智能仪器新发展课件

VirtualInstrumentation--ComputerBasedInstruments主讲人：林君虚拟仪器VirtualInstrumentation--主讲人：林1主要内容从智能仪器到虚拟仪器虚拟仪器的特点虚拟仪器的体系虚拟仪器的硬件虚拟仪器的软件虚拟仪器的应用主要内容从智能仪器到虚拟仪器2一、从智能仪器到虚拟仪器一、从智能仪器到虚拟仪器3仪器的发展历史VXIChassisDAQBoardswithRTSIFullyProgrammableSystemGUIIEEE488RackandStackSystemAnalogInstrumentationVirtualInstrumentation仪器的发展历史VXIChassisDAQBoardsFu4微处理器MPU程序存储器（ROM）数据存储器（ROM）I/O接口键盘显示接口标准仪用通信接口A/D转换器D/A转换器键盘显示外部仪用标准总线信号调理模拟执行器通信接口人机接口模拟量输入输出被测量

智能仪器的基本结构微处理器程序存储器数据存储器I/O接口键盘显示接口标5ISA/PCI插卡式仪器RS232/485串行通信仪器打印口并行通信仪器GPIB/VXI/PXI总线仪器

计算机USB串行通信仪器测控对象INTERNET基于计算机的仪器系统

ISA/PCIRS232/485打印口GPIB/U6虚拟仪器概念最早是由美国国家仪器公司（NationalInstrument）在1986年提出的，但其雏形可以追溯到1981年由美国西北仪器系统公司推出的AppleII为基础的数字存储示波器。这种仪器和个人计算机的概念相适应，当时被称为个人仪器。（PersonalInstrument）。虚拟仪器概念的提出

1986年，NI公司推出了图形化的虚拟仪器编程环境LabVIEW，标志着虚拟仪器软件设计平台基本成型，虚拟仪器从概念构思变为工程师可实现的具体对象。虚拟仪器概念最早是由美国国家仪器公司（Nationa7VI定义虚拟仪器(VI-VirtualInstrumentation)是指通过应用程序将通用计算机与功能化硬件结合起来，用户可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，从而完成对被测试量的采集、分析、判断、显示、数据存储等。与传统仪器一样，如果忽略它的跨网络的位置透明性，它同样划分为数据采集、数据分析处理、显示结果三大功能模块。插入式DAQ卡VXI仪器GPIB仪器RS232信号处理统计数字滤波分析网络传输文件I/O硬复制图形用户接口虚拟仪器功能模块划分VI定义虚拟仪器(VI-VirtualInstru8二、虚拟仪器的特点二、虚拟仪器的特点9仪器=A/D+CPU+软件TheSoftwareIsInstruments传统仪器虚拟仪器关键是硬件关键是软件开发与维护费用高开发与维护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仪器功能系统封闭、固定系统开放、灵活，与计算机的进步同不易与其他设备连接容易与其他设备连接

VI与传统仪器的比较仪器=A/D+CPU+软件传统仪器虚拟仪器10虚拟仪器的优势：丰富和增强了传统仪器的功能。虚拟仪器将信号分析、显示、存储、打印和其他管理集中交由计算机来处理。仪器由用户自己定义。开放的工业标准。虚拟仪器硬件和软件都制定了开放的工业标准，使资源的可重复利用率提高，功能易于扩展，管理规范，生产、维护和开发费用降低。便于构成复杂的测试系统。可通过网络构成复杂的分布式测试系统，进行远程测试、监控、和诊断。可节约仪器购买和维护费用。虚拟仪器的优势：丰富和增强了传统仪器的功能。虚拟仪器将信号分11三、虚拟仪器的体系三、虚拟仪器的体系12智能仪器新发展13虚拟仪器典型的体系结构虚拟仪器典型的体系结构14虚拟仪器的分类

按接口总线类型不同划分数据采集卡式DAQRS232/RS485虚拟仪器并行接口虚拟仪器USB虚拟仪器GPIB虚拟仪器VXI虚拟仪器PXI虚拟仪器IEEE1394接口虚拟仪器虚拟仪器的分类数据采集卡式DAQGPIB虚拟15四、虚拟仪器的硬件四、虚拟仪器的硬件16智能仪器新发展17自行研制的基于USB总线的数据采集卡自行研制的Seed-2000PCI总线数据采集卡自行研制的基于USB总线的数据采集卡自行研制的Seed-2018自行研制的基于USB的信号发生卡及LCR测试仪自行研制的嵌入式TCP/IP模块自行研制的基于USB的信号发生卡及LCR测试仪自行研制的嵌入19NI的PCI-GPIB卡操作系统：DOS,Windows2000/9x/NT最大I/0速度：1.5Mbytes/s（IEEE488.1)

7.7Mbytes/s(HS488)尺寸：133x107mmNI的PCI-GPIB卡操作系统：DOS,Windows220GPIB产品示例屏蔽的24芯GPIBcable及定义GPIB产品示例屏蔽的24芯GPIBcable及定义21NI的DAQ及VXI产品示例NI的DAQ及VXI产品示例22PXI产品PXI产品23MXIGPIBVXIorVMEStand-aloneInstrumentPXISystemModulesModulesCompactPCIPXIModulesLinktoOtherStandardsMXI-3MXIGPIBVXIorVMEStand-alonePX24五、虚拟仪器的软件五、虚拟仪器的软件25用LabVIEW开发的虚拟仪器的软面板示例用LabVIEW开发的虚拟仪器的软面板示例26虚拟数字示波器的软面板虚拟数字示波器的软面板27虚拟仪器软件分层结构虚拟仪器软件分层结构28软件平台LabVIEW美国的NI（NationalInstrument）公司开发。LabScene吉林大学智能仪器与测控技术研究所研制开发。其他：LabWindows，VEE等

软件平台LabVIEW29基于图形的程序每一个前面板都有一个框图程序与之相对应，它用G语言编写，由节点(Node)、端口和数据连线(Wire)组成。节点：类似硬件中的芯片，执行某些功能的单元，它有四类：功能函数、结构、代码及文本接口节点(CIN)、子VI(SubVI)。端口：类似硬件中的管脚，是数据在前后面板、节点之间传递的通道。有两类端口：控制和指示端口、节点端口。数据连线：它是数据端口之间的数据通道，在线中数据是单向树状流动。基于图形的程序每一个前面板都有一个框图程序与之相对应30智能仪器新发展31智能仪器新发展32六、虚拟仪器的应用六、虚拟仪器的应用33虚拟仪器技术应用领域航空航天教学核工业军工通信测试铁道…….虚拟仪器技术应用领域航空34虚拟仪器的实际应用/china虚拟仪器的实际应用/china35教学实验（LabVIEW）——虚拟调制解调器教学实验（LabVIEW）——虚拟调制解调器36教学实验（LabScene）——波形分析教学实验（LabScene）——波形分析37数据采集（LabScene）——基于USB的硬件卡数据采集（LabScene）——基于USB的硬件卡38工业监测工业监测39实验室应用实验室应用40远程地质灾害监测研究：网络化仪器的应用示例远程地质灾害监测研究：网络化仪器的应用示例41Thankyouforyourattention!Thankyouforyour42VirtualInstrumentation--ComputerBasedInstruments主讲人：林君虚拟仪器VirtualInstrumentation--主讲人：林43主要内容从智能仪器到虚拟仪器虚拟仪器的特点虚拟仪器的体系虚拟仪器的硬件虚拟仪器的软件虚拟仪器的应用主要内容从智能仪器到虚拟仪器44一、从智能仪器到虚拟仪器一、从智能仪器到虚拟仪器45仪器的发展历史VXIChassisDAQBoardswithRTSIFullyProgrammableSystemGUIIEEE488RackandStackSystemAnalogInstrumentationVirtualInstrumentation仪器的发展历史VXIChassisDAQBoardsFu46微处理器MPU程序存储器（ROM）数据存储器（ROM）I/O接口键盘显示接口标准仪用通信接口A/D转换器D/A转换器键盘显示外部仪用标准总线信号调理模拟执行器通信接口人机接口模拟量输入输出被测量

智能仪器的基本结构微处理器程序存储器数据存储器I/O接口键盘显示接口标47ISA/PCI插卡式仪器RS232/485串行通信仪器打印口并行通信仪器GPIB/VXI/PXI总线仪器

计算机USB串行通信仪器测控对象INTERNET基于计算机的仪器系统

ISA/PCIRS232/485打印口GPIB/U48虚拟仪器概念最早是由美国国家仪器公司（NationalInstrument）在1986年提出的，但其雏形可以追溯到1981年由美国西北仪器系统公司推出的AppleII为基础的数字存储示波器。这种仪器和个人计算机的概念相适应，当时被称为个人仪器。（PersonalInstrument）。虚拟仪器概念的提出

1986年，NI公司推出了图形化的虚拟仪器编程环境LabVIEW，标志着虚拟仪器软件设计平台基本成型，虚拟仪器从概念构思变为工程师可实现的具体对象。虚拟仪器概念最早是由美国国家仪器公司（Nationa49VI定义虚拟仪器(VI-VirtualInstrumentation)是指通过应用程序将通用计算机与功能化硬件结合起来，用户可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，从而完成对被测试量的采集、分析、判断、显示、数据存储等。与传统仪器一样，如果忽略它的跨网络的位置透明性，它同样划分为数据采集、数据分析处理、显示结果三大功能模块。插入式DAQ卡VXI仪器GPIB仪器RS232信号处理统计数字滤波分析网络传输文件I/O硬复制图形用户接口虚拟仪器功能模块划分VI定义虚拟仪器(VI-VirtualInstru50二、虚拟仪器的特点二、虚拟仪器的特点51仪器=A/D+CPU+软件TheSoftwareIsInstruments传统仪器虚拟仪器关键是硬件关键是软件开发与维护费用高开发与维护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仪器功能系统封闭、固定系统开放、灵活，与计算机的进步同不易与其他设备连接容易与其他设备连接

VI与传统仪器的比较仪器=A/D+CPU+软件传统仪器虚拟仪器52虚拟仪器的优势：丰富和增强了传统仪器的功能。虚拟仪器将信号分析、显示、存储、打印和其他管理集中交由计算机来处理。仪器由用户自己定义。开放的工业标准。虚拟仪器硬件和软件都制定了开放的工业标准，使资源的可重复利用率提高，功能易于扩展，管理规范，生产、维护和开发费用降低。便于构成复杂的测试系统。可通过网络构成复杂的分布式测试系统，进行远程测试、监控、和诊断。可节约仪器购买和维护费用。虚拟仪器的优势：丰富和增强了传统仪器的功能。虚拟仪器将信号分53三、虚拟仪器的体系三、虚拟仪器的体系54智能仪器新发展55虚拟仪器典型的体系结构虚拟仪器典型的体系结构56虚拟仪器的分类

按接口总线类型不同划分数据采集卡式DAQRS232/RS485虚拟仪器并行接口虚拟仪器USB虚拟仪器GPIB虚拟仪器VXI虚拟仪器PXI虚拟仪器IEEE1394接口虚拟仪器虚拟仪器的分类数据采集卡式DAQGPIB虚拟57四、虚拟仪器的硬件四、虚拟仪器的硬件58智能仪器新发展59自行研制的基于USB总线的数据采集卡自行研制的Seed-2000PCI总线数据采集卡自行研制的基于USB总线的数据采集卡自行研制的Seed-2060自行研制的基于USB的信号发生卡及LCR测试仪自行研制的嵌入式TCP/IP模块自行研制的基于USB的信号发生卡及LCR测试仪自行研制的嵌入61NI的PCI-GPIB卡操作系统：DOS,Windows2000/9x/NT最大I/0速度：1.5Mbytes/s（IEEE488.1)

7.7Mbytes/s(HS488)尺寸：133x107mmNI的PCI-GPIB卡操作系统：DOS,Windows262GPIB产品示例屏蔽的24芯GPIBcable及定义GPIB产品示例屏蔽的24芯GPIBcable及定义63NI的DAQ及VXI产品示例NI的DAQ及VXI产品示例64PXI产品PXI产品65MXIGPIBVXIorVMEStand-aloneInstrumentPXISystemModulesModulesCompactPCIPXIModulesLinktoOtherStandardsMXI-3MXIGPIBVXIorVMEStand-alonePX66五、虚拟仪器的软件五、虚拟仪器的软件67用LabVIEW开发的虚拟仪器的软面板示例用LabVIEW开发的虚拟仪器的软面板示例68虚拟数字示波器的软面板虚拟数字示波器的软面板69虚拟仪器软件分层结构虚拟仪器软件分层结构70软件平台LabVIEW美国的NI（NationalInstrument）公司开发。LabScene吉林大学智能仪器与测控技术研究所研制开发。其他：LabWindow