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1、第五章 计算机测控技术5.1.用于测量的计算机系统 一.系统结构：以CPU为中心，转向以总线为中心 CCAN Lowworks FF profibusPC机系统：DCS PLC 现场总线嵌入式系统：PC104 单片机n二.系统组成 前向通道 后向通道三三.A/D 转换器转换器三.系统的抗干扰问题（电源电路，抗干扰）n1.电源电路（1）提供测控计算机的能量。由交流电源转换为低压交流稳压直流，由一种直流源（如蓄电池，干电池）转换为多种直流电源。（2）要求稳压，稳流，功率电源，要求高效率满荷效率 三.系统的抗干扰问题1.电源电路n（3）低纹波个数 加大电源滤波 消除交流滤波n（4）变压器电源电路：体
2、积大，磁干扰，纹波较大，多回路（绕组多）输入电源要求（220V10%）开关电源电路：体积小，干扰大，纹波较大 （主 次滤波）多回路实现电源宽（80-200V）n（5）电源模块与程控电源 电源模块：使用广泛。国产量大，质量有所提高（合资为主）程控电源（以为核心的电源）：1.程控电源 2.交流稳 定电源 3直流电源 4.不间断电源三.系统的抗干扰问题1.电源电路三.系统的抗干扰问题2.电磁干扰及抗干扰技术 n机电测控一体化n即EMC（抗干扰）nElectnomagnetic Compatibility 一.微控制芯片 通用型 8048 8051 80196 c166功能型 DSP 片上系统 二.A
3、RM芯片1。美国ARM公司：以卖操作系统为主业。Advance Risc Machines各大芯片厂商生产 我国内以廉价的三菱芯片为主 INTEL 有商用（3.3V 2.2V）工业用（3.3V 5V）5.2 嵌入式系统中的片上系统嵌入式系统中的片上系统2。芯片特点：n(1).32位CPU内核：支持PC结构，32位数据地址n(2)片内大容量flash（128M,64M,2M,1M）,可扩展2GBn(3)低功耗，可扩展性能好，宜于实现 a，b，c项3。ARM技术开发：特点：研究其操作系统na.利用国外资源，开发费用昂贵（国外通用）提出硬件结构方案，操作系统研制好及嵌于芯片内。nb.自行开发（国内I
4、T积极开拓急需懂ARM的技术人才（IT产品每年GDP很高，但净收益份额小）其他行业尚未进入，空白阶段）n2003年清华（与ARM公司联合进行）东大（进一套装置）理工大与南航积极介入n本校：两套仿真ARM板 方向：工业在线仪表的ARM开发即操作系统设计 5.3 虚拟仪器及Lab技术 一一.虚拟仪器及其系统虚拟仪器及其系统 Virtual instrument n1.与常规仪器相区别：n特点n（1）涵盖面宽，在一定程度上不顾及是什么测量，有“虚”的概念 （2）以PC为中心，靠软件支持，与传统硬件支持和区别 （3）VI已成为测控技术中一个重要分支实质是将测量图形 控制 通信集成化，并提供这种支持 （
5、4）VI是实验室（Lab）的重要测试用平台，同时也是工业自动化及其智能控制的重要平台一一.虚拟仪器及其系统虚拟仪器及其系统2.VIS：三层次-核心（与DCS总线相比较，系统较小，价格较为低廉）(1)计算机PC，便携，PC104(2)仪器硬件（控制对象）(3)传感器及数字量(4)开发软件及系统二二.NI的网页组合图 PC+卡 na.嵌入式数据采集卡（用一般DCS系统）包括图像卡，串口卡，运动控制卡等，即支持用户板卡，也支持自产卡nb.VXI/VME和PXI NI的支持卡件 卡件有相应的A/D决定VXI和PXI的性能，通道数，采样分辨率等nc.GPIB/VXI 支持标准仪器总线nVXI：你为测量试
6、验提供的硬件可直接介入被测单元，在软件系统支持下实现被测量的数据条等，数据库处理，图形现实通信等功能n提供软件平台支持即Labview三.虚拟仪器与软测量n软测量：由易于测量的变量通过机理分析和智能算法推到不易测定的变量n模块定义：RT模块 数据记录和监控模块 图像开发 测试软件模块 驱动库 频谱分析 数字滤波 小波分析等模块 四.labview(NI)平台1概述：为PC的VIS提供以软件为中心的过程处理，图形分析，数据表达，网络连接 四大功能的平台，以试验测量的初衷，发展至今逐渐转向自动化控制2发展：83开发的初期 86Labview 1.0 for Mackntosh 90Labview
7、2.0 95for windows95 98 Labview 5.0 99for linux 2002 Labview 6.0 2003 Labview 7.0 EX四.labview(NI)平台 1。Labview主要功能（网站 ./labview）可取的评估版(1)界面操作（人机对话）按钮/开关/LEDS 滑块显示（数字）图形/图表 选项页面 信息提示（如帮助等）(2)数据采集 SoLuTion Wizard 向导：单点（多）输入输出 波形采集 图像，信号实现 数字握手协议 周期及脉冲密度测量(3)仪器驱动控制：GPIB/CAMAC，VXI/PXI 串口RS-232 PLC(4)信号处理及
8、数字运放信号处理：信号发生，曲线拟合，宿函数，滤波波形处理：失真分析，频率响应，功率谱密度,容差限制测量数字运放：微分方程 优化 Gammal/Bessel/Sacobl/Beta 函数计算，线代概率与统计 与Matlab脚本语言连接1.Labview主要功能（5）编程功能 布尔运放，多数据类型结构，自定义子程序 nWhile for循环 Case 选择 顺序结构n文件保存读取，Spread Sheet列表，二进制/ASC/HTML高级报告生成n连接功能：数据库 DLLs/共字库n（Debug）调试：断点，探针，单步执行过程量 1.Labview主要功能1.Labview主要功能n(6)通信T
9、CP/IP UDP 支持工作站通信 （苹果机 Apple Event/prizes）2。Labview开发系统及版本 1）.三套开发系统 PDS FDS BDS专业开发系统PDS：最全面 源代码控制工具和所有功能模拟 生成独立运行程序（.EXE）包括各种实时（RT）模块 用于较大型系统和较深层次的系统建立和软件分析 完整开发系统FDS：常用版：n支持NI的各种软件板卡n测量分析和数字函数nDDL（动态连接库）及ActiveXn网络发布，三维绘图用于提供开发测量的自动化系统工具 2。Labview开发系统及版本2。Labview开发系统及版本基础板：测量版，数据采集和分析，仪器控制，简单数据显示
10、 n2）.开发系统的套件结构 多套开发系统均有支持不同PC的操作系统的版本 2。Labview开发系统及版本3。Labview下开发过程（一般）1.组建VIS确定硬件接口及安装驱动2.定义解决方案：图形化程序（非文本程序）单一VIS a：创建前面板用户界面 b.添加功能 c.组成流程图 多 VIS:d.通过数据流编程和模块实验多VIS3.建立前面板 由控制面板的系统选择控件（ActiveX）及其数据库方式 （数显仪表，测量器，水槽，装置，表格，图形等）4.添加功能 由功能模板选择相应的图标如加法运放 A+B C 放大，乘法，连接多模板与控件数量间的数据传输 加上数据分析（如频谱显示滤波前显示等）如需联网，文本等（文件），输入输出，均在此完成5.组合流程图 以上完成即可组合成流程图，通过运行调试，实现全部功能6.多VIS交换组合 AVIS输出可做为BVIS（+eVis）的输入5。Labview区别与其他组态软件的三大特点 n数据流编程 非线性结构，编制功能，执行顺序决定功能模块数据流动，实现多任务，RT容易n模块化及层次化 易于实现多VIS间的交换与组合，可实现用户的VIS库n高性能图形的编辑器：在编译器会有优化处理的最佳编码生成 开发出的程序适用于告诉运行的环境