。电子测量基础课件第9章而LabVIEW则较适合于偏好图形化设计而不是传统的文本式编程的用户。电子测量基础课件第9章3．虚拟仪器的特点及发展趋势通过前面对虚拟仪器比较细致的讨论，我们对虚拟仪器有了一个比较清晰的概念。电子测量基础课件第9章那么，我们不妨再把虚拟仪器与传统仪器加以比较，看看各自的特点。电子测量基础课件第9章比较结果如表9.1所示。电子测量基础课件第9章传统仪器虚拟仪器关键是硬件关键是软件开发与维护的费用高开发与维护的费用低技术更新周期长技术更新周期短价格高价格低，并且可重用性与可配置性强厂商定义仪器功能用户定义功能系统封闭、固定系统开放、灵活，与计算机的进步同步不易与其他设备连接与其他设备极易相连表9.1传统仪器与虚拟仪器的比较传统仪器虚拟仪器关键是硬件关键是软件开发与维护的费用高开发与20世纪90年代，虚拟仪器技术开始向图形化开发平台的更高级硬件模块、I/O总线及驱动程序标准化、可用性强等方向发展。电子测量基础课件第9章当VXI即既插即用系统联盟成立以后，他们在虚拟仪器方面提出更新的目标。电子测量基础课件第9章（1）对I/O进一步标准化，使他们在任何特定的语言环境中的使用与硬件无关。电子测量基础课件第9章（2）对设备的驱动程序标准化，使用户在源代码级使用仪器功能。电子测量基础课件第9章（3）通过外观和感观一致在软面板上对系统进行操作，并且有公用的安装程序。电子测量基础课件第9章图形化编程平台的进一步发展与完善也是虚拟仪器技术发展的一个重要方向。电子测量基础课件第9章如何使用户进行少量的学习甚至不需要学习就可使用功能强大的虚拟仪器。电子测量基础课件第9章如何使用户简洁地构成虚拟仪器系统并完成复杂的测试内容。电子测量基础课件第9章如何帮助用户对测试结果进行分析和判断等等内容，都是虚拟仪器技术的努力方向。电子测量基础课件第9章随着技术的进步，在共同的标准下，使用不同厂家的模块化功能硬件和应用软件毫无障碍地构建自己的测试系统是完全可能的事，而用户需要做的可能只是运行几个程序。电子测量基础课件第9章4．虚拟仪器应用虚拟仪器系统已成为仪器领域的一个基本方法，是技术进步的必然结果。电子测量基础课件第9章今天，它的应用已经遍及各行各业。电子测量基础课件第9章很多测量工程师现在都在使用虚拟仪器，即用计算机控制一台GPIB或RS-232仪器，通过计算机屏幕上的图形化前面板操作仪器，这与操作一台物理的仪器没有区别。电子测量基础课件第9章计算机能够模仿远处的物理设备，整个过程给你一个感觉:你不在仪器旁边，却在远处虚拟地操作着这台仪器。电子测量基础课件第9章另外的一种情况是将一个图形化仪器前置面板放在计算机上，计算机连接着一块插入式数据采集卡和一个VXI功能模块，而不连接GPIB仪器。电子测量基础课件第9章计算机成了这个仪器系统的一个组件，计算机的前置面板操作成了唯一的操作仪器的方式。电子测量基础课件第9章

还有一种情况就是没有任何功能模块连接在计算机上。电子测量基础课件第9章虽然计算机上同样有前置软面板，计算机通过数据文件和网络得到数据，对它进行分析处理。电子测量基础课件第9章或者它不用外部的真实数据，而是计算机处理一些“自己”的数据对一个物理过程或某个项目进行仿真。电子测量基础课件第9章我国目前还基本处于传统仪器与计算机化仪器互相分离的状态。电子测量基础课件第9章世界各大相关的产品商家都在向中国这个巨大的市场进军。电子测量基础课件第9章9.4.2虚拟仪器系统的组成

和传统的仪器一样，虚拟仪器也由三部分组成：信号的调理与采集、数据的分析与处理和结果的输出及显示。9.4.2虚拟仪器系统的组成

虚拟仪器的基本框图如图9.5所示。电子测量基础课件第9章图9.5虚拟仪器构成的基本框图图9.5虚拟仪器构成的基本框图虚拟仪器的硬件构成有多种方案。电子测量基础课件第9章但是，目前较为常用的虚拟仪器系统是数据采集系统、GPIB仪器控制系统、VXI仪器系统以及他们三者之间的任意组合。电子测量基础课件第9章下面我们重点介绍一下这三种系统的构成方法。电子测量基础课件第9章1．数据采集系统构成方法一个典型的数据采集控制系统如图9.6所示，由四大部分组成。电子测量基础课件第9章图9.6典型数据采集控制系统框图图9.6典型数据采集控制系统框图一个好的数据采集不仅应该具备高的性能、高的可靠性，还应该提供高性能的驱动程序、简单易用的高层语言接口。电子测量基础课件第9章只有这样才能为用户快速建立高可靠的应用系统提供最大的方便。电子测量基础课件第9章2．GPIB仪器控制系统构成方法GPIB技术可以说是虚拟仪器技术发展的第一阶段。电子测量基础课件第9章一个典型的GPIB测量系统由一台PC机，一块GPIB接口板卡和若干台GPIB仪器通过标准GPIB电缆连接而成。电子测量基础课件第9章在标准情况下，一块GPIB接口板卡可带多达14台仪器，电缆长度可达20米。电子测量基础课件第9章通常这已经足够了。电子测量基础课件第9章利用GPIB扩展技术，一个GPIB自动测量测试系统的规模无论是仪器数量还是距离都可以进一步扩展。电子测量基础课件第9章3．VXI仪器控制系统构成方法VXI总线是一种高速计算机总线VME总线在仪器领域的扩展。电子测量基础课件第9章由于它的标准开放，结构紧凑，具有数据吞吐能力强，定时和同步精确，模块可重复利用，众多仪器厂商支持等优点，很快得到了广泛的应用。电子测量基础课件第9章在近十年时间内，随着VXI总线规范的不断完善和发展，VXI即插即用系统联盟的不懈努力，VXI系统的组建和使用越来越方便。电子测量基础课件第9章9.4.3虚拟仪器开发的软件平台

构造一个虚拟仪器系统，基本硬件确定以后，就可以通过不同的软件实现不同的功能。9.4.3虚拟仪器开发的软件平台

软件是虚拟仪器系统的关键。电子测量基础课件第9章在当今这个信息时代，提高软件编程效率的关键是采用面向对象的编程技术。电子测量基础课件第9章

NI公司推出LabVIEW和LabWindows/CVI，HP公司推出了VEE，Tektronix公司推出了Tek－TMS等软件开发平台。电子测量基础课件第9章为简化计算机编程，推动虚拟仪器技术的应用作出了贡献。电子测量基础课件第9章下面简单介绍一下NI公司的两个开发软件的特点。电子测量基础课件第9章1．LabVIEWLabVIEW是美国国家仪器公司(NationalInstruments)推出的图形化软件编程平台，电子测量基础课件第9章它是一种基于图形的程序设计语言Ｇ语言构成的，它可用来进行数据采集和控制、数据分析和数据表达。电子测量基础课件第9章它是一种结构化解释型开发平台。电子测量基础课件第9章LabVIEW的主要特点如下。电子测量基础课件第9章（1）LabVIEW使用“所见即所得”的可视化技术建立人机界面。电子测量基础课件第9章（2）LabVIEW使用图标表示功能模块，使用图标间的连线表示各功能模块间的数据传递。电子测量基础课件第9章（3）LabVIEW提供程序调试功能。电子测量基础课件第9章（4）LabVIEW提供了大量的函数库供用户直接调用。电子测量基础课件第9章（5）LabVIEW提供DLL库接口和CIN节点，使用户有能力在LabVIEW平台上使用其它软件平台编译的模块。电子测量基础课件第9章2．LabWindows/CVILabWindows/CVI是美国国家仪器公司所提供的另一套功能卓越的开发平台，电子测量基础课件第9章它以ANSIC为核心，将功能强大、使用灵活的Ｃ语言平台与用于数据采集、分析和表达的测控专业工具有机地结合起来。电子测量基础课件第9章其主要特点如下。电子测量基础课件第9章（1）LabWindows/CVI将源代码编辑、32位ANSIC编译、联接、调试及标准ANSIC库等集成在一个交互式开发环境中。电子测量基础课件第9章（2）LabWindows/CVI独有的人机交互界面编辑器，运用“所见即所得”的可视化交互技术，使人机界面的实现直观简便。电子测量基础课件第9章（3）LabWindows/CVI对每一个函数都提供了一个函数面板，用户可以在函数面板上交互式输入函数的各个参数。电子测量基础课件第9章（4）LabWindows/CVI针对测控领域的应用提供了功能强大、使用方便的库函数、ANSIC库函数、高级数据分析库函数、GPIB、数据采集、VXI、RS232硬件驱动函数库、DDE和TCP/IP网络函数库等。电子测量基础课件第9章（5）LabWindows/CVI提供变量显示窗口，以便观察程序变量和表达式的变化情况。电子测量基础课件第9章9.4.4用LabVIEW设计虚拟仪器的方法下面按步骤说明怎样进行图形化的程序设计。9.4.4用LabVIEW设计虚拟仪器的方法(1)建立方案：利用LabVIEW软件,可以构建虚拟仪器,而不是编写程序。电子测量基础课件第9章有了交互式控制的软件系统，用户可以很方便地建立其前面板接口。电子测量基础课件第9章为了实现具体的功能，用户利用向导把流程图组合在一起。电子测量基础课件第9章(2)建立前面板：从控制模块上选择你需要的对象,放在虚拟仪器的前面板上。电子测量基础课件第9章控制模板上的对象包括数字显示、表头、压力计、热敏计外壳、表、图片等。电子测量基础课件第9章当你的虚拟仪器完成以后，就能在虚拟仪器工作时利用前面板去控制整个系统，如移动滑动片、在图像中变向、从键盘输入等。电子测量基础课件第9章(3)构建图形化的流程图：对虚拟仪器进行程序设计，你不必担心很多传统程序设计所需的语法细节，而可自己构建流程图。电子测量基础课件第9章从功能模板上选择对象(用图标表示)，并用线将它们连接起来以便数据进行传递。电子测量基础课件第9章功能模块上的对象包括简单的数学运算、高级数据采集和分析方法、以及网络和文件输入输出操作。电子测量基础课件第9章(4)数据流程序设计：LabVIEW用一种精巧的数据流程序设计模式把用户从文本式语言的线形化方式构建程序的办法中解放出来。电子测量基础课件第9章因为在LabVIEW软件中程序的执行顺序由各方块中的数据流决定。电子测量基础课件第9章你也可以建立同步操作的流程图。电子测量基础课件第9章LabVIEW软件是一个多任务系统——具有多线程功能并运行多个虚拟仪器。电子测量基础课件第9章(5)模块化和层次：LabVIEW虚拟仪器实行模块化设计,因而任何虚拟仪器既能独立运行，又能被用作其他虚拟仪器的一部分。电子测量基础课件第9章你甚至可以创建你自己的虚拟仪器图标，因而你可以设计由虚拟仪器构成的多层系统，并可以改变它，同其他虚拟仪器交换和连接以满足你不断变化的应用需要。电子测量基础课件第9章(6)图形编辑器：在许多场合、程序运行速度都是很关键的。电子测量基础课件第9章LabVIEW软件是唯一的带有编辑器的图形化编程环境、你可以产生最优化的代码,其运行速度与编译Ｃ的速度相当。电子测量基础课件第9章利用内置的绘图器，你甚至能够对与时间很关键的代码部分进行分析和优化。电子测量基础课件第9章因而，你也不会因为图形化编程提高了效率而影响运行速度。电子测量基础课件第9章9.5LabVIEW简介电子测量基础课件第9章9.5.1LabVIEW是什么？

LabVIEW（LaboratoryVirtualinstrumentEngineering）是一种图形化的编程语言，9.5.1LabVIEW是什么？

它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。电子测量基础课件第9章LabVIEW集成了与满足GPIB、VXI、RS-232和RS-485协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。电子测量基础课件第9章它还内置了便于应用TCP/IP、ActiveX等软件标准的库函数。电子测量基础课件第9章这是一个功能强大且灵活的软件。电子测量基础课件第9章利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣。电子测量基础课件第9章利用LabVIEW，可产生独立运行的可执行文件，它是一个真正的32位编译器。电子测量基础课件第9章像许多重要的软件一样，LabVIEW提供了Windows、UNIX、Linux、Macintosh的多种版本。电子测量基础课件第9章9.5.2LabVIEW的运行机制

1.LabVIEW应用程序的构成所有的LabVIEW应用程序，即虚拟仪器（VI），它包括前面板（frontpanel）、流程图（blockdiagram）以及图标/连结器(icon/connector)三部分。9.5.2LabVIEW的运行机制

（1）前面板。电子测量基础课件第9章控制对象(输入)显示对象(输出)图9.7随机信号发生器的前面板控制对象(输入)显示对象图9.7随机信号发生器的前面板前面板是图形用户界面，也就是VI的虚拟仪器面板，电子测量基础课件第9章这一界面上有用户输入和显示输出两类对象，具体表现有开关、旋钮、图形以及其他控制（control）和显示对象（indicator）。电子测量基础课件第9章图9.7所示是一个随机信号发生和显示的简单VI是它的前面板，上面有一个显示对象，以曲线的方式显示了所产生的一系列随机数。电子测量基础课件第9章还有一个控制对象——开关，可以启动和停止工作。电子测量基础课件第9章显然，并非简单地画两个控件就可以运行，在前面板后还有一个与之配套的流程图。电子测量基础课件第9章（2）流程图流程图提供VI的图形化源程序。电子测量基础课件第9章在流程图中对VI编程，以控制和操纵定义在前面板上的输入和输出功能。电子测量基础课件第9章流程图中包括前面板上的控件的连线端子，还有一些前面板上没有，但编程必须有的东西，例如函数、结构和连线等。电子测量基础课件第9章图9.8是与图9.7对应的流程图。电子测量基础课件第9章函数：随机数发生器结构：循环与前面板控件对应的连线端子与前面板控件对应的连线端子图9.8随机信号发生器的流程图函数：随机数发生器结构：循环与前面板控件对应的连线端子与前面（3）图标/连接器VI具有层次化和结构化的特征。电子测量基础课件第9章一个VI可以作为子程序，这里称为子VI（subVI），被其他VI调用。电子测量基础课件第9章图标与连接器在这里相当于图形化的参数，详细情况稍后介绍。电子测量基础课件第9章2．LabVIEW的操作模板在LabVIEW的用户界面上，应特别注意它提供的操作模板，包括工具（Tools）模板、控制（Controls）模板和函数（Functions）模板。电子测量基础课件第9章这些模板集中反映了该软件的功能与特征。电子测量基础课件第9章下面我们来大致浏览一下。电子测量基础课件第9章1）工具模板（ToolsPalette）该模板提供了各种用于创建、修改和调试VI程序的工具。电子测量基础课件第9章如果该模板没有出现，则可以在Windows菜单下选择ShowToolsPalette命令以显示该模板。电子测量基础课件第9章图标名称功能1OperateValue（操作值）用于操作前面板的控制和显示。使用它向数字或字符串控制中键入值时，工具会变成标签工具2Position/Size/Select（选择）用于选择、移动或改变对象的大小。当它用于改变对象的连框大小时，会变成相应形状。3EditText（编辑文本）用于输入标签文本或者创建自由标签。当创建自由标签时它会变成相应形状。4ConnectWire（连线）用于在流程图程序上连接对象。如果联机帮助的窗口被打开时，把该工具放在任一条连线上，就会显示相应的数据类型。工具图标有如下几种：图标名称功能1OperateValue用于5ObjectShortcutMenu（对象菜单）用鼠标左键可以弹出对象的弹出式菜单。6ScrollWindows（窗口漫游）使用该工具就可以不需要使用滚动条而在窗口中漫游。7Set/ClearBreakpoint（断点设置／清除）使用该工具在VI的流程图对象上设置断点。8ProbeData（数据探针）可在框图程序内的数据流线上设置探针。通过控针窗口来观察该数据流线上的数据变化状况。9GetColor（颜色提取）使用该工具来提取颜色用于编辑其他的对象。10SetColor（颜色设置）用来给对象定义颜色。它也显示出对象的前景色和背景色。5ObjectShortcutMenu（对象菜单）用鼠标（2）控制模板（ControlPalette）注意：只有打开前面板时才能调用该模板该模板用来给前面板设置各种所需的输出显示对象和输入控制对象。电子测量基础课件第9章每个图标代表一类子模板。如果控制模板不显示，可以用Windows菜单的ShowControlsPalette功能打开它，也可以在前面板的空白处，点击鼠标右键，以弹出控制模板。电子测量基础课件第9章控制模板包括如下所示的一些子模板。子模板中包括的对象，我们在功能中用文字简要介绍。电子测量基础课件第9章

图标子模板名称功能１Numeric（数值量）数值的控制和显示。包含数字式、指针式显示表盘及各种输入框。２Boolean（布尔量）逻辑数值的控制和显示。包含各种布尔开关、按钮以及指示灯等。３String&Path（字符串和路径）字符串和路径的控制和显示。４Array&Cluster（数组和簇）数组和簇的控制和显示。

图标子模板名称功能１Numeric（数值量５List&Table（列表和表格）列表和表格的控制和显示６Graph（图形显示）显示数据结果的趋势图和曲线图。７Ring&Enum（环与枚举）环与枚举的控制和显示。８I/O输入/输出功能。于操作OLE、ActiveX等功能。９Refnum参考数５List&Table列表和表格的控制和显示６Graph10DigilogControls（数字控制）数字控制11ClussicControls（经典控制）经典控制，指以前版本软件的面板图标。12Activex用于ActiveX等功能。13Decorations（装饰）用于给前面板进行装饰的各种图形对象。14SelectaControls（控制选择）调用存储在文件中的控制和显示的接口。15UserControls（用户控制）用户自定义的控制和显示。10DigilogControls（数字控制）数字控制11（3）功能模板(FunctionsPalette)注：只有打开了流程图程序窗口，才能出现功能模板。电子测量基础课件第9章功能模板是创建流程图程序的工具。该模板上的每一个顶层图标都表示一个子模板。电子测量基础课件第9章若功能模板不出现，则可以用Windows菜单下的ShowFunctionsPalette功能打开它，也可以在流程图程序窗口的空白处点击鼠标右键以弹出功能模板。电子测量基础课件第9章功能模板如右图所示，其子模块如下所示。（个别不常用的子模块未包含）图标子模板名称功能1Structure（结构）包括程序控制结构命令，例如循环控制等，以及全局变量和局部变量。2Numeric（数值运算）包括各种常用的数值运算，还包括数制转换、三角函数、对数、复数等运算，以及各种数值常数。3Boolean（布尔运算）包括各种逻辑运算符以及布尔常数。4String（字符串运算）包含各种字符串操作函数、数值与字符串之间的转换函数，以及字符(串)常数等。5Array（数组）包括数组运算函数、数组转换函数，以及常数数组等。功能模板如右图所示，其子模块如下所示。（个别不常用的子模块未6Cluster（簇）包括簇的处理函数，以及群常数等。这里的群相当于C语言中的结构。7Comparison（比较）包括各种比较运算函数，如大于、小于、等于。8Time&Dialog（时间和对话框）包括对话框窗口、时间和出错处理函数等。9FileI/O（文件输入/输出）包括处理文件输入/输出的程序和函数。10DataAcquisition（数据采集）包括数据采集硬件的驱动，以及信号调理所需的各种功能模块。6Cluster（簇）包括簇的处理函数，以及群常数等。这里的11Waveform（波形）各种波形处理工具12Analyze（分析）信号发生、时域及频域分析功能模块及数学工具。13InstrumentI/O（仪器输入/输出）包括GPIB(488、488.2)、串行、VXI仪器控制的程序和函数，以及VISA的操作功能函数。14Motion&Vision（运动与景像）15Mathematics（数学）包括统计、曲线拟合、公式框节点等功能模块，以及数值微分、积分等数值计算工具模块。11Waveform（波形）各种波形处理工具12Analyz16Communication（通讯）包括TCP、DDE、ActiveX和OLE等功能的处理模块。17ApplicationControl（应用控制）包括动态调用VI、标准可执行程序的功能函数。18Graphics&Sound（图形与声音）包括3D、OpenGL、声音播放等功能模块。包括调用动态连接库和CIN节点等功能的处理模块。19Tutorial（示教课程）包括LabVIEW示教程序。20ReportGeneration（文档生成）16Communication（通讯）包括TCP、DDE、A21Advanced（高级功能）22SelectaVI（选择子VI）

23UserLibrary（用户子VI库）21Advanced（高级功能）22SelectaVI（9.5.3虚拟仪器的设计实例

下面我们通过例子来说明如何创建一个VI。9.5.3虚拟仪器的设计实例

建立一个测量温度和容积的VI，其中须调用一个仿真测量温度和容积的传感器子VI。电子测量基础课件第9章步骤如下：1.选择File»New，打开一个新的前面板窗口。电子测量基础课件第9章2.从Controls»Numeric中选择Tank放到前面板中。电子测量基础课件第9章3.在标签文本框中输入“容积”，然后在前面板中的其他任何位置单击一下。电子测量基础课件第9章4.把容器显示对象的显示范围设置为0.0到1000.0。电子测量基础课件第9章a.使用文本编辑工具（TextEditTool），双击容器坐标的10.0标度，使它高亮显示。电子测量基础课件第9章b.在坐标中输入1000，再在前面板中的其他任何地方单击一下。电子测量基础课件第9章这时0.0到1000.0之间的增量将被自动显示。电子测量基础课件第9章5.在容器旁配数据显示。将鼠标移到容器上，点右键，在出现的快速菜单中选VisibleIterms»DigitalDisplay即可。电子测量基础课件第9章6.从Controls»Numeric中选择一个温度计，将它放到前面板中。电子测量基础课件第9章设置其标签为“温度”,显示范围为0到100，同时配数字显示。电子测量基础课件第9章可得到如下的前面板图。电子测量基础课件第9章图9.9前面板图图9.9前面板图7.Windows»ShowDiagram打开流程图窗口。电子测量基础课件第9章从功能模板中选择对象，将它们放到流程图上组成图9.10所示流程图（其中的标注是后加的）。电子测量基础课件第9章随机数发生器乘法函数数值常数进程监视器图9.109.7的流程图随机数发生器乘法函数数值常数进程图9.109.该流程图中新增的对象有两个乘法器、两个数值常数、一个随机数发生器、一个进程监视器，温度和容积对象是由前棉板的设置自动带出来的。电子测量基础课件第9章乘法器和随机数发生器由Functions»Numeric中拖出，尽管数值常数也可以这样得到，但是建议使用c中的方法更好些。电子测量基础课件第9章进程监视器（ProcessMonitor）不是一个函数。电子测量基础课件第9章而是以子VI的方式提供的，它存放在LabVIEW\Activity目录中。电子测量基础课件第9章调用它的方法是在Functions»SelectaVI下打开ProcessMonitor。电子测量基础课件第9章然后在流程图上点击一下，就可以出现它的图标。电子测量基础课件第9章注意：LabVIEW目录一般在ProgramFiles\NationalInstruments\目录下。电子测量基础课件第9章８.用连线工具节将各对象按规定连接。电子测量基础课件第9章a中的遗留问题创建数值常数对象的另一种方法是在连线时一起完成。电子测量基础课件第9章具体方法是：用连线工具在某个功能函数或VI的连线端子上单击鼠标右键，再从弹出的菜单中选择CreateConstant。电子测量基础课件第9章就可以创建一个具有正确的数据格式的数值常数对象。电子测量基础课件第9章９.选择File»Save,把该VI保存为LabVIEW\Activity目录中的Temp&Vol.vi。电子测量基础课件第9章在前面板中，单击Run（运行）按钮，运行该VI。电子测量基础课件第9章注意电压和温度的数值都显示在前面板中。电子测量基础课件第9章10.选择File»Close，关闭该VI。电子测量基础课件第9章第9章计算机测试技术

第9章计算机测试技术

9.1概述9.2智能仪器9.3自动测试系统9.4虚拟仪器9.5LabVIEW简介9.1概述9.1概述电子测量基础课件第9章计算机技术的进步为新型的测控仪器产生提供了现实基础。电子测量基础课件第9章主要表现在:（1）微处理器和DSP(digitalsignalprocessing)技术的快速进步以及其性能价格比不断上升大大改变了传统电子行业的设计思想和观念。电子测量基础课件第9章原来许多由硬件完成的功能今天能够依靠软件实现。电子测量基础课件第9章（2）面向对象技术、可视化程序开发语言在软件领域为更多易于使用、功能强大的软件开发提供了可能性。电子测量基础课件第9章传统的测控仪器越来越满足不了科技进步的要求。电子测量基础课件第9章主要表现在:（1）现代测控要求仪器不仅仅能单独测量到某个量，而更希望它们之间能够互相通信，实现信息共享，从而完成对被测系统的综合分析、评估，得出准确判断。电子测量基础课件第9章传统仪器在这方面显然存在严重不足，甚至根本不可能实现。电子测量基础课件第9章（2）对于复杂的被测系统，面对各个厂家的不同测试设备，使用者需要的知识很多。电子测量基础课件第9章这样的仪器不仅使用频率和利用率低，而且硬件存在冗余。电子测量基础课件第9章因此，以计算机或微处理器为核心，将检测技术、自动控制技术、通信技术、网络技术和电子信息等技术完美地融合在一起的现代计算机测试技术将逐渐变得现实。电子测量基础课件第9章其广泛应用对测控仪器将产生较为深远的影响，它将为电子测量技术注入新的活力。电子测量基础课件第9章20世纪70年代，随着微电子技术的发展和微处理器的普及，出现了以微处理器为基础的智能仪器。电子测量基础课件第9章20世纪70年代末期，利用GPIB通用接口总线将一台计算机和若干电子仪器连接在一起，组成自动测试系统。电子测量基础课件第9章20世纪80年代初期，又出现了以个人计算机为基础，用仪器电路板和扩展箱与个人计算机内部总线相连的个人仪器。电子测量基础课件第9章1986年美国国家仪器公司以LabVIEW为软件开发平台实现了虚拟仪器的概念。电子测量基础课件第9章9.2智能仪器电子测量基础课件第9章9.2.1智能仪器的定义

智能化测量仪器（简称智能仪器）是计算机技术与电子测量仪器相结合的产物，是指内部含有微处理器或微型计算机的电子仪器。9.2.1智能仪器的定义

它以微型计算机的软件、硬件为核心，对传统仪器进行重新设计，使仪器测量部分和微机部分互相融合。电子测量基础课件第9章它拥有对数据进行存储、运算、逻辑判断以及自动操作等功能，具有一定的类似人的智能特性或功能，因而被称为智能仪器。电子测量基础课件第9章目前，人们习惯把含微型计算机和GPIB接口的仪器称为智能仪器。电子测量基础课件第9章为了实现智能化的特性或功能，智能仪器一般都使用嵌入微处理器的系统芯片（SOC）或数字信号处理器（DSP）及专用电路（ASIC），仪器内部带有处理能力很强的智能软件。电子测量基础课件第9章但通常微处理器是为特定仪器完成特定测试任务而设计的，属于专用计算机，相应的测试软件也相对固定。电子测量基础课件第9章9.2.2智能仪器的特点智能仪器不再时简单的硬件实体，而是硬件与软件相结合。9.2.2智能仪器的特点微处理器通过键盘或遥控接口接收命令和信号，并用来控制仪器的运行，执行常规测量，对数据进行智能分析和处理，并对数字显示和传送。电子测量基础课件第9章软件在仪器的智能化程度的高低方面起着重要的作用。电子测量基础课件第9章智能仪器通常具有如下特点。电子测量基础课件第9章（1）简化了硬件结构电子测量基础课件第9章（2）增强了仪器功能电子测量基础课件第9章（3）提高了仪器的性能电子测量基础课件第9章（4）实现了自动测试

电子测量基础课件第9章(5)现代智能化仪器通常都具有很强的自检、自测试和自诊断功能，从而大大提高了仪器的可靠性，简化了仪器的维修工作。电子测量基础课件第9章9.2.3智能仪器的基本组成1．智能仪器的硬件组成智能仪器实际上是一个专用的微型计算机系统，它由硬件和软件两部分组成。9.2.3智能仪器的基本组成智能仪器的硬件部分主要包括CPU、存储器、总线BUS、各种I/O接口、输入/输出通道、仪器面板（键盘、开关、按钮、显示器）等，其基本组成如图9.1所示。电子测量基础课件第9章图9.1智能仪器的基本组成框图图9.1智能仪器的基本组成框图智能仪器以微处理器为核心，通过总线与输入通道、输出通道、仪器键盘和仪器内存相连。电子测量基础课件第9章微处理器接收来自键盘或GPIB接口的命令，解释并执行这些命令。电子测量基础课件第9章然后通过接口发出各种控制信息给测试电路，用来规定测试功能、启动测量任务、改变工作方式。电子测量基础课件第9章同时采用查询和中断等方式，了解测试电路的工作状态。电子测量基础课件第9章当测试电路完成一次测量后，微处理器读取测量数据，进行必要的数据加工、计算和变换处理。电子测量基础课件第9章最后输出至显示器、打印机和主控制器等设备。电子测量基础课件第9章2．智能仪器的软件组成智能仪器的测量工作是在软件的控制下进行的。电子测量基础课件第9章智能仪器的软件部分主要包括监控程序和接口管理程序两部分。电子测量基础课件第9章其中监控程序面向仪器面板和显示器，主要内容有：通过键盘操作输入并存储所设置的功能、操作方式与工作参数。电子测量基础课件第9章通过控制I/O接口电路进行数据采集，对仪器进行预定的设置。电子测量基础课件第9章对数据存储器所记录的数据和状态进行各种处理。电子测量基础课件第9章以数字、字符、图形等形式显示各种状态信息以及数据的处理结果。电子测量基础课件第9章接口管理程序主要面向通信接口，电子测量基础课件第9章其内容是接受并分析来自通信接口总线的各种有关功能、操作方式和工作参数的程控操作码。电子测量基础课件第9章并通过通信接口输出仪器的现行工作状态和测量数据的处理结果，以响应计算机的远程控制。电子测量基础课件第9章9.2.4智能仪器的一般测量过程

智能仪器的测量功能是由硬件和软件按一定的顺序共同完成的。9.2.4智能仪器的一般测量过程

下面以智能万用表为例来说明测量的一般步骤。电子测量基础课件第9章智能万用表可以实现对电压、电流和阻抗的测量，其测量功能的框图如图9.2所示。电子测量基础课件第9章其工作过程如下。电子测量基础课件第9章（1）仔细阅读仪器的使用说明，确定测试内容。电子测量基础课件第9章（2）通过键盘或遥控接口选择测试功能，如选择测量参数和量程。电子测量基础课件第9章（3）将被测信号通过输入断口接入测试电路。电子测量基础课件第9章（4）选择工作方式，运行测试程序，输出测试结果。电子测量基础课件第9章（5）对测量结果进行数据处理并显示。电子测量基础课件第9章图9.2智能多用表的测量功能框图图9.2智能多用表的测量功能框图9.3自动测试系统电子测量基础课件第9章9.3.1自动测试系统的基本概念

1．人工测试系统和自动测试系统一台仪器不论它的智能化多高，其测量功能的增加总是有一定限度的。9.3.1自动测试系统的基本概念

为此往往根据某些特定测试任务，把一系列各种相关的测量仪器有机的组成一个系统。电子测量基础课件第9章如果这个系统由人工操作进行测试，那么这个系统就称为入工测试系统。电子测量基础课件第9章如果这个系统是在计算机控制下进行测试，这就形成了自动测试系统。电子测量基础课件第9章2．自动测试系统的基本组成自动测试系统一般由五部分组成。电子测量基础课件第9章（1）控制器，主要是计算机，如小型机、个入计算机、微处理机、单片机等，是系统的指挥、控制中心。电子测量基础课件第9章（2）程控仪器、设备，包括各种程控仪器、激励源、程控开关、程控伺服系统、执行元件，以及显示、打印、存储记录等器件，能完成一定的具体的测试、控制任务。电子测量基础课件第9章（3）总线与接口，是连接控制器与各程控仪器、设备的通路。完成消息、命令、数据的传输与交换，包括机械接插件、插槽、电缆等。电子测量基础课件第9章（4）测试软件，为了完成系统测试任务而编制的各种应用软件。电子测量基础课件第9章例如，测试主程序、驱动程序、I／O软件等。电子测量基础课件第9章（5）被测对象，随测试任务不同，被测对象往往是千差万别的，由操作人员采用非标准方式通过电缆，接插件、开关等与程控仪器和设备相连。电子测量基础课件第9章3．自动测试系统的特点（1）测量速度快。电子测量基础课件第9章（2）功能多。电子测量基础课件第9章（3）测量分辨率高、误差小。电子测量基础课件第9章（4）测试结果和显示方式灵活。电子测量基础课件第9章（5）具有分析、判断和处理能力。电子测量基础课件第9章（6）具有自校、自检、自诊断和自修复能力。电子测量基础课件第9章（7）操作方便。电子测量基础课件第9章9.3.2自动测试系统的发展趋势

自动测试系统是将检测技术与计算机技术和通信技术有机地结合在一起的产物。9.3.2自动测试系统的发展趋势

自二十世纪50年代初期到现在，它的发发展大体经历了三个阶段。电子测量基础课件第9章1．第一代总装阶段早期的自动测试系统多为专用系统，主要是针对某项具体测试任务，将几种不同的输入和输出电路的几种可程控仪器总装在一起形成一个组装系统。电子测量基础课件第9章2．第二代接口标准化阶段20世纪70年代，随着标准化的通用接口总线的出现，采用通用接口总线的第二代自动测试系统产生了。电子测量基础课件第9章在这种系统中，所有设备都采用标准化的接口和总线按积木的形式连接起来。电子测量基础课件第9章最常用的接口总线为GPIB和VXI总线。电子测量基础课件第9章3．第三代基于PC仪器（personalComputer--basedinstrument）阶段虚拟仪器是计算机技术介入仪器领域所形成的一种新型的、富有生命力的仪器种类，在虚拟仪器中计算机处于核心地位。电子测量基础课件第9章计算机软件技术和测试系统更紧密地结合成了一个有机整体，仪器的结构概念和设计观点等都发生了突破性的变化。电子测量基础课件第9章从构成上来说，虚拟仪器就是利用现有的计算机，配上相应的硬件和专用软件，形成既有普通仪器的基本功能，又有一般仪器所没有的特殊功能的高档低价的新型仪器。电子测量基础课件第9章在使用上来说，虚拟仪器利用PC计算机强大的图形环境，建立界面友好的虚拟仪器面板(也即软面板)。电子测量基础课件第9章操作人员通过友好的图形界面及图形化编程语言控制仪器运行，完成对被测试量的采集、分析、判断、显示、存储及数据生成。电子测量基础课件第9章自动测试系统的发展趋势是虚拟仪器系统。电子测量基础课件第9章9.3.3自动测试系统的分类

自动测试系统有几种不同的分类方法，这里所介绍的是根据系统所使用的接口和总线的不同进行分类。9.3.3自动测试系统的分类

按这种分类方法可把自动测试系统分为：RS-232C系统、HP-IL系统、CAMAC系统、计算机通用总线联成的系统、GPIB系统等。电子测量基础课件第9章1．RS－232系统RS－232C接口是美国电子工业协会（EIA）提供的一种通信接口。电子测量基础课件第9章它是用于数据终端设备（DTE）与数据通信设备（DCE）之问的串行接口。电子测量基础课件第9章2．HP－IL系统HP-IL是HP公司为便携式仪器组成系统而设什的一种低功耗低成本的接口标准。电子测量基础课件第9章该系统由计算机、数字电压表、打印机和盒式磁带机四台仪器组成，每台仪器配置一个HP-IL接口。电子测量基础课件第9章每个接口有一个输入端和一个输出端，每个输出端只驱动一个输入端，形成环形双线链式联接方式。电子测量基础课件第9章3．由计算机通用总线组成的系统个人仪器系统就是以个人计算机为基础，通过计算机总线连接各功能模块所组成的系统。电子测量基础课件第9章各种功能的插入组件（也称模块），可以直接插入计算机内部的扩展槽中，也可以插在外部的扩展箱中。电子测量基础课件第9章每块插件的功能有强有弱，它可以是一台带微处理机的仪器，也可以是一块接口板。电子测量基础课件第9章通过它将外部通道或仪器与本系统相接。电子测量基础课件第9章4．GPIB总线进入20世纪70年代，随着标准化的通用接口总线的出现，产生了采用通用接口总线的第二代自动测试系统。电子测量基础课件第9章在这种自动测试系统中，各设备都采用标准化的接口和总线按积木的形式连接起来。电子测量基础课件第9章系统中的各个控制设备，都配有标准化的接口，用统一的无源总线连接起来。电子测量基础课件第9章1972年美国惠普（HP）公司推出通用接口总线HPIB。电子测量基础课件第9章该通用接口后被美国电气与电子工程师学会（IEEE）及国际电工委员会（IEC）接收，并正式颁布了标准文件，称为GPIB（GeneralPurposeInterfaceBus）、IEEE－488或IEC－625。电子测量基础课件第9章国内一般称之为GPIB或IEEE－488。电子测量基础课件第9章GPIB是国际通用的仪器接口标准，目前生产的智能仪器几乎无一例外地都配有GPIB标准通用接口。电子测量基础课件第9章GPIB标准包括接口与总线两部分。电子测量基础课件第9章

接口部分是由各种逻辑电路组成，与各仪器装置安装在一起，用于对传送的信息进行发送、接受、编码和译码。电子测量基础课件第9章总线部分是一条无源的多芯电缆，用作传输各种消息。电子测量基础课件第9章将具有GPIB接口的仪器用GPIB总线连接起来就构成标准接口总线系统。