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)，進行室溫信號采集，溫度測量精度0.1度，可測溫度范圍0-100度。應(yīng)用LabVIEW平臺及相應(yīng)硬件系統(tǒng)實現(xiàn)對溫度信號的采集、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），并設(shè)計信號調(diào)理方案（電路）（30分）b) 選擇數(shù)據(jù)采集硬件（型號、參數(shù)），并設(shè)計其與PC及調(diào)理電路的聯(lián)接。（30分）c) 設(shè)計LabVIEW程序，實現(xiàn)對溫度信號的采集、處理、顯

2、示、保存。（40分）。注：請在 前交打印的論文并提交程序原碼（發(fā)到郵箱labview8）。論文格式請參考模板。基于不同總線方式的數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)設(shè)計在智能儀器中系統(tǒng)中，需要對物理對象進行測量并依據(jù)一定的策略施加控制，大量的使用各種儀表，同時還需要將各種硬件和對象信息有機的組合成一個功能完善、性能可靠的整體。系統(tǒng)中測量和控制行為體現(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行。系統(tǒng)的監(jiān)測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)代測控系統(tǒng)的必要條件。

3、背景知識總線按數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c可分為并行接口總線和串行接口總線。并行接口又簡稱為“并口”，是一種增強了的雙向并行傳輸接口。它有2個主要特點：一是同時并行傳送的二進位數(shù)就是數(shù)據(jù)寬度；二是在計算機與外設(shè)之間采用應(yīng)答式的聯(lián)絡(luò)信號來協(xié)調(diào)雙方的數(shù)據(jù)傳送操作，這種聯(lián)絡(luò)信號又稱為握手信號。常見的并行總線有：1GPIBGPIB（General-Purpose Interface Bus）-通用接口總線。GP-IB標準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，用于對傳輸?shù)男畔⑦M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標準接口系統(tǒng)的基本特性

4、如下：（1） 可以用一條總線互相連接若干臺裝置，以組成一個自動測試系統(tǒng)。 系統(tǒng)中裝置的數(shù)目最多不超過15臺，互連總線的長度不超過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捎秘撨壿?。低電平?.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個講地址，31個聽地址；雙字節(jié)地址：961個講地址，961個聽地址。（5） 一般適用于電氣干擾輕微的實驗室和生產(chǎn)現(xiàn)場。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)傳輸率及很強的帶負載能力，可適用于多種硬件平臺，同時兼容ISA、EISA總線。PCI總線的地址總線與數(shù)據(jù)總線是分時復(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)，另一方面便于實現(xiàn)突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸。在做數(shù)據(jù)傳輸時，由一個PCI設(shè)備做發(fā)起者(主控，Initiator或Master)，而另一個PCI設(shè)備做目標(從設(shè)備，Target或Slave)?？偩€上的所有時序的產(chǎn)生與控制，都由Master來發(fā)起。PCI總線在同一時刻只能供一對設(shè)備完成傳輸，這就要求有一個仲裁機構(gòu)(Arbiter)，來決定在誰有權(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特有的信號組合而成的一個架構(gòu)。PXI繼承了PCI的電氣信號，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一樣的機械外型結(jié)構(gòu)，因此也能同樣享有高密度、堅固外殼及高性能連接器的特性。4VXIVXI（VME eXternted for Instrumention）-用于測試設(shè)備的VEM擴展總線。VXI總線規(guī)范是

7、一個開放的體系結(jié)構(gòu)標準，其主要目標是使VXI總線器件之間、VXI總線器件與其它標準的器件（計算機）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)者提供高性能的測試設(shè)備；采用通用的接口來實現(xiàn)相似的儀器功能，使系統(tǒng)集成軟件成本進一步降低。VXI總線不是設(shè)計來替代之前的標準的，其目的只是提高測試和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總體性能提供一個更先進的平臺。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，其特點是通信線路簡單，只要一對傳輸線就可以實現(xiàn)雙向通信，并可以利用電話線，從而

8、大大降低了成本，特別適用于遠距離通信，但傳送速度較慢。串行通信接口標準經(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標準的基礎(chǔ)上經(jīng)過改進而形成的。RS-323C標準是美國EIA(電子工業(yè)聯(lián)合會）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。這個標準對串行通信接口的有關(guān)問題，如信號線功能、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，它作為一種標準，目前已在微機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)，進行室溫信號采集。應(yīng)用L

9、abVIEW平臺及相應(yīng)硬件系統(tǒng)實現(xiàn)對溫度信號的采集、處理、顯示、保存。任務(wù)要求：a) 選擇合適的溫度傳感器（型號），并設(shè)計信號調(diào)理方案（電路）b) 選擇數(shù)據(jù)采集硬件（型號、參數(shù)），并設(shè)計其與PC及調(diào)理電路的聯(lián)接。c) 設(shè)計LabVIEW程序，實現(xiàn)對溫度信號的采集、處理、顯示、保存。一、溫度傳感器選型及傳感器信號調(diào)理電路合理地選用傳感器，是在進行某個量的測量時首先要解決的問題。當傳感器確定之后，與之相配套的測量方法和測量設(shè)備也就可以確定了。測量結(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行室溫信號采集，溫度測量精度0.1，可測溫度范圍0-100。據(jù)此，我們選擇了兩個檔次的溫度傳感器進行了多方案的選型設(shè)計。1）集成溫度傳感器AD590AD590是美國模擬器件公司生產(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為標度因子,器件制造時已作標定,為每攝氏度1A。2、AD590的測溫范圍為-55+150。3、AD590的電源電壓范圍為