《虚拟仪器的技术背景与基本概念分析ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《虚拟仪器的技术背景与基本概念分析ppt课件.ppt（45页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物声明本课件供虚拟仪器技术、自动测试技术等相关课程教师授课使用与参考. 教师可根据课程需要和实际情况在此课件基础上增删内容本课件版权属NI(中国)公司所有，供中国大陆地区高校教师无偿使用或在课程中引用，但使用或引用之前请联系NI(中国)公司高校市场部获得免费使用授权 (联系方式 )本课件不得用于公开出版或其他商业用途. 如需在公开出版物中引用其中部分内容, 请与NI(中国)公司高校市场部联系获得授权我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美
2、丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物虚拟仪器技术基础我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物课程背景 虚拟仪器技术 最早于上世纪90年代由美国国家仪器（National Instruments）公司提出概念 主要思想是利用模块化硬件，结合软件完成各种测试、测量和自动化应用 使测控领域充分利用计算机技术发展, 带来仪器技术的革新 应用领域 随着计算机、软件、以及电子技术的快速发展，虚拟仪器技术的应用早已突破最初的仪器控制和数据采集的范畴 不仅可用于构建大型的自动化测
3、试系统，还常常用于控制系统、嵌入式设计等 应用包括电子电气、射频与通信、装备自动化、汽车、国防、航空航天、能源电力、生物医电、土木工程、环境工程等等我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物虚拟仪器技术的内涵与外延各种硬件模块图形化编程环境或基于文本语言的开发环境自动化测试自动控制我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物课程学习内容与目标 虚拟仪器技术的基本概念、工作原理、关键技术和实际应用，全面了解测控技
4、术领域前沿的技术发展与应用 通过LabVIEW软件编程练习和结合硬件的数据采集实验，掌握图形化编程方式 (G语言) 与虚拟仪器平台的基本操作，培养实际动手能力 通过分组课程设计 (Project) 建立起系统设计的概念，同时培养创新能力、独立思考与解决实际问题的能力我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物课时安排周时课程内容方式1-2周虚拟仪器技术背景与基本概念课堂讲授3-8周LabVIEW程序设计与数据采集基本概念课堂讲授LabVIEW编程与数据采集练习实验室/课后作业9-16周虚拟仪器技术的应用
5、与最新发展课堂讲授课程设计分组自主完成我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物作业、实验、课程设计 使用软件 LabVIEW学生版 (选课学生免费发放) 需提交有清楚注释的LabVIEW源程序文件(.vi文件) 使用硬件 实验室基于NI ELVIS多功能实验平台 课后练习及课程设计基于NI myDAQ数据采集平台我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物考核方式 LabVIEW程序设计作业 (30%) 硬件
6、数据采集实验 (30%) 课程设计(40%)我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物参考资源 参考书 虚拟仪器设计基础教程 LabVIEW2009中文版虚拟仪器从入门到精通 网络参考资源 GSD (LabVIEW图形化设计中文门户网站) (NI公司官方网站)我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物第一讲虚拟仪器的技术背景与基本概念我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢
7、？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物背景: 伴随摩尔定律的技术飞速发展晶体管数量每18个月提高1倍 处理器性能每18个月提高1倍性能提升体积减小成本降低我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物仪器技术与系统的发展趋势 伴随着半导体技术、处理器技术、计算机总线技术、网络技术、软件技术等快速发展，仪器与测控系统出现了如下的一些发展趋势:数字化 自动化 综合化 模块化 标准化 虚拟化 智能化 网络化我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我
8、也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物1. 数字化 模拟量转换成数字量并进行处理，具有精确度高、稳定度高，速度快，便于数字处理计算和远传等特点ADCDAC处理器接口存储器数字化数字化 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物摩尔效应驱动ADC的革新数字化数字化 半导体的摩尔效应ADC类型：积分型ADC压频变换型ADC- ADC逐次逼近型ADCADC向高速、低功耗、高分辨率等方向演进我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜
9、测没有错：表里边有一个活的生物数据采集硬件价格的降低16-Bit ADC价格价格12-Bit ADC价格价格NI数据采集硬件价格数据采集硬件价格 (折算成单通道价格折算成单通道价格)NI M系列数据采集卡系列数据采集卡Graph Source: National Instruments & a Leading ADC SupplierNI E系列数据采集系列数据采集卡卡以NI公司的数据采集板卡为例，性价比随时间不断提高数字化数字化 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2. 自动化 程序控制代替手
10、动操作，提高效率，减轻操作者劳动强度. 自动化程度愈高，速度愈快自动化自动化 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物3. 综合化 利用一台多功能仪器代替多台单功能仪器系统，提高灵活性和可靠性，并降低成本，减小体积 例如: 相同的通用射频硬件结合不同软件程序实现多种无线协议测试以及射频参数测试等功能综合化综合化 WLANGSM/EDGEGPSWCDMAWiMAXZigBee我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个
11、活的生物4. 模块化 插卡或模块代替传统台式仪器，在系统应用时节省系统重复资源，减少体积和重量模块化模块化 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物促进模块化仪器发展的更多半导体技术内存芯片PCIe 桥接芯片处理器FPGADSP电源管理模块化模块化 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物摩尔定律促使仪器体积的减小模块化模块化 16.8”7.0”21.9”5.1”4.0”8.5”我吓了一跳，蝎子是多么丑恶
12、和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物总线的概念 总线的概念 目的: 实现不同的仪器(分立仪器或模块化仪器)与计算机处理器之间的连接(传递控制命令与测量数据) 接口 控制器接口功能部分接口功能部分接口功能部分12n 总线总线模块化模块化 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物模块化仪器架构的出现软件共享的电源定时控制可编程的用户界面测量硬件开放总线PC 处理器, OS模块化仪器系统模块 2模块 4模块 3模块 5模块 6固件电
13、源定时控制固定的用户界面测量子系统内部总线专用处理器, OS传统台式系统模块 1便于保持已有投资同时便于利用最新半导体及PC技术模块化模块化 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物模块化仪器架构的出现软件共享的电源定时控制可编程的用户界面测量硬件开放总线PC 处理器, OS模块化仪器系统模块 2模块 4模块 3模块 5模块 6模块 1运用最新的CPU及内存技术易于系统升级最新的总线技术通过模块化架构加载更高精度时钟借助最新的ADC, ASIC, DSP, 定时芯片更高效稳定的电源管理模块化模块化
14、便于保持已有投资同时便于利用最新半导体及PC技术我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物5. 标准化 利用标准总线使仪器互联成系统或配备总线接口的仪器，相对独立仪器可减少系统集成时间，提高响应性和简便性. 并行总线适合于本地/集中，串行总线适合远程/分布测试 目前常见的仪器总线标准 外部总线: 多用于连接分立式仪器, 包括 Serial (如RS-232), GPIB, LAN/LXI, USB 等 内部总线: 多用于连接模块化仪器, 包括 PCI/PCI Express, CompactPCI,
15、PXI/PXI Express 等标准化标准化 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物主流仪器总线技术的发展历程传统仪器出现基于PC技术的仪器 (ISA, PCI, CompactPCI)VXIPXILXIGPIB19701980199020002010计算机技术的发展定时与同步标准化标准化 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物GPIB专为测试仪器设计的总线 广泛的行业应用 最大程度适用于仪器设备鲁
16、棒性和可靠性30余年来的兼容性适用于: 自动化现有的设备 混合系统 特别要求专用仪器的系统标准化标准化 488.2 最高带宽: 1.8 Mbytes/sHS488最高带宽: 8 Mbytes/s带宽分布: 共享传输延迟典型值: 几十s我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物Serial 每次在串行线上传送1bit数据 适用于数据率低、传输距离较长的场合 大多数PC都有串口，不需要额外的接口板卡 RS-232/422/485标准化标准化 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美
17、丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物USB 在PC上的通用性 低成本接口 即插即用 适用于 便携式台式应用 低成本系统标准化标准化 带宽: 60 Mbytes/s (USB 2.0)带宽分布: 所有端口共享传输延迟典型值: 100 s我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物PCI / CompactPCI / PCI Express 最佳的带宽和延迟 在 PC上的通用性 为系统带来较低的成本 适用于: 高性能系统 数据量要求大的系统 集成数种仪器标准化标准化 PC
18、I带宽: 132 Mbytes/sPCI带宽分布: 共享PCI Express带宽(x8): 2Gbytes/sPCI Express带宽分布: 每插槽专用传输延迟: 1s, 最好我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物VME / VXI 较早的军用/航空系统内部总线 专用仪器设备 适用于: 维护现有的ATE系统构架标准化标准化 VXI最高带宽: 40 Mbytes/s带宽分布: 共享传输延迟: 1s我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实
19、我的猜测没有错：表里边有一个活的生物PXI标准化标准化 PXI带宽: 132 Mbytes/sPXI带宽分布: 共享传输延迟: 1s, 最好 继承PCI技术的优势 增加同步和触发总线 针对尖端应用的可靠性和坚固性设计 适用于: 高性能系统 数据量要求大的系统 集成数种仪器我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物PXI ExpressPXI Express带宽(x8): 2Gbytes/sPXI Express带宽分布: 每插槽专用传输延迟: 1ms我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放
20、在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物6. 虚拟化 基于通用硬件平台，充分利用软件定义的仪器设备，例如用软件实现的软面板代替传统的仪器操作面板. 提高硬资源重用性和结构灵活性，降低成本、功耗、故障率等虚拟化虚拟化 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物回顾: 传统仪器系统Frost and Sullivan 2006 World Synthetic Instrumentation Test Equipment Report 固定的硬件配置 由仪器厂商定
21、义好的测量功能 固定的用户界面 部分仪器可连接PC, 基于通信包的形式将结果传给PC虚拟化虚拟化 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物对比: 新一代的仪器系统虚拟化虚拟化 Frost and Sullivan 2006 World Synthetic Instrumentation Test Equipment Report 用户可自定义测量功能 自定义用户界面 模块化硬件 与基于PC的控制器连接 (多通过高速内部总线) 实时数据传输我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个
22、美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物软件在新一代仪器系统中的重要作用 对系统中的模块化仪器/分立仪器进行配置(通过驱动程序完成) 对通过总线获取的原始数据进行信号处理等计算操作 用户界面、数据存储等PC处理器处理器软件软件模块化仪器模块化仪器/分立仪器分立仪器信号信号总线总线原始数据原始数据用户用户自定义自定义功能功能配置配置虚拟化虚拟化 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物“虚拟仪器” 的概念 1986年由NI公司提出，它是基于通用硬件平台，充分利用软件定
23、义的仪器. 软件通过平台实现仪器功能，用户可以通过友好的图形界面与仪器进行交互作用 狭义的虚拟仪器概念主要是在测量与测试系统的范畴内, 通过软件定义通用硬件的功能, 从而实现不同的自定义功能 广义的虚拟仪器概念可进一步扩展到自动控制等领域，只要是通过软件定义模块化硬件功能, 从而满足自定义应用需求的系统, 都可以看作虚拟仪器技术的应用虚拟化虚拟化 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物常用的虚拟仪器系统开发语言 标准C C+, C#, VB.net等 LabVIEW图形化编程语言 (有时亦称G语言
24、)一般的模块化仪器或分立台式仪器通常会提供满足以上几种语言调用需求的驱动程序, 或至少会提供LabVIEW及C语言下的驱动. 这样, 虚拟仪器系统的开发人员就可以选择自己习惯的编程语言开发自定义的系统虚拟化虚拟化 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物7. 智能化 利用单或多处理器实现学习、识别、推理等功能，以使设备充分模拟人的智力能力, 特别适合故障诊断、识别等应用人工智能智能化智能化 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没
25、有错：表里边有一个活的生物8. 网络化 利用通信线路和设备将仪器连接成较大的复杂系统，共享资源，提高速率、灵活性, 适合于远程分布测试、维修、校准、培训等应用网络化网络化 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物虚拟仪器技术充分体现了这些趋势虚拟仪器技术网络化数字化智能化模块化标准化综合化自动化虚拟化我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物虚拟仪器技术在各工程领域的广泛应用结构健康监测结构健康监测节能减排
26、节能减排自然环境监测自然环境监测混合信号测试混合信号测试水质处理水质处理风能发电风能发电电能质量检测电能质量检测楼宇资源监控楼宇资源监控核能工程核能工程通信工程通信工程虚拟现实虚拟现实生物医电生物医电太阳能电池板太阳能电池板机器人开发机器人开发我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物视频 上海世博会中的绿色监测系统 欧洲粒子对撞机的控制系统 无人驾驶汽车我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物千里之行 始于足下 本课程学习掌握重点 虚拟仪器技术的相关基本概念 LabVIEW程序设计基础 模块化的数据采集设备的基本操作及小型系统开发 学习目标 若将来从事相关研究或大型系统开发工作, 可灵活运用这些基本知识和技能, 举一反三 培养系统级设计的概念, 提高通过集成创新解决实际问题的能力