第9章自动测试系统全解

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第8章 阻抗测量,第9章 自动测试系统,本章重点,9.1 自动测试系统,9.2 智能仪器,9.3 虚拟仪器,9.4 接口总线及信道,9.5 测试软件,9.6 自动测试系统的组成,本章小结,习 题 九,第9章 现代电子测量技术,自动测试系统,ATS,Automatic Test SystemCAT,Computer Aided Test,本章重点：,自动测试系统的组成和发展概况,智能仪器和虚拟仪器,总线接口、测试软件,自动测试系统的集成,9.1 自动测试系统,一、自动测试系统（CAT平台）的基本组成,控制器：系统的指挥、控制中心,程控仪器设备：能完成一定的具体测试、控制任务,总线与接口：完成消息、命令、数据的传输与交换,测试软件：为完成系统测试任务而编制的各种应用软件,被测对象,9.1 自动测试系统,二、自动测试系统发展概况,第一代测试系统：多为专用系统，常针对某具体任务而设计；其结构特点是，采用比较简单的定时器或扫描器作为控制器，其接口也是专用的，故通用性比较差。,9.1 自动测试系统,二、自动测试系统发展概况,第二代测试系统：采用了标准化的通用可程控测量仪器接口总线（,GPIB,，位并行，字节串行）及可程控仪器和测控计算机。,9.1 自动测试系统,二、自动测试系统发展概况,第三代测试系统：仅由微型计算机、通用硬件（激励信号产生电路、取样器和接收器、可程控测试接口等）和应用软件组成；充分发挥计算机的能力。,9.2 智能仪器,一、智能仪器的定义及特点,智能仪器的定义：是含有微计算机或微处理器的测量仪器，它,拥有对数据的存储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能，具有一定智能的作用,（表现为智能的延伸或加强等）。,智能仪器的基本特点：,1,）测量过程的软件控制：,CPU,软件控制测量过程,“以软代硬” 灵活性强、可靠性强,2,）强大的数据处理功能 ：,随机误差、系统误差、非线性校准等处理改善测量的精确度；,数字滤波、相关、卷积、反卷积、幅度谱、相位谱、功率谱等信号分析提供更多高质量的信息,3,）多功能化 ：,4,）操控界面的“键盘化”：,5,）友好的人机界面：,二、智能仪器的组成：硬件和软件。,1、智能仪器硬件系统组成,硬件系统的两种基本类型：,微机内置式（单片机为核心）,微机扩展式（PC机为核心）,9.2 智能仪器,（1）微机内置式：是由单片或多片微机芯片与仪器有机地结合在一起形成的单机。,特点：,专用或多功能；,小型化、便携式干电池供电；,易于密封，适应恶劣环境，成本低。,用途：,适用于工业控制、科学研究、军工企业、家用电器等方面。,（2）微机扩展式（个人计算机仪器PCI或称微机卡式仪器） ： 是以个人计算机为核心的应用扩展型测量仪器。,特点：,使用灵活、应用范围广；,可充分利用PC已有的各种资源；,数据处理功能强，内存容量大；,用途：,适于复杂的、高性能的信息处理。,智能仪器硬件系统通用结构组成：微机系统，输入、输出电路，人机接口和通信接口电路4部分。,内嵌微处理器智能仪器的基本结构,单片机或DSP,RAM、,EPROM,I/O接口,D/A,A/D,外部通信,RS-232C、USB,打印机,仪器面板,键盘、开关、显示器,传感器,电量,非电量,输入通道,输出通道,MCU,被测量,传感器,放大器,S/H,A/D,执行机构,放大器,D/A,人机接口（键盘，显示器，通讯,）,微机扩展式智能仪器-,个人仪器（PCI）结构图,个人计算机,总线扩展槽,软件,仪器插件,通用接口,仪器插件,仪器插件,电源,PC总线,GPIB总线,扩展底板或外部插件箱,个人仪器结构图,普通台式PCI,工控机PCI,笔记本PCI,2、智能仪器软件系统组成,（1）功能执行程序：实现各种实质性的功能，如测量、计算、显示、打印、输出控制和通信等。,（2）监控程序：是专门用来协调各个执行模块和操作者关系的程序，在系统程序中充当组织调度的角色。监控程序的结构大致分作业顺序调度型、作业优先调度型和键码分析作业调度型3种。,一、虚拟仪器的基本概念和特点,在计算机和必要的仪器硬件确定之后，软件就是PCI仪器发展的关键。,软件就是仪器成为流行的说法。,NI（National Instruments）公司1986年设计的LabVlEW,（Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench）,l.0，2003年发展到,Labview7.0,，推动,虚拟仪器（VI: Virtual Instrument）,技术的发展。,图形化编程语言,建立的虚拟仪器面板，完成对仪器的控制、数据采集、数据分析和数据显示功能。,9.3 虚拟仪器,一、虚拟仪器的基本概念和特点,虚拟仪器系统特点：,由用户定义仪器功能；,仪器硬件模块化；可重用和重新配置；,强调软件就是仪器的新概念；,系统功能、规模可通过修改软件、更换仪器硬件而增减；技术更新速度快，开发维护费用低。,9.3 虚拟仪器,二、虚拟仪器的组成及关键技术,1,、虚拟仪器的一般结构,个人仪器的扩展,二、虚拟仪器的组成及关键技术,2、虚拟仪器的构成方式,PC-DAQ系统：,GPIB系统：,VXI系统：,PXI系统：,串行接口系统：,现场总线系统：,二、虚拟仪器的组成及关键技术,3,、虚拟仪器中的关键技术,实时性：数据采集、存储和信号分析之间以二进制的数据形式进行高速数据传输；方向是高速、线性、大动态的A/D或D/A；高速数据发生、快速数据分析与处理等。,DSP：提高测量的重复性和稳定性；构成频域与时域测试的桥梁。,三、虚拟仪器软件结构（VISA,：Virtual instrument software architecture,）,VISA的任务：统一VXI虚拟仪器模块的软、硬件标准，进而达到统一I/O软件的目的。,VISA具有与仪器硬件无关的特性，全世界各VXI厂商在编写VXI虚拟仪器驱动程序时所公用的底层函数集，遵循VISA标准，可使得系统用户所写的应用程序，不仅可用于VXI总线系统，也可用于GPIB总线或带RS232接口设备的系统中。,VISA的出现，大大缩短了应用程序的开发周期，且使得测试软件的开发从此走上了一个新的台阶,9.3 虚拟仪器,9.4 接口总线与信道,一、测试系统中常用的接口总线及信道,PC,机系统并行,I/O,接口总线：,PC/XT,、,ISA,（,AT,）、,EISA,、,PCI,、,AGP,PC,机的串行接口总线：,RS232,、,USB,、,IEEE1394,、,1-Wire,单总线,标准仪器总线：,GPIB,（,IEEE4888,）、,CAMAC,、,VXI,、,PXI,、,VME,现场总线：,FF,、,Profibus,、,CAN,、,LonWorks,、,HART,信道：有线（,RS485/232,、电话线、电力线载波、互联网）；无线（无线电波、手机短信息、红外线、蓝牙、无线局域网、无线上网）,在以计算机为核心的自动测试设备中，硬件是基础，软件是灵魂。,软件在很大程度上决定了系统的先进性、可靠性、实用性和实时性，软件也日益成为ATE的主体，决定整个系统的关键。,测试仪器和系统的设计制造朝着规范化、通用化、模块化发展。,如何快捷有效的组建自己的自动测试系统，测试软件的生成技术将成为系统集成的关键。,9.5 测试软件,面向对象编程技术,图形化编程技术,自动测试程序生成技术,9.5 测试软件,自动测试系统测试软件程序的编制：就是使用一定的计算机语言，指挥系统内的各种操作和消息的传递。,9.5 测试软件,现代的测试软件平台：使用图形化编程方式，以C语言为基础。,LabVIEW,（,NI,公司产品，图形化编程）,HP VEE,（,HP,公司产品，图形化编程）,Labwindows,/CVI,（,NI,公司产品，,C,语言及交互式编程）,ES-VATE,（电子科技大学研制）,9.5 测试软件,仪器驱动程序：主要用于完成仪器硬件的通信、控制功能,仪器驱动程序是计算机上的虚拟面板与实际仪器间的桥梁。,为简化编程，常采用现成的工具软件包；也可以利用标识语言完成系统软件的编写。,9.5 测试软件,自动测试系统的集成：就是如何根据实际任务进行系统级设计。,测试系统必须采用开放式系统结构。,VXI总线自动测试系统集成：将各种部件，如仪器模块、零槽控制器、计算机控制器、编程语言、夹具/探头等组成一个计算机控制系统。,9.6 自动测试系统的集成,VXI总线自动测试系统集成的步骤：,明确测试任务，确定系统的总体结构框架和测试思路；,选择主机箱，明确电源功率和冷却的要求；,选择主控制器和主控制器的控制方式；,进行,VXI,总线仪器模块的选择；,进行开关及测试接口的选择和设计；,选择合适的系统软件和工具软件；,编制测试应用软件完成所需的测试任务。,9.6 自动测试系统的集成,本章小结,习 题 九,自动测试系统主要由哪几部分组成？第三代自动测试系统的特点是什么？,何谓智能仪器？它具有那些特点？,何谓虚拟仪器？它有哪些结构形式？,简述,GPIB,总线信号的名称和作用？,VXI,总线与,GPIB,有哪些根本上的区别？,VXI,总线的模块和主机箱有何特点？,自动测试系统的集成通常有哪些步骤？,有一军火仓库，有,6,间库房，距值班室,600m,。现要求对库房内的温度、湿度、浸水及库门状况进行长期自动监测，试提出一个设计方案（画出布局图并文字说明）。,