智能儀器考核方式

1、河北工業(yè)大學(xué)研究生課程考核方案1. 本課程考核方式為小論文；2. 小論文題目：基于不同總線方式的數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)3. 要求：在PCI、PXI、VXI或GPIB、串口儀器構(gòu)建方案中選擇兩種方式構(gòu)建儀器系統(tǒng)，進(jìn)行室溫信號(hào)采集，溫度測(cè)量精度0.1度，可測(cè)溫度范圍0-100度。應(yīng)用LabVIEW平臺(tái)及相應(yīng)硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度信號(hào)的采集、處理、顯示、保存。需提交系統(tǒng)開發(fā)的論文及相應(yīng)的程序源碼。a) 選擇合適的溫度傳感器（型號(hào)），并設(shè)計(jì)信號(hào)調(diào)理方案（電路）（30分）b) 選擇數(shù)據(jù)采集硬件（型號(hào)、參數(shù)），并設(shè)計(jì)其與PC及調(diào)理電路的聯(lián)接。（30分）c) 設(shè)計(jì)LabVIEW程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度信號(hào)的采集、處理、顯

2、示、保存。（40分）。注：請(qǐng)?jiān)?前交打印的論文并提交程序原碼（發(fā)到郵箱labview8）。論文格式請(qǐng)參考模板?；诓煌偩€方式的數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)在智能儀器中系統(tǒng)中，需要對(duì)物理對(duì)象進(jìn)行測(cè)量并依據(jù)一定的策略施加控制，大量的使用各種儀表，同時(shí)還需要將各種硬件和對(duì)象信息有機(jī)的組合成一個(gè)功能完善、性能可靠的整體。系統(tǒng)中測(cè)量和控制行為體現(xiàn)為大量的不同類型的數(shù)據(jù)交換，這些大量的數(shù)據(jù)交換基本上都是要經(jīng)過各種總線進(jìn)行傳遞的。不僅如此，系統(tǒng)內(nèi)部與系統(tǒng)外部的一些通信，也都可以通過這些總線來進(jìn)行。系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和控制信息的傳輸已變?yōu)閿?shù)字通信的問題，為各種儀器儀表配備數(shù)字通信接口成為了使其應(yīng)用于現(xiàn)代測(cè)控系統(tǒng)的必要條件。

3、背景知識(shí)總線按數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)可分為并行接口總線和串行接口總線。并行接口又簡(jiǎn)稱為“并口”，是一種增強(qiáng)了的雙向并行傳輸接口。它有2個(gè)主要特點(diǎn)：一是同時(shí)并行傳送的二進(jìn)位數(shù)就是數(shù)據(jù)寬度；二是在計(jì)算機(jī)與外設(shè)之間采用應(yīng)答式的聯(lián)絡(luò)信號(hào)來協(xié)調(diào)雙方的數(shù)據(jù)傳送操作，這種聯(lián)絡(luò)信號(hào)又稱為握手信號(hào)。常見的并行總線有：1GPIBGPIB（General-Purpose Interface Bus）-通用接口總線。GP-IB標(biāo)準(zhǔn)包括接口與總線兩部分：接口部分是由各種邏輯電路組成，與各儀器裝置安裝在一起，用于對(duì)傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行發(fā)送、接收、編碼和譯碼；總線部分是一條無源的多芯電纜，用做傳輸各種消息。GPIB標(biāo)準(zhǔn)接口系統(tǒng)的基本特性

4、如下：（1） 可以用一條總線互相連接若干臺(tái)裝置，以組成一個(gè)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。 系統(tǒng)中裝置的數(shù)目最多不超過15臺(tái)，互連總線的長(zhǎng)度不超過20m。（2） 數(shù)據(jù)傳輸采用并行比特（位）、串行字節(jié)（位組）雙向異步傳輸方式，其最大傳輸速率不超過1兆字節(jié)每秒。（3） 總線上傳輸?shù)南⒉捎秘?fù)邏輯。低電平（0.8V）為邏輯“1”，高電平（2.0V）為邏輯“0”。（4） 地址容量。單字節(jié)地址：31個(gè)講地址，31個(gè)聽地址；雙字節(jié)地址：961個(gè)講地址，961個(gè)聽地址。（5） 一般適用于電氣干擾輕微的實(shí)驗(yàn)室和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。2PCIPCI(Peripheral Component Interconnect)-外部設(shè)備互連總線。它具

5、有132 MB/S的數(shù)據(jù)傳輸率及很強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可適用于多種硬件平臺(tái)，同時(shí)兼容ISA、EISA總線。PCI總線的地址總線與數(shù)據(jù)總線是分時(shí)復(fù)用的。這樣做的好處是，一方面可以節(jié)省接插件的管腳數(shù)，另一方面便于實(shí)現(xiàn)突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸。在做數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，由一個(gè)PCI設(shè)備做發(fā)起者(主控，Initiator或Master)，而另一個(gè)PCI設(shè)備做目標(biāo)(從設(shè)備，Target或Slave)。總線上的所有時(shí)序的產(chǎn)生與控制，都由Master來發(fā)起。PCI總線在同一時(shí)刻只能供一對(duì)設(shè)備完成傳輸，這就要求有一個(gè)仲裁機(jī)構(gòu)(Arbiter)，來決定在誰(shuí)有權(quán)力拿到總線的主控權(quán)。3PXIPXI (PCI eXtensions for I

6、nstrumentation)-面向儀器系統(tǒng)的PCI擴(kuò)展總線。PXI是以PCI及Compact PCI為基礎(chǔ)再加上一些PXI特有的信號(hào)組合而成的一個(gè)架構(gòu)。PXI繼承了PCI的電氣信號(hào)，使得PXI擁有如PCI bus的極高傳輸數(shù)據(jù)的能力，因此能夠有高達(dá)132Mbyte/s到528Mbyte/s的傳輸性能，在軟件上是完全兼容的。另一方面，PXI采用和CompactPCI一樣的機(jī)械外型結(jié)構(gòu)，因此也能同樣享有高密度、堅(jiān)固外殼及高性能連接器的特性。4VXIVXI（VME eXternted for Instrumention）-用于測(cè)試設(shè)備的VEM擴(kuò)展總線。VXI總線規(guī)范是

7、一個(gè)開放的體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，其主要目標(biāo)是使VXI總線器件之間、VXI總線器件與其它標(biāo)準(zhǔn)的器件（計(jì)算機(jī)）之間能夠以明確的方式開放地通信；使系統(tǒng)體積更小；通過使用高帶寬的吞吐量，為開發(fā)者提供高性能的測(cè)試設(shè)備；采用通用的接口來實(shí)現(xiàn)相似的儀器功能，使系統(tǒng)集成軟件成本進(jìn)一步降低。VXI總線不是設(shè)計(jì)來替代之前的標(biāo)準(zhǔn)的，其目的只是提高測(cè)試和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總體性能提供一個(gè)更先進(jìn)的平臺(tái)。因此，VXI總線規(guī)范定義了幾種通信方法，以方便VXI總線系統(tǒng)與之前的VME總線產(chǎn)品、GPIB儀器以及串口儀器的混合集成。串行接口是指數(shù)據(jù)一位位地順序傳送，其特點(diǎn)是通信線路簡(jiǎn)單，只要一對(duì)傳輸線就可以實(shí)現(xiàn)雙向通信，并可以利用電話線，從而

8、大大降低了成本，特別適用于遠(yuǎn)距離通信，但傳送速度較慢。串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過使用和發(fā)展，目前已經(jīng)有幾種。其中最普遍的就是RS-232C，其他一些都是在RS-232標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上經(jīng)過改進(jìn)而形成的。RS-323C標(biāo)準(zhǔn)是美國(guó)EIA(電子工業(yè)聯(lián)合會(huì)）與BELL等公司一起開發(fā)的1969年公布的通信協(xié)議。它適合于數(shù)據(jù)傳輸速率在020000b/s范圍內(nèi)的通信。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)串行通信接口的有關(guān)問題，如信號(hào)線功能、電器特性都作了明確規(guī)定。由于通行設(shè)備廠商都生產(chǎn)與RS-232C制式兼容的通信設(shè)備，因此，它作為一種標(biāo)準(zhǔn)，目前已在微機(jī)通信接口中廣泛采用。本文將分別采串行和并行兩種總線方式構(gòu)建儀器系統(tǒng)，進(jìn)行室溫信號(hào)采集。應(yīng)用L

9、abVIEW平臺(tái)及相應(yīng)硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度信號(hào)的采集、處理、顯示、保存。任務(wù)要求：a) 選擇合適的溫度傳感器（型號(hào)），并設(shè)計(jì)信號(hào)調(diào)理方案（電路）b) 選擇數(shù)據(jù)采集硬件（型號(hào)、參數(shù)），并設(shè)計(jì)其與PC及調(diào)理電路的聯(lián)接。c) 設(shè)計(jì)LabVIEW程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度信號(hào)的采集、處理、顯示、保存。一、溫度傳感器選型及傳感器信號(hào)調(diào)理電路合理地選用傳感器，是在進(jìn)行某個(gè)量的測(cè)量時(shí)首先要解決的問題。當(dāng)傳感器確定之后，與之相配套的測(cè)量方法和測(cè)量設(shè)備也就可以確定了。測(cè)量結(jié)果的成敗，在很大程度上取決于傳感器的選用是否合理。根據(jù)任務(wù)要求，我們所選擇的溫度傳感器將進(jìn)行室溫信號(hào)采集，溫度測(cè)量精度0.1，可測(cè)溫度范圍0-100。據(jù)此，我們選擇了兩個(gè)檔次的溫度傳感器進(jìn)行了多方案的選型設(shè)計(jì)。1）集成溫度傳感器AD590AD590是美國(guó)模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。它的主要特性如下：1、流過器件的電流（mA）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度（開爾文）度數(shù)，即：I=KT·T式中： I流過器件（AD590）的電流，單位為mA；T熱力學(xué)溫度，單位為K。KT為標(biāo)度因子,器件制造時(shí)已作標(biāo)定,為每攝氏度1A。2、AD590的測(cè)溫范圍為-55+150。3、AD590的電源電壓范圍為