智能仪器新发展

VirtualInstrumentation--ComputerBasedInstruments主讲人：林君虚拟仪器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一、从智能仪器到虚拟仪器仪器的发展历史VXIChassisDAQBoardswithRTSIFullyProgrammableSystemGUIIEEE488RackandStackSystemAnalogInstrumentationVirtualInstrumentation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ISA/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

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。VI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二、虚拟仪器的特点仪器=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与传统仪器的比较虚拟仪器的优优势：丰富和增强了了传统仪器的的功能。虚拟拟仪器将信号号分析、显示示、存储、打打印和其他管管理集中交由由计算机来处处理。仪器由用户自自己定义。开放的工业标标准。虚拟仪仪器硬件和软软件都制定了了开放的工业业标准，使资资源的可重复复利用率提高高，功能易于于扩展，管理理规范，生产产、维护和开开发费用降低低。便于构成复杂杂的测试系统统。可通过网网络构成复杂杂的分布式测测试系统，进进行远程测试试、监控、和和诊断。可节节约仪器购买买和维护费用用。三、虚拟仪器器的体系虚拟仪器典型型的体系结构构虚拟仪器的分分类按接口总线类类型不同划分分数据采集卡式式DAQRS232/RS485虚拟仪器并行接口虚拟拟仪器USB虚拟仪仪器GPIB虚拟拟仪器VXI虚拟仪仪器PXI虚拟仪仪器IEEE1394接口虚虚拟仪器四、虚拟仪器器的硬件自行研制的基基于USB总总线的数据采采集卡自行研制的Seed-2000PCI总线数据据采集卡自行研制的基于USB的信号发生卡卡及LCR测测试仪自行研制的嵌嵌入式TCP/IP模块块NI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：133x107mmGPIB产品品示例屏蔽的24芯芯GPIBcable及及定义NI的DAQ及VXI产产品示例PXI产品MXIGPIBVXIorVMEStand-aloneInstrumentPXISystemModulesModulesCompactPCIPXIModulesLinktoOtherStandardsMXI-3五、虚拟仪器器的软件用LabVIEW开发的的虚拟仪器的的软面板示例例虚拟数字示波波器的软面板板虚拟仪器软件件分层结构软件平台LabVIEW美国的NI（（NationalInstrument））公司开发。。LabScene吉林大学智能能仪器与测控控技术研究所所研制开发。。其他：LabWindows，VEE等基于图形的程程序每一个前面板板都有一个框框图程序与之之相对应，它它用G语言编编写，由节点点(Node)、端口和数据连连线(Wire)组成。。节点：类似硬硬件中的芯片片，执行某些些功能的单元元，它有四类类：功能函数数、结构、代码及文本接接口节点(CIN)、子子VI(SubVI)。。端口：类似硬硬件中的管脚脚，是数据在在前后面板、、节点之间传传递的通道。。有两类端口：控制和指指示端口、节节点端口。数据连线：它它是数据端口口之间的数据据通道，在线线中数据是单单向树状流动动。六、虚拟仪器器的应用虚拟仪器技术术应用领域航空航天教学核工业军工通信测试铁道…….虚拟仪器的实实际应用/china教学实验（LabV