智能仪器设计与实现PPT课件
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第7章 智能化技术 智能仪器教学课件
1、 RAM自检
2、ROM自检
3、特殊功能寄存器自检 4、总线及Ｉ／Ｏ接口电路自检
5、Ａ／Ｄ、Ｄ ／Ａ自检
A/D转换器及标定电路的自检 D/A转换器的自检
6、显示部件自检
四、自检软件
第２节 克服随机误差的数字滤波法
常用数字滤波算法有：程序判断、 中立值滤波、算术平均滤波、递推平 均滤波、加权递推平均滤波、一阶惯 性滤波和复合滤波等。
按莱特准则，当测量数n→∞，且误差服从正态分布时， 在各次测量值中，若某次测量值X(i)所对应的剩余误差Vi 大于3σ，则Vi为粗大误差，X（i）为奇异值，应剔除。
⑤剔除坏值后，重复①~④步，求出数学期望值：
1 n
Y X (i) n i1
思考与练习
P196：1，3，4，6
2）人工自动校正
第４节 消除粗大误差的软件算法
一、粗大误差的性质 二、数字滤波法消除粗大误差 1、莱特准则数字滤波法
１，…，Ｘn为n次采样值，
①求测量数据的算术平均值
Y
1
'
n'
X (i)
i 1
n ②求采样数据的剩余误差
Vi X(i)Y
③计算标准偏差
V
1
n
2
n1 i1 i
④判断并剔除奇异项。
时放大器输出电压UO3： UO3G
b.再将S2接通，S3断开，即给定的基准电压UＲ接至放大器
的输入端。此时输出电压UO2：U O 2(UR)G
c.最后将Ｓ１接通，Ｓ２断开，此时输出电压UO1：
U O 1(UX)G
则待测的未知量Ux：
U U O1
O3
U U X
R
U U O2
O3
智能仪器的组成及特点PPT课件
次的知识处理功能。 • 一般都带有 GP-IB 等标准仪器总线接口。
第1页/共59页
双金属温度计
双金属温度计
第2页/共59页
电磁流量计
1151型压力变送器
第3页/共59页
UL型阻移式物位计
位移变送器： 输出4~20mA、0~5V或 0~10V、0~±5V的标准 电信号
第4页/共59页
轮辐式称重传感器：适用于平台秤、 汽车衡、轨道衡及料仓物位测量与控 制。
第37页/共59页
⑵、基于独立仪器总线的仪器系统
独立的仪器总线是由各生产厂家自行定义而无统一标准，使用户在组建个人仪 器系统时难以在不同厂家生产的仪器插卡中进行选配，妨碍了个人仪器的推广和 发展。
⑶、基于统一标准的VXI总线仪器系统
1987年HP和泰克等五家仪器公司在经过一段扎实工作之后，联合提出适合于个 人仪器系统标准化的接口总线标准VXI规范，并为世界各厂家所接受。
第16页/共59页
1.2 智能仪器及测试系统的发展
模拟 仪器
数字 仪器
卡式仪器 及系统
智能仪器与 自动测试系统
虚拟仪器 及系统
第17页/共59页
一、 独立式智能仪器及自动测试系统
1、独立式智能仪器
独立式智能仪器简称智能仪器，即前述的自身带有微处理器和GP–IB接口的 独立式智能仪器在结构上自成一体，因而使用灵活方便，并且仪器的技术性 能可以做得很高。这类仪器在技术上已经比较成熟，正在或已经成为当前电子实 验室的主流仪器模式。 目前，大多数传统的电子仪器已有相应换代的智能仪器产品，我国科研院所 使用的电子仪器正在进行着用智能仪器逐步取代相应传统仪器的工作。
第28页/共59页
2、自动测试系统
从计算机系统结构的角度看，自动测试系统是一个分布式多微机系统，系统内 的各智能仪器在任务一级并行工作，它们各自具备完备的硬件和软件，因而能相对 独立地工作，它们之间通过外部总线松散耦合，相互间也可通信。
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双金属温度计
双金属温度计
第2页/共59页
电磁流量计
1151型压力变送器
第3页/共59页
UL型阻移式物位计
位移变送器： 输出4~20mA、0~5V或 0~10V、0~±5V的标准 电信号
第4页/共59页
轮辐式称重传感器：适用于平台秤、 汽车衡、轨道衡及料仓物位测量与控 制。
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⑵、基于独立仪器总线的仪器系统
独立的仪器总线是由各生产厂家自行定义而无统一标准，使用户在组建个人仪 器系统时难以在不同厂家生产的仪器插卡中进行选配，妨碍了个人仪器的推广和 发展。
⑶、基于统一标准的VXI总线仪器系统
1987年HP和泰克等五家仪器公司在经过一段扎实工作之后，联合提出适合于个 人仪器系统标准化的接口总线标准VXI规范，并为世界各厂家所接受。
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1.2 智能仪器及测试系统的发展
模拟 仪器
数字 仪器
卡式仪器 及系统
智能仪器与 自动测试系统
虚拟仪器 及系统
第17页/共59页
一、 独立式智能仪器及自动测试系统
1、独立式智能仪器
独立式智能仪器简称智能仪器，即前述的自身带有微处理器和GP–IB接口的 独立式智能仪器在结构上自成一体，因而使用灵活方便，并且仪器的技术性 能可以做得很高。这类仪器在技术上已经比较成熟，正在或已经成为当前电子实 验室的主流仪器模式。 目前，大多数传统的电子仪器已有相应换代的智能仪器产品，我国科研院所 使用的电子仪器正在进行着用智能仪器逐步取代相应传统仪器的工作。
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2、自动测试系统
从计算机系统结构的角度看，自动测试系统是一个分布式多微机系统，系统内 的各智能仪器在任务一级并行工作，它们各自具备完备的硬件和软件，因而能相对 独立地工作，它们之间通过外部总线松散耦合，相互间也可通信。
《智能仪器仪表》课件
空气质量监测
01
智能仪器仪表可以实时监测空气质量，为环境保护部门和公众
提供准确的数据。
水质监测
Байду номын сангаас
02
通过智能仪器仪表，可以检测水体的各种参数，如pH值、浊度
、溶解氧等，确保水质安全。
气象监测
03
智能仪器仪表在气象监测中发挥着重要作用，如风速、风向、
温度、湿度等参数的监测。
05
智能仪器仪表的未来展望与挑战
1 2
医疗诊断设备
智能仪器仪表广泛应用于医疗诊断设备中，如心 电图机、血压计等，提高诊断准确率。
病人监护系统
通过智能仪器仪表，可以实时监测病人的生理参 数，为医护人员提供及时准确的病人信息。
3
医疗影像设备
智能仪器仪表在医疗影像设备中发挥着重要作用 ，如CT、MRI等设备中的图像处理和数据分析。
环境监测领域的应用
总结词
随着智能仪器仪表的普及，安全与隐私保护成为亟待解决的问题，需要加强数据 加密、访问控制和安全审计等方面的措施。
详细描述
由于智能仪器仪表通常需要收集和处理大量敏感数据，因此需要采用强大的加密 技术和访问控制机制来保护数据安全。同时，应加强安全审计和监控，及时发现 和应对潜在的安全威胁。
成本与普及率的考量
04
智能仪器仪表的实际应用案例
工业自动化领域的应用
自动化生产控制
智能仪器仪表在工业自动 化领域中主要用于实时监 测和控制生产流程，确保 产品质量和生产效率。
智能传感器
通过智能传感器，可以实 时监测机器的运行状态， 预测潜在故障，并及时采 取措施，减少停机时间。
数据集成与分析
智能仪器仪表能够收集大 量生产数据，通过数据分 析，帮助企业优化生产流 程，降低成本。
《智能仪器设计方法》PPT课件
三个阶段
精选PPT
2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
“智能仪器设计”的研究内容定位
人工智能 少数仪器，如中医诊断仪，利用 了专家系统，现在已经不多见应用。现在比 较多的是测量仪器，能够把测量结果和标准 测量结果比较，得出那些指标超标
计算机化仪器，微型计算机在仪器中的应用， 显示、控制、接口
虚拟仪器 以软面板为特征的仪器
仪器设计，智能仪器的设计
软件研制：
➢ 软件设计作一个总体规划 ➢ 程序功能块划分 ➢ 确定算法 ➢ 分配系统资源和设计流程图 ➢ 编写程序 ➢ 程序调试和纠错以及各部分程序连接及系
统总调
结构化和模块化程序设计： 自底向上模块化程序设计 自顶向下模块化程序设计
三种基本程序结构：
顺序结构、选择结构、循环结构 智能仪器的软件结构： 智能仪器的软件通常由监控程序、 中断程序，测量程序和数据处理程序组成。
智能仪器还应有很好的可维护性，为此， 仪器结构要规范化、模块化，并配有现场故障 诊断程序，一旦发生故障，能保证有效地对故 障进行定位，以便更换相应的模块，使仪器尽 快地恢复正常运行。
4．仪器工艺结构与造型设计要求
仪器结构工艺是影响可靠性的重要因素， 首先要依据仪器工作环境条件，是否需要防 水、防尘、防爆密封，是否需要抗冲击、抗 振动、抗腐蚀等要求，设计工艺结构；仪器 的造型设计亦极为重要。总体结构的安排、 部件间的连接关系、面板的美化等都必须认 真考虑，最好由结构专业人员设计，使产品 造型优美、色泽柔和、外廓整齐、美观大方。
组合化设计方法及优点
开放式体系结构和总线系统技术发展，导致了 工业测控系统采用组合化设计方法的流行，即 针对不同的应用系统要求，选用成熟的现成硬 件模板和软件进行组合。
精选PPT
2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
“智能仪器设计”的研究内容定位
人工智能 少数仪器，如中医诊断仪，利用 了专家系统，现在已经不多见应用。现在比 较多的是测量仪器，能够把测量结果和标准 测量结果比较，得出那些指标超标
计算机化仪器，微型计算机在仪器中的应用， 显示、控制、接口
虚拟仪器 以软面板为特征的仪器
仪器设计，智能仪器的设计
软件研制：
➢ 软件设计作一个总体规划 ➢ 程序功能块划分 ➢ 确定算法 ➢ 分配系统资源和设计流程图 ➢ 编写程序 ➢ 程序调试和纠错以及各部分程序连接及系
统总调
结构化和模块化程序设计： 自底向上模块化程序设计 自顶向下模块化程序设计
三种基本程序结构：
顺序结构、选择结构、循环结构 智能仪器的软件结构： 智能仪器的软件通常由监控程序、 中断程序，测量程序和数据处理程序组成。
智能仪器还应有很好的可维护性，为此， 仪器结构要规范化、模块化，并配有现场故障 诊断程序，一旦发生故障，能保证有效地对故 障进行定位，以便更换相应的模块，使仪器尽 快地恢复正常运行。
4．仪器工艺结构与造型设计要求
仪器结构工艺是影响可靠性的重要因素， 首先要依据仪器工作环境条件，是否需要防 水、防尘、防爆密封，是否需要抗冲击、抗 振动、抗腐蚀等要求，设计工艺结构；仪器 的造型设计亦极为重要。总体结构的安排、 部件间的连接关系、面板的美化等都必须认 真考虑，最好由结构专业人员设计，使产品 造型优美、色泽柔和、外廓整齐、美观大方。
组合化设计方法及优点
开放式体系结构和总线系统技术发展，导致了 工业测控系统采用组合化设计方法的流行，即 针对不同的应用系统要求，选用成熟的现成硬 件模板和软件进行组合。
电子课件-《电子测量与仪器(第五版)》-A05-3106 模块八 智能仪器
二、独立式智能仪器
独立式智能仪器简称智能仪器，即前述的自身带有 微处理器和通信接口的能独立进行测试工作的电子仪器。 如图8-1-2所示为典型的智能仪器——数字多用表。
三、自动测试系统
通常，自动测试系统包括以下五部分: (１) 控制器 (２) 程控仪器设备 (３) 总线与接口 (４) 测试软件 (５) 被测对象
模块八 仪器的基本结构 (１) 硬件结构
(２) 软件结构 智能仪器的软件分为监控程序和接口管 理程序两部分。监控程序是面向仪器键盘和 显示器的管理程序；接口管理程序是面向通 信接口的管理程序，接收并分析来自通信接 口总线的远控命令。
２．智能仪器的主要特点
(１) 操作自动化。 (２) 具有自测功能。 (３) 具有数据处理功能。 (４) 具有友好的人机对话能力。 (５)具有可编程控操作能力。
四、智能仪器的发展
1．智能仪器的发展概况 20世纪80 年代，微处理器被用到仪器中。 20世纪90 年代，仪器仪表的智能化突出表现。 近年来，智能化测量控制仪表的发展尤为迅速。
国际上智能测量仪表更是品种繁多。
2．智能仪器的应用前景 (1)微型化 (2)多功能 (3)人工智能化 (4)网络化 (5)虚拟化
智能化DVM原理PPT课件
一、 组成
智能DVM的测量过程大致分为三个主要阶段： １、在微处理器的控制下，被测电压通过输入电路、 A/D转换器的处理转变为相应的数字量，然后存入到数据存 储器中； ２、微处理器对采集的测量数据进行必要的处理，例如 计算平均值、减去零点漂移等； ３、显示处理结果。
上述整个工作过程都是在存放在ROM中监控程序的控 制下进行的。
第6章 电压测量为主的智能仪器
电压测量是电子测量中最基本的测量内容，这 是因为其他电量和非电量的测量大多数是先转化为 直流电压， 尔后再进行测量，所以电压测量具有非 常广泛的意义。
6.1 智能化DVM原理 6.2 智能化DMM原理 6.3 智能化RLC 测量仪原理
一、 组成
6.1.1 概述
6.1.1 概述
二、 智能DVM的功能及主要技术指标 普通DVM的各项技术指标
(3)
Δ＝±a％UX±b％Um 式中： a ——
b —— UX —— Um —— 测量电压的满度值。 DVM的测量准确度与量程有关， 其中基本量程的测量准确 度最高。
普通DVM的各项技术指标
(4) 分辨率 分辨率即能显示输入电压最小增量的能力，通常以使显示 器末位跳一个字所需输入的最小电压值来表示。 分辨率与量程及位数有关，量程愈小位数愈多，分辨率就 愈高。DVM 通常以仪器最小量程的分辨率来代表仪器的分辨率， 例如最小量程为1V的4 位DVM的分辨率为 100μV
1071 型DVM输入电路主要由输入衰减器、输入放大器、有源滤波器、 输入电流通过I/O接口电路实施控制，该滤波器对 50Hz 的干扰有54dB的衰减。
输入放大器由直流自举电路供电，以使放大器的地线电压和电源电压跟 随输入信号而变化，即所谓“浮动”的电源。
(5) 输入阻抗 Zi 输入阻抗Zi 是指从DVM两个输入端子看进去的等效电阻。 输入阻抗愈高，由仪表引入的误差就愈小。同时仪器对被 测电路的影响也就愈小。
智能DVM的测量过程大致分为三个主要阶段： １、在微处理器的控制下，被测电压通过输入电路、 A/D转换器的处理转变为相应的数字量，然后存入到数据存 储器中； ２、微处理器对采集的测量数据进行必要的处理，例如 计算平均值、减去零点漂移等； ３、显示处理结果。
上述整个工作过程都是在存放在ROM中监控程序的控 制下进行的。
第6章 电压测量为主的智能仪器
电压测量是电子测量中最基本的测量内容，这 是因为其他电量和非电量的测量大多数是先转化为 直流电压， 尔后再进行测量，所以电压测量具有非 常广泛的意义。
6.1 智能化DVM原理 6.2 智能化DMM原理 6.3 智能化RLC 测量仪原理
一、 组成
6.1.1 概述
6.1.1 概述
二、 智能DVM的功能及主要技术指标 普通DVM的各项技术指标
(3)
Δ＝±a％UX±b％Um 式中： a ——
b —— UX —— Um —— 测量电压的满度值。 DVM的测量准确度与量程有关， 其中基本量程的测量准确 度最高。
普通DVM的各项技术指标
(4) 分辨率 分辨率即能显示输入电压最小增量的能力，通常以使显示 器末位跳一个字所需输入的最小电压值来表示。 分辨率与量程及位数有关，量程愈小位数愈多，分辨率就 愈高。DVM 通常以仪器最小量程的分辨率来代表仪器的分辨率， 例如最小量程为1V的4 位DVM的分辨率为 100μV
1071 型DVM输入电路主要由输入衰减器、输入放大器、有源滤波器、 输入电流通过I/O接口电路实施控制，该滤波器对 50Hz 的干扰有54dB的衰减。
输入放大器由直流自举电路供电，以使放大器的地线电压和电源电压跟 随输入信号而变化，即所谓“浮动”的电源。
(5) 输入阻抗 Zi 输入阻抗Zi 是指从DVM两个输入端子看进去的等效电阻。 输入阻抗愈高，由仪表引入的误差就愈小。同时仪器对被 测电路的影响也就愈小。
智能化仪器原理及应用(第三版)课件：智能型温度测量仪
智能型温度测量仪
在RAM区中还开辟了4个通用工作寄存区， 共有32个通 用寄存器， 可以适用于多种中断或子程序嵌套的情况。 在MCS-51系列单片机内部， 还有1个由直接可寻址位组 成的布尔处理机， 即位处理机。 指令系统中的位处理指 令专用于对布尔处理机的各位进行布尔处理， 特别适用 于位线控制和解决各种逻辑问题。
智能型温度测量仪
MCS-51 简化结构框图与逻辑符号如图4-3所示。
XTAL1、 XTAL2： 内部振荡电路的输入/ RESET：
EA ： 内外程序存储器选择端。 当 EA 为高电平时， 访问内部程序存储器； 当 EA 保持低电平时， 只访问外部 程序存储器， 不管是否有内部存储器。
智能型温度测量仪
P2.０相连。 存储器和8155的控制信号线分别与8031的相应端
相接， 从而可实现各种器件的读写操作。
智能型温度测量仪
4.2.2
温度是一个很重要的物理参数， 也是一个非电量， 自然界中任何物理化学过程都紧密地与温度相联系。 在 很多产品的生产过程中， 温度的测量与控制都直接和产 品质量、 生产效率、 节约能源以及安全生产等重要经济 技术指标相联系。 因此， 温度的测量是一个具有重要意 义的技术领域， 在国民经济各个领域中都受到相当的重 视。
智能型温度测量仪
与此同时， 将数据显示和打印出来； 也可将输出的开关 量经D/A 转换成模拟量输出， 或者利用串、 并行标准接 口实现数据通信。 整机工作过程是在系统软件控制下进 行的。 工作程序编制好后写入只读存储器中， 通过键盘 可将必要的参数和命令存入读/写存储器中。
智能型温度测量仪 图 4-2 智能型温度测量仪的工作流程
智能型温度测量仪
智能化仪器原理及应用
智能仪器仪表 .ppt
54 53 52 51 50 49 44 43
60 61 63 34 36 39 45 40
VCC 9
VSS 42 VSS 10
96系列单片机引脚图及功能特点 ACH0 /P0.0
ACH1 /P0.1 ACH2 /P0.2 ACH3 /P0.3 ACH4 /P0.4 ACH5 /P0.5 ACH6 /P0.6 ACH7 /P0.7
（详细）
一、国外智能化仪器、仪表发展
1．5高．度按智国能际化上制,多定功的能串和行综总合线应的用规的约智,能将仪由器两日三台 益普或遍几十。台智能仪器组成一个类似自动测试系统的 2. 复使杂用智的能微化处仪理器器。容量从 8位增加到 1 6位 ,有的 还达6．到国3 外2位智能,不化仅仪功器能有多的,而具且有测专试家速系度统和和精推确断性、 均有分大析幅、决度提策高、。优化控制功能。 3．7智．能国仪外器智、能仪仪器表拥的有改通进和信功更能新换,能代遥频控繁诊,一断种信仪 息。器的生命力长则 3～ 5年 ,短则不足 1年。 4．8单．片智微能机化采仪用器在专用国Ｉ外Ｃ发展,使的仪另器一智特能点程就度是越个来人 越高仪。器的出现。
（8086/286/386/486/586/P/PⅡ/PⅢ/P4）
1.3.1 Intel系列单片机及其发展过程简介
1976年Intel发布了8位单片机MCS-48系列。 如1同98生0产年微发型布计了算高机档的8位微单处片理机器M一C样S-，51系列。 I先n1t锋e9l。8公3司年在推单出片了机16的位研单究片和机制M造CS方-9面6也系堪列称。
年向以。2通0过%大的量速的资度料增调长查分,而析微结处果表理明器,和我国微智
型能计化算仪机器在、仪仪器表目中前的开应发用研则制以的每侧年重点3 是5%工的业 速在度线递过增程。控制仪表 ,这也是国内智能化仪器竞
60 61 63 34 36 39 45 40
VCC 9
VSS 42 VSS 10
96系列单片机引脚图及功能特点 ACH0 /P0.0
ACH1 /P0.1 ACH2 /P0.2 ACH3 /P0.3 ACH4 /P0.4 ACH5 /P0.5 ACH6 /P0.6 ACH7 /P0.7
（详细）
一、国外智能化仪器、仪表发展
1．5高．度按智国能际化上制,多定功的能串和行综总合线应的用规的约智,能将仪由器两日三台 益普或遍几十。台智能仪器组成一个类似自动测试系统的 2. 复使杂用智的能微化处仪理器器。容量从 8位增加到 1 6位 ,有的 还达6．到国3 外2位智能,不化仅仪功器能有多的,而具且有测专试家速系度统和和精推确断性、 均有分大析幅、决度提策高、。优化控制功能。 3．7智．能国仪外器智、能仪仪器表拥的有改通进和信功更能新换,能代遥频控繁诊,一断种信仪 息。器的生命力长则 3～ 5年 ,短则不足 1年。 4．8单．片智微能机化采仪用器在专用国Ｉ外Ｃ发展,使的仪另器一智特能点程就度是越个来人 越高仪。器的出现。
（8086/286/386/486/586/P/PⅡ/PⅢ/P4）
1.3.1 Intel系列单片机及其发展过程简介
1976年Intel发布了8位单片机MCS-48系列。 如1同98生0产年微发型布计了算高机档的8位微单处片理机器M一C样S-，51系列。 I先n1t锋e9l。8公3司年在推单出片了机16的位研单究片和机制M造CS方-9面6也系堪列称。
年向以。2通0过%大的量速的资度料增调长查分,而析微结处果表理明器,和我国微智
型能计化算仪机器在、仪仪器表目中前的开应发用研则制以的每侧年重点3 是5%工的业 速在度线递过增程。控制仪表 ,这也是国内智能化仪器竞
智能仪器设计基础I正式课件
知识点2
运放的负反馈应用
偏差反馈控制系统，运放电路的控制框图，滤波器，基于运放的电压电流转换，电流-电压转换，恒流源，电荷放大等典型电路
知识点3
A/D的基本原理、分类和非理想特性
逐次逼近型、直接比较型、双积分型，Sigma-Delta，分辨率，量化误 差，积分非线性，微分非线性
4/24 ____________
第一讲 绪论
1 智能仪器的重要作用 2 智能仪器的发展过程 3 智能仪器的组成、特点和分类 4 智能仪器的发展方向
11/24 ____________
第一讲 绪论
1.1 智能仪器的重要作用（1）
概念1
信息技术包括测量技术、计算机技术和通信技术，而测量技术是关键和 基础。智能仪器是对物质世界的信息进行测量和控制的基础手段和设备 ，使信息产业的源头和组成部分
15/24 ____________
第一讲 绪论
1.2 智能仪器的发展过程（2）
历程4
20世纪70年代以后，随着微处理器的广泛应用，出现了突破传统概念的 新一代仪器，即—智能仪器。这类仪器内置单片机或体积很小的微处理 器，仪器的功能由硬件和软件结合来完成。1974年出现电压电流波形等 间隔采样技术，揭开了智能仪器应用大幕。
20/24 ____________
第一讲 绪论
1.3 智能仪器的特点（2）
特点4
【智能仪器的网络化】配有GPIB、VXI、PXI、RS232、RS485等通讯 接口，具有远程操作能力；具有Ethernet接口，可连接Internet实现网络 化；具备无线传感器网络、蓝牙通讯和GPRS通讯能力。
特点5
克服系统误差的软件算法：利用误差模型修正法，曲线拟合法，校准 数据表修正法
相关主题
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• (4)容错性强：在协议中规定了出错处理和
.
19
差错校正的机制，可以对有缺陷的设备进行 认定，对错误的数据进行校正或报告；
• (5)“即插即用”的体系结构：具有简单而完 善的协议，并与现有的操作系统相适应， 不会产生任何冲突；
• (6)性价比较高：USB虽然拥有诸多优秀的 特性，但其价格较低。USB总线技术将外设 和主机硬件进行最优化集成，并提供了低 价的电缆和连接头等。
.
12
• 5.2.2 GP.IB(IEEE—488)总线
图5.12 GP-IB自. 动测试系统
13
• 1.控制器的操作 • 2.三线挂钩操作 • 5.2.3 VXI总线
(VMEbus Extensions for Instrumentation)
图5.13 GP-IB 连接器及信号
.
14
图5.14 GP-IB总线的三 线挂钩操作
.
18
• (2) 应 用 的 广 泛 性 ： 传 输 率 从 几 kbps 到 几 Mbps，乃至上百Mbps，并在同一根电缆上 支持同步、异步两种传输模式。可以对多 个USB总线设备(最多127个)同时进行操作， 利用底层协议提高了总线利用率，使主机 和设备之间可传输多个数据流和报文；
• (3)使用的灵活性：允许对设备缓冲区大小 进行选择，并通过设定缓冲区的大小和执 行时间，支持各种数据传输率、支持不同 大小的数据包；
.
22
• 5.4 现场总线技术 • 5.4.1 CAN总线概述
图5.21 ISO参考模型的7层体系结构
.
23
• LLC子层提供的功能 有：
• (1)帧接收过滤：数据 帧内容由标识符命名。 标识符并不能指明帧 的目的地，每个接收 器通过帧接收过滤确 定此帧与己是否有关；
• (2)超载通告：如果接 收器内部条件要求延 迟下一个LLC数据帧
• (3)全双工(Full-Duplex)方式：采用两根传送 线连接两端设备，可同时进行数据的发送 和接收。
• 3.串行传送(通信)方式及规程
• (1)异步传送规程
.
2
• (2)同步传送规程 • 4.基带传输 • 5.调制/解调与调制/解调器 • 5.1.2 RS—232标准串行接口总线
图5.2 异步传送数据格式
• 传送距离短，一般局限于
15m,即使采用较好的器 件及优质同轴电缆，最 大传输距离也不能超过 60m；
• 有25芯D型插针和9芯D 型插针等多种连接方式；
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图5.8
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• 信号传输电路为单端电路，共模抑制性能 较差，抗干扰能力弱；
• 5.1.4 RS—485标准串行接口总线
• 它与RS—422A的不同之处在于：
• 速率(bps)×距离(m)≤100M
• 1.传输线的选择和阻抗匹配
• 2.隔离
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• 3.抗静电放电冲击 • 4.传输线的铺设及屏蔽
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图5.10 传输距离与传输 速率关系
图5.11 光电隔离的RS—485总线
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• 5.2 并行数据通信 • 5.2.1 Centronics标准并行接口
图5.3 同步传送数据格式
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• 1.总线描述
• 驱动器的输出电平为：
• 逻辑“0”：+5~+15V
• 逻辑“1”：-5~-15V
• 接收器的输入检测电平为：
• 逻辑“0”：>+3V
• 逻辑“1”：<-3V
• (1)数据信号线
• (2)控制信号线
• 2.RS—232C接口的常用系统连接
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图5.4 带RS—232C接口的通信设备连接
图5.22 CAN的分层结构
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或LLC远程帧，则通过LLC子层开始发送超 载帧，最多可产生两个超载帧，以延迟下 一个数据帧或远程帧；
• (3)恢复管理：发送期间，对于丢失仲裁或 被错误干扰的帧，LLC子层具有自动重发送 功能，在发送成功完成前，帧发送服务不 被用户认可。
• MAC子层按IEEE 802.3规定，具有发送部分 功能和接收部分功能。
图5.15 8291A引脚及内部结构图
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(a)VXI系统模板尺寸 (b)VXI系统连接器及总线分布
图5.16
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图5.17 VXI总线通信规程示意图
• 5.3 USB总线技术
• USB总线具有以下主要特征：
• (1)用户易用性：电缆连接和连接头采用单 一模型，电气特性与用户无关，并提供了 动态连接、动态识别等特性；
• 发送部分功能包括：
பைடு நூலகம்• (1)发送数据封装，接收LLC帧和接口控制
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信息，构造MAC帧；
• (2)发送媒体访问管理，检查总线状态，串 行化MAC帧，插入填充位，开始发送，丢 失仲裁时转入接收方式，应答校验，错误 超载检测，发送超载帧或数据帧等。
第5章 智能仪器的标准数据通信 接口
• 5.1 串行数据通信 • 5.1.1 串行通信的基本概念 • 1.数据传送速率——波特率(Baud rate) • 2.单工、半双工与全双工
图5.1 全双工、半双工、单工示意图
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• (1)单工(Simplex)方式：仅允许数据单方向 传送；
• (2)半双工(Half-Duplex)方式：发送和接收数 据分时使用同一条传输线路，即在某一时 刻只能进行一个方向的数据传送；
图5.5 全双工标准系统连接
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• 3.电平转换
• 4.计算机接口
• 5.1.3 RS—422A 与 RS—423A标准串行接 口总线
图5.6 全双工最简系统连接
图5.7 调制解调器通讯系统连接图
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• 虽然，RS—232C使用很广 泛，但它存在着一些固有 的不足，主要有：
• 数据传输速率慢，一般低 于20kbps；
• 在两个设备相连时，RS—422A为全双工， RS—485为半双工；
• 对于RS—422A，数据信号线上只能连接一 个发送驱动器，而RS—485却可以连接多个， 但在某一时刻只能有一个发送驱动器发送 数据。因此，RS—485的发送电路必须由使 能端E加以控制。
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图5.9 RS—485总线多站互连原理图
• 5.3.1 USB的系统描述
• 5.3.2 USB总线协议
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图5.18 USB总线拓扑结构
图5.19 USB电缆及信号
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• 5.3.3 USB数据流 • 5.3.4 USB的容错性能 • 5.3.5 USB设备 • 5.3.6 USB系统设置 • 5.3.7 USB系统中的主机
图5.20 USB集线器示意图