VC++6.0环境下GPIB虚拟仪器的设计.doc
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1、VC+6.0环境下GPIB虚拟仪器的设计 作者: 日期:2 个人收集整理 勿做商业用途VC+6。0环境下GPIB虚拟仪器的设计摘要:介绍了基于GPIB的虚拟仪器技术发展、特点,讨论了GPIB测量系统的组成.阐述了VC+6.0环境下借助于ComponentWorks+和VISA实现虚拟仪器软件编程的方法。其中,以一个通用电源测试台作为实例,来展示虚拟仪器的开发、应用。关键词:虚拟仪器;GPIB;VC;VISAThe Design of Virtual Instrument with GPIB Interface In Visual C+6。0Abstract: This paper presen
2、ts the development, the characteristic and the virtual instruments technology. Then introduce how to use ComponentWorks+ and VISA to program virtual instruments software in Visual C+6。0. A practical general purpose power supply test studio be show the development and application of the virtual instr
3、uments.Key words: Virtual Instrument; GPIB; VC; VISA黄璐璐,李志华,李训铭Huang, Lulu Li, Zhihua Li, Xunming河海大学 电气工程学院,江苏 南京210098中图分类号:TP274 文献识别码:1.引言计算机技术和现代微电子技术的发展与普及,促进了电子测量仪器的快速发展。与此同时,工程上也越来越需要将测试用的电子仪器设备与计算机连接起来组成一个由计算机控制的智能系统,即自动测试系统(Auto-test System)。而虚拟仪器(Virtual Instrument)正是自动测试系统中一项重要技术,这种新的测试仪
4、器理念推动传统的测量仪器朝着数字化、智能化、模块化的方向发展,从而自动测试系统才得到了长足发展。往往自动测试系统中仪器设备种类繁多、独立性强,它们与计算机还要协同工作,所用的接口的要求也就要高于一般串行、并行接口。GPIB(General Purpose Interface Bus)正是这样的接口,它作为桥梁,把各种仪器与计算机紧密地联系起来,其实,也正是因为GPIB的提出,才使得电子测量由独立的、传统的单台仪器向组成自动测试系统的方向发展.VC+6。0是现在流行的通用编程软件,在其环境下的虚拟仪器设计,也就有着普遍的意义。2.虚拟仪器技术电子测量仪器发展至今,大致上可以分为四代:模拟仪器、数
5、字化仪器、智能仪器和虚拟仪器1、。先简要地介绍前三代的仪器:第一代模拟仪器,基本结构是电磁机械式的,借助指针来显示最终结果.如模拟电压表、模拟电流表、模拟转速表等。这类仪器仪表常用在要求精度不高、定性指示的场合。第二代数字化仪器,主要是借助于单片机设计的专用化仪器仪表。目前相当普及,如数字万用表等。这类仪器将模拟信号的测量转化为数字信号测量,并以数字方式输出最终结果,适用于快速响应和较高准确度的测量。第三代智能仪器,这类仪器内置微处理器,既能进行自动测试又具有一定的数据处理能力。如频谱分析仪等.由于它的功能块全部都是以硬件(或固化的软件)的形式存在,无论是开发还是应用,都缺乏一定的灵活性 2。
6、再来谈谈虚拟仪器的发展及特点3、:虚拟仪器的概念,是美国国家仪器公司(National Instruments Corp.,简称NI)在1986年提出的。与此同时提出的,还有“软件就是仪器(The software is the instrument.)的概念,这就强调软件在虚拟已其中的关键地位。任何一台仪器无非由以下三大功能块组成:信号的采集与控制、信号的分析与处理、结果的表达与输出.虚拟仪器既是将这三大模块的功能尽可能用计算机实现.大多数虚拟仪器是由计算机完成信号的分析和处理、结果的表达与输出这两个功能块的部分或全部功能。也就是说,虚拟仪器是由计算机硬件资源、模块化仪器硬件和用于数据分析、
7、过程通讯及图形用户界面(GUI)的控制软件组成,在软件控制下,由模块化仪器硬件进行测量信号的数据的采集,数据采集完毕后,传给计算机,软件再进行数据的分析处理,通过图形用户界面等方式将结果显示给用户。数据分析这一方面,若使用智能仪器,则可由其完成一定程度上的分析.虚拟仪器框架结构图参见图1. 图1 虚拟仪器框架结构图3。GPIB标准GPIB是HP公司在60年代末和70年代初开发的通用仪器控制接口总线标准.IEEE国际组织在1975年对GPIB进行了标准化,由此GPIB变成了IEEE488.1标准。1987年,IEEE推出了IEEE488.2标准.作为最早的仪器总线,GPIB的原始目的是对测试仪器
8、进行计算机控制。然而,GPIB的用途十分广泛,现已应用于计算机与计算机之间的通讯,以及对扫描仪和图像记录仪的控制.随后,主要的仪器制造商于1987年制定了VXI(VMEbus eXtension for Instrumentation)标准,其数据传输速度高达40MB/s,但价格相对过高,多用于尖端的测试领域。1997年推出PXI(PCI eXtension for Instrumentation)标准,其目的是将普通的PC机的性能价格比优势,与PCI总线面向仪器领域的必要扩展完美地结合起来,形成一种主流的虚拟仪器测试平台.相较于VXI、PXI标准,GPIB标准的数据传输速度一般低于500KB
9、/s。在价格上,它覆盖了从比较便宜的到异常昂贵的仪器,各种仪器制造商生产的GPIB仪器种类繁多,有很大的选择空间。它适用于那些要求高准确度,但不要求高速的工程应用2、3。一个典型的GPIB测量系统由一台PC机/工作站、一块或多块GPIB接口板卡和若干台GPIB仪器通过标准GPIB电缆连接而成。在标准情况下,一块GPIB接口板卡所连接的仪器设备不能超过14台。为了提高总线上的数据传输速率,电缆总长度不超过20m,总线上任意两台装置之间的电缆长度,在电缆总长度没有超过系统设备总数乘以2m的情况(例如,5台设备时,电缆总长度为10m)下,没有特别限制(一般标配的电缆长度有1m、2m、4m、0.5m、
10、6m、8m等多种规格),通常这已经足够了。若利用GPIB扩展技术,一个GPIB自动测量测试系统的规模无论是仪器数量还是距离都可以进一步扩展。系统中每个设备(包括接口板卡),必须有一个0到30之间的GPIB地址。一般而言,GPIB接口板卡地址设置为0,各种GPIB仪器的地址设置为从1到30。GPIB由一个控者(PC机/工作站)控制总线,在总线上传送仪器命令和数据,控者(Controller)寻址一个讲者(Talker),一个或多个听者(Listener),数据串在总线上从讲者向听者传送。GPIB软件包自动处理寻址和其他的总线管理功能4。下面通过建立一个通用电源测试台的实例来介绍GPIB虚拟仪器测
11、量系统的建立过程,电路硬件连接如图2所示。 图2 通用电源测试台硬件连接图该测试台将对三十多种整流电源、线性稳压电源、开关电源进行各项性能指标的测试、分析,这些电源可以统称为被测件(Unit Under Test,简称UUT).测试台中所有GPIB设备均由美国Agilent公司和台湾Chroma公司生产。GPIB接口卡只用一块,采用的是Agilent 82350 型GPIB接口卡,此卡插在计算机的PCI插槽上。 计算机利用此接口卡,通过GPIB总线电缆与GPIB仪器相连,在软件的支持下就成为一台GPIB系统控制器。测试台中三相交流电源采用Chroma 6463可编程交流电源,单相交流电源采用A
12、gilent 6813B交流电源/分析仪,电子负载用了两台,采用的是Agilent 6060B直流电子负载,示波器采用Agilent 54622A数字示波器,万用表采用Agilent 34401A数字万用表。测试台工作过程如下:三相、单相交流电源按照应用程序的设定产生所需的交流电压波形,加在UUT的输入端,同时UUT相应的电子负载也由应用程序进行调节,通过示波器、万用表测量UUT输出端电压电流的变化,从而分析UUT的各项性能指标,包括了UUT的输出电压、输出电流、输出电压纹波、电压稳定度、负载稳定度等指标。硬件设备连接好之后,安装运行Agilent 82350接口卡附带的Agilent IO
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