智能儀器新發(fā)展課件

VirtualInstrumentation--ComputerBasedInstruments主講人：林君虛擬儀器VirtualInstrumentation--主講人：林1主要內(nèi)容從智能儀器到虛擬儀器虛擬儀器的特點虛擬儀器的體系虛擬儀器的硬件虛擬儀器的軟件虛擬儀器的應用主要內(nèi)容從智能儀器到虛擬儀器2一、從智能儀器到虛擬儀器一、從智能儀器到虛擬儀器3儀器的發(fā)展歷史VXIChassisDAQBoardswithRTSIFullyProgrammableSystemGUIIEEE488RackandStackSystemAnalogInstrumentationVirtualInstrumentation儀器的發(fā)展歷史VXIChassisDAQBoardsFu4微處理器MPU程序存儲器（ROM）數(shù)據(jù)存儲器（ROM）I/O接口鍵盤顯示接口標準儀用通信接口A/D轉換器D/A轉換器鍵盤顯示外部儀用標準總線信號調(diào)理模擬執(zhí)行器通信接口人機接口模擬量輸入輸出被測量

智能儀器的基本結構微處理器程序存儲器數(shù)據(jù)存儲器I/O接口鍵盤顯示接口標5ISA/PCI插卡式儀器RS232/485串行通信儀器打印口并行通信儀器GPIB/VXI/PXI總線儀器

計算機USB串行通信儀器測控對象INTERNET基于計算機的儀器系統(tǒng)

ISA/PCIRS232/485打印口GPIB/U6虛擬儀器概念最早是由美國國家儀器公司（NationalInstrument）在1986年提出的，但其雛形可以追溯到1981年由美國西北儀器系統(tǒng)公司推出的AppleII為基礎的數(shù)字存儲示波器。這種儀器和個人計算機的概念相適應，當時被稱為個人儀器。（PersonalInstrument）。虛擬儀器概念的提出

1986年，NI公司推出了圖形化的虛擬儀器編程環(huán)境LabVIEW，標志著虛擬儀器軟件設計平臺基本成型，虛擬儀器從概念構思變?yōu)楣こ處熆蓪崿F(xiàn)的具體對象。虛擬儀器概念最早是由美國國家儀器公司（Nationa7VI定義虛擬儀器(VI-VirtualInstrumentation)是指通過應用程序將通用計算機與功能化硬件結合起來，用戶可通過友好的圖形界面來操作這臺計算機，就像在操作自己定義、自己設計的一臺單個儀器一樣，從而完成對被測試量的采集、分析、判斷、顯示、數(shù)據(jù)存儲等。與傳統(tǒng)儀器一樣，如果忽略它的跨網(wǎng)絡的位置透明性，它同樣劃分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析處理、顯示結果三大功能模塊。插入式DAQ卡VXI儀器GPIB儀器RS232信號處理統(tǒng)計數(shù)字濾波分析網(wǎng)絡傳輸文件I/O硬復制圖形用戶接口虛擬儀器功能模塊劃分VI定義虛擬儀器(VI-VirtualInstru8二、虛擬儀器的特點二、虛擬儀器的特點9儀器=A/D+CPU+軟件TheSoftwareIsInstruments傳統(tǒng)儀器虛擬儀器關鍵是硬件關鍵是軟件開發(fā)與維護費用高開發(fā)與維護費用低技術更新周期長技術更新周期短價格高價格低，并且可重用性與可配置性強廠商定義儀器功能用戶定義儀器功能系統(tǒng)封閉、固定系統(tǒng)開放、靈活，與計算機的進步同不易與其他設備連接容易與其他設備連接

VI與傳統(tǒng)儀器的比較儀器=A/D+CPU+軟件傳統(tǒng)儀器虛擬儀器10虛擬儀器的優(yōu)勢：豐富和增強了傳統(tǒng)儀器的功能。虛擬儀器將信號分析、顯示、存儲、打印和其他管理集中交由計算機來處理。儀器由用戶自己定義。開放的工業(yè)標準。虛擬儀器硬件和軟件都制定了開放的工業(yè)標準，使資源的可重復利用率提高，功能易于擴展，管理規(guī)范，生產(chǎn)、維護和開發(fā)費用降低。便于構成復雜的測試系統(tǒng)。可通過網(wǎng)絡構成復雜的分布式測試系統(tǒng)，進行遠程測試、監(jiān)控、和診斷?？晒?jié)約儀器購買和維護費用。虛擬儀器的優(yōu)勢：豐富和增強了傳統(tǒng)儀器的功能。虛擬儀器將信號分11三、虛擬儀器的體系三、虛擬儀器的體系12智能儀器新發(fā)展13虛擬儀器典型的體系結構虛擬儀器典型的體系結構14虛擬儀器的分類

按接口總線類型不同劃分數(shù)據(jù)采集卡式DAQRS232/RS485虛擬儀器并行接口虛擬儀器USB虛擬儀器GPIB虛擬儀器VXI虛擬儀器PXI虛擬儀器IEEE1394接口虛擬儀器虛擬儀器的分類數(shù)據(jù)采集卡式DAQGPIB虛擬15四、虛擬儀器的硬件四、虛擬儀器的硬件16智能儀器新發(fā)展17自行研制的基于USB總線的數(shù)據(jù)采集卡自行研制的Seed-2000PCI總線數(shù)據(jù)采集卡自行研制的基于USB總線的數(shù)據(jù)采集卡自行研制的Seed-2018自行研制的基于USB的信號發(fā)生卡及LCR測試儀自行研制的嵌入式TCP/IP模塊自行研制的基于USB的信號發(fā)生卡及LCR測試儀自行研制的嵌入19NI的PCI-GPIB卡操作系統(tǒng)：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卡操作系統(tǒng)：DOS,Windows220GPIB產(chǎn)品示例屏蔽的24芯GPIBcable及定義GPIB產(chǎn)品示例屏蔽的24芯GPIBcable及定義21NI的DAQ及VXI產(chǎn)品示例NI的DAQ及VXI產(chǎn)品示例22PXI產(chǎn)品PXI產(chǎn)品23MXIGPIBVXIorVMEStand-aloneInstrumentPXISystemModulesModulesCompactPCIPXIModulesLinktoOtherStandardsMXI-3MXIGPIBVXIorVMEStand-alonePX24五、虛擬儀器的軟件五、虛擬儀器的軟件25用LabVIEW開發(fā)的虛擬儀器的軟面板示例用LabVIEW開發(fā)的虛擬儀器的軟面板示例26虛擬數(shù)字示波器的軟面板虛擬數(shù)字示波器的軟面板27虛擬儀器軟件分層結構虛擬儀器軟件分層結構28軟件平臺LabVIEW美國的NI（NationalInstrument）公司開發(fā)。LabScene吉林大學智能儀器與測控技術研究所研制開發(fā)。其他：LabWindows，VEE等

軟件平臺LabVIEW29基于圖形的程序每一個前面板都有一個框圖程序與之相對應，它用G語言編寫，由節(jié)點(Node)、端口和數(shù)據(jù)連線(Wire)組成。節(jié)點：類似硬件中的芯片，執(zhí)行某些功能的單元，它有四類：功能函數(shù)、結構、代碼及文本接口節(jié)點(CIN)、子VI(SubVI)。端口：類似硬件中的管腳，是數(shù)據(jù)在前后面板、節(jié)點之間傳遞的通道。有兩類端口：控制和指示端口、節(jié)點端口。數(shù)據(jù)連線：它是數(shù)據(jù)端口之間的數(shù)據(jù)通道，在線中數(shù)據(jù)是單向樹狀流動。基于圖形的程序每一個前面板都有一個框圖程序與之相對應30智能儀器新發(fā)展31智能儀器新發(fā)展32六、虛擬儀器的應用六、虛擬儀器的應用33虛擬儀器技術應用領域航空航天教學核工業(yè)軍工通信測試鐵道…….虛擬儀器技術應用領域航空34虛擬儀器的實際應用/china虛擬儀器的實際應用/china35教學實驗（LabVIEW）——虛擬調(diào)制解調(diào)器教學實驗（LabVIEW）——虛擬調(diào)制解調(diào)器36教學實驗（LabScene）——波形分析教學實驗（LabScene）——波形分析37數(shù)據(jù)采集（LabScene）——基于USB的硬件卡數(shù)據(jù)采集（LabScene）——基于USB的硬件卡38工業(yè)監(jiān)測工業(yè)監(jiān)測39實驗室應用實驗室應用40遠程地質災害監(jiān)測研究：網(wǎng)絡化儀器的應用示例遠程地質災害監(jiān)測研究：網(wǎng)絡化儀器的應用示例41Thankyouforyourattention!Thankyouforyour42VirtualInstrumentation--ComputerBasedInstruments主講人：林君虛擬儀器VirtualInstrumentation--主講人：林43主要內(nèi)容從智能儀器到虛擬儀器虛擬儀器的特點虛擬儀器的體系虛擬儀器的硬件虛擬儀器的軟件虛擬儀器的應用主要內(nèi)容從智能儀器到虛擬儀器44一、從智能儀器到虛擬儀器一、從智能儀器到虛擬儀器45儀器的發(fā)展歷史VXIChassisDAQBoardswithRTSIFullyProgrammableSystemGUIIEEE488RackandStackSystemAnalogInstrumentationVirtualInstrumentation儀器的發(fā)展歷史VXIChassisDAQBoardsFu46微處理器MPU程序存儲器（ROM）數(shù)據(jù)存儲器（ROM）I/O接口鍵盤顯示接口標準儀用通信接口A/D轉換器D/A轉換器鍵盤顯示外部儀用標準總線信號調(diào)理模擬執(zhí)行器通信接口人機接口模擬量輸入輸出被測量

智能儀器的基本結構微處理器程序存儲器數(shù)據(jù)存儲器I/O接口鍵盤顯示接口標47ISA/PCI插卡式儀器RS232/485串行通信儀器打印口并行通信儀器GPIB/VXI/PXI總線儀器

計算機USB串行通信儀器測控對象INTERNET基于計算機的儀器系統(tǒng)

ISA/PCIRS232/485打印口GPIB/U48虛擬儀器概念最早是由美國國家儀器公司（NationalInstrument）在1986年提出的，但其雛形可以追溯到1981年由美國西北儀器系統(tǒng)公司推出的AppleII為基礎的數(shù)字存儲示波器。這種儀器和個人計算機的概念相適應，當時被稱為個人儀器。（PersonalInstrument）。虛擬儀器概念的提出

1986年，NI公司推出了圖形化的虛擬儀器編程環(huán)境LabVIEW，標志著虛擬儀器軟件設計平臺基本成型，虛擬儀器從概念構思變?yōu)楣こ處熆蓪崿F(xiàn)的具體對象。虛擬儀器概念最早是由美國國家儀器公司（Nationa49VI定義虛擬儀器(VI-VirtualInstrumentation)是指通過應用程序將通用計算機與功能化硬件結合起來，用戶可通過友好的圖形界面來操作這臺計算機，就像在操作自己定義、自己設計的一臺單個儀器一樣，從而完成對被測試量的采集、分析、判斷、顯示、數(shù)據(jù)存儲等。與傳統(tǒng)儀器一樣，如果忽略它的跨網(wǎng)絡的位置透明性，它同樣劃分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析處理、顯示結果三大功能模塊。插入式DAQ卡VXI儀器GPIB儀器RS232信號處理統(tǒng)計數(shù)字濾波分析網(wǎng)絡傳輸文件I/O硬復制圖形用戶接口虛擬儀器功能模塊劃分VI定義虛擬儀器(VI-VirtualInstru50二、虛擬儀器的特點二、虛擬儀器的特點51儀器=A/D+CPU+軟件TheSoftwareIsInstruments傳統(tǒng)儀器虛擬儀器關鍵是硬件關鍵是軟件開發(fā)與維護費用高開發(fā)與維護費用低技術更新周期長技術更新周期短價格高價格低，并且可重用性與可配置性強廠商定義儀器功能用戶定義儀器功能系統(tǒng)封閉、固定系統(tǒng)開放、靈活，與計算機的進步同不易與其他設備連接容易與其他設備連接

VI與傳統(tǒng)儀器的比較儀器=A/D+CPU+軟件傳統(tǒng)儀器虛擬儀器52虛擬儀器的優(yōu)勢：豐富和增強了傳統(tǒng)儀器的功能。虛擬儀器將信號分析、顯示、存儲、打印和其他管理集中交由計算機來處理。儀器由用戶自己定義。開放的工業(yè)標準。虛擬儀器硬件和軟件都制定了開放的工業(yè)標準，使資源的可重復利用率提高，功能易于擴展，管理規(guī)范，生產(chǎn)、維護和開發(fā)費用降低。便于構成復雜的測試系統(tǒng)。可通過網(wǎng)絡構成復雜的分布式測試系統(tǒng)，進行遠程測試、監(jiān)控、和診斷?？晒?jié)約儀器購買和維護費用。虛擬儀器的優(yōu)勢：豐富和增強了傳統(tǒng)儀器的功能。虛擬儀器將信號分53三、虛擬儀器的體系三、虛擬儀器的體系54智能儀器新發(fā)展55虛擬儀器典型的體系結構虛擬儀器典型的體系結構56虛擬儀器的分類

按接口總線類型不同劃分數(shù)據(jù)采集卡式DAQRS232/RS485虛擬儀器并行接口虛擬儀器USB虛擬儀器GPIB虛擬儀器VXI虛擬儀器PXI虛擬儀器IEEE1394接口虛擬儀器虛擬儀器的分類數(shù)據(jù)采集卡式DAQGPIB虛擬57四、虛擬儀器的硬件四、虛擬儀器的硬件58智能儀器新發(fā)展59自行研制的基于USB總線的數(shù)據(jù)采集卡自行研制的Seed-2000PCI總線數(shù)據(jù)采集卡自行研制的基于USB總線的數(shù)據(jù)采集卡自行研制的Seed-2060自行研制的基于USB的信號發(fā)生卡及LCR測試儀自行研制的嵌入式TCP/IP模塊自行研制的基于USB的信號發(fā)生卡及LCR測試儀自行研制的嵌入61NI的PCI-GPIB卡操作系統(tǒng)：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卡操作系統(tǒng)：DOS,Windows262GPIB產(chǎn)品示例屏蔽的24芯GPIBcable及定義GPIB產(chǎn)品示例屏蔽的24芯GPIBcable及定義63NI的DAQ及VXI產(chǎn)品示例NI的DAQ及VXI產(chǎn)品示例64PXI產(chǎn)品PXI產(chǎn)品65MXIGPIBVXIorVMEStand-aloneInstrumentPXISystemModulesModulesCompactPCIPXIModulesLinktoOtherStandardsMXI-3MXIGPIBVXIorVMEStand-alonePX66五、虛擬儀器的軟件五、虛擬儀器的軟件67用LabVIEW開發(fā)的虛擬儀器的軟面板示例用LabVIEW開發(fā)的虛擬儀器的軟面板示例68虛擬數(shù)字示波器的軟面板虛擬數(shù)字示波器的軟面板69虛擬儀器軟件分層結構虛擬儀器軟件分層結構70軟件平臺LabVIEW美國的NI（NationalInstrument）公司開發(fā)。LabScene吉林大學智能儀器與測控技術研究所研制開發(fā)。其他：LabWindow