智能芯片测试系统的开发与设计毕业设计

宁夏大学新华学院本科学位论文智能芯片测试系统的开发与设计摘要随着计算机技术和微电子技术的迅速发展，智能芯片测试系统的应用越来越广泛。测试过程应用于智能芯片的制造过程，其主要目的都是为智能芯片质量与可靠性提供一种度量。本文介绍了智能芯片测试的重要地位，分析了芯片测试系统的发展和现状，提出了相应的设计方案。系统选择美国NI公司的数据采集卡（NI-DAQ）PCI-6221对待测参数进行采集，应用LabVIEW编程语言对该测试系统的控制部分以及结果比对部分进行了设计，最终实现了一个闭环的测试系统的设计并给出测试结果，主要用D/A芯片来实现设计。与传统的测试方法相比，设计更开放与灵活，便于修改，成功的实现了数字端口的控制，模拟量的采集以及结果的比对与显示。关键字：虚拟仪器，LabVIEW，数据采集 AbstractWith the rapid development of the computer technology and microelectronics technology,Smart chip-testing systems are used more widely. The testing process are used in smart chip process, Main purpose is to provide a measure for smart chip quality and reliability. The article introduces the important role of the smart microchip testing and analyzes the chip test system development and situation. It also puts forward the corresponding design scheme. The system uses data acquisition card to collect the measuring parameters and chooseAmerica NI companys data collection card (DAQ)M series NI-models :PCI6221for acquisition signal equipment, applies the LabVIEW programming software for the test system software parts, the control parts and the result.The LabVIEW realizes the design of closed loop testing system and gives out the results, Mainly use D/A chip to implement the design. Compared with the traditional test methods, it is more open and flexible, easy to modify. It makes the design of digital control ports, analog capture and compare and display the results succeed. Key words: virtual instrument，LabVIEW Electromagnetic interference，Data acquisition.目 录第一章 前沿································································11.1 课题背景及研究意义················································11.1.1现代工业生产的热点研究···········································11.1.2测试系统设计技术的产生···········································21.2 研究意义···························································21.3 D/A芯片测试方法发展现状·········································31.4 课题研究内容和研究方法···········································3第二章 总体方案设计·······················································52.1 选用的D/A芯片测试技术的设计·····································72.2 数据采集系统的介绍················································92.2.1 数据采集卡的功能·················································92.2.2数据采集系统的基本构成···········································102.2.3 信号调理·························································132.2.4 数据采集过程·····················································14第三章 D/A芯片测试及数据采集调试·······································16 3.1 静态参数测试部分···················································163.1.1 静态参数测试功能··················································163.1.2 静态参数输出控制部分的设计········································163.1.3 静态参数数据采集部分的设计········································213.1.4 静态数据采集的系统调试············································253.2 动态参数测试部分····················································263.2.1 动态参数测试功能··················································263.2.2动态数据输出控制部分和动态数据采集部分设计························263.2.3 动态数据采集的系统调试···········································36第四章 总结与展望·························································384.1 总结································································384.2 展望································································39参 考 文 献·································································40致 谢·····································································41第一章 前 言1.1 课题背景及研究意义 1.1.1现代工业生产的热点研究在科学技术日益发展的今天，现代工业企业要取得成功的关键因素之一就是产品合格的质量；在军事领域里面，要求武器装备要有更高的可靠性，保障性和可维修性。另一方面，由于现代工业及科技的迅速发展，自动化程度也越来越高，设备的结构变得越来越复杂，不仅仅同一设备的不同部分之间相互关联，紧密耦合，而且不同设备之间也存在着紧密联系，在运行过程中形成了一个不可分割的整体。因此，如果设备某一部分发生了故障，就可能引起一系列连锁反应，导致整个设备不能正常运行，轻者造成停机，停产，重则产生严重的甚至灾难性的人员伤亡。最典型的由于设备运行出现的故障而引起的灾难有：1986年4月，前苏联切尔诺贝利核电站放射性泄漏事故，损失达到30亿美元，核污染波及周边各国。2003年2月载有7名宇航员的美国哥伦比亚号航天飞机，在结束了为期16天的太空任务之后，返回地球时，在着陆前发生意外故障，航天飞机全部解体坠毁，不仅造成巨大的经济损失，而且使人类探索太空的航天遭到重大影响。 因此，如何检测系统并且让它正常的运行已成为一个十分重要的问题。故障检测技术在现代工业生产和国防建设中起到了极为重要的作用，并且已经成为科学界的热点研究之一。它是一门在近40年终发展起来的，为了更好地适应各种工程而形成的多学科交叉的综合学科，其研究的领域涉及到多门学科的理论，如数理统计、模糊集理论、可靠性理论、信息处理、模式识别、人工智能等学科的理论。当系统发生故障时，系统中的一部分会表现出与物理量的正常状态不同的特性，这种差异性包含有丰富的故障信息，根据故障的特征描述，利用它来进行故障的检测分离及辨识就是故障诊断的任务和目的。 1.1.2 测试系统设计技术的产生测试过程应用于半导体产品的制造过程，不论这种产品的形式是单个管芯还是封装好的成品元件，其主要目的都是为半导体成品质量与可靠性提供一种度量。因此，测试对于确保集成电路产品的质量是必不可少的。测试技术过程如图1-1图所示： 图1-1 测试技术过程 测试的目的是为了检验制造后的产品是否有故障。要测试电路，首先需要建立故障模型。对于数字电路而言，故障是有问题的电路在逻辑级的描述。故障模型有两种：描述影响元器件简介链接的故障模型和描述可能改变元器件真值表的故障模型。在确认故障模型后，可以生成针对被测电路的所有要检测的故障的列表。然后进行故障模拟，常用于故障模拟的算法有：串行故障模拟、并行故障模拟、推演故障模拟等。这个过程是将故障列表中的故障加入到电路描述中，并施加测试向量，分析和比较被测电路的输出响应和理想响应，就可以测试给定的故障出现的条件并生成测试向量集。1.2 研究意义随着计算机技术和微电子技术的迅速发展，大规模和超大规模集成电路的应用越来越普及，测试费用在集成电路制造生产和检修过程中所占的比例已经越来越高，研究适合现代电子设备的故障诊断系统就具有深远的现实意义。数字芯片测试系统是整个测试仪中一个非常重要的组成模块，本论文介绍了系统测试仪中芯片测试系统的设计和实现，包括数模转换原理，数据采集卡的使用，LabVIEW编程语言的运用等。随着深亚微米技术的应用，芯片规模不断增加，使得测试成为VLSI设计费用中最高，难度最大的一个环节。据报道，测试费用可占到芯片制造成本的50%以上，为了提高测试效率，近十年来，测试方法学的研究日益受到重视。 在集成电路产品开发的整个流程中，可测试性设计对于提高产品可靠性和成品率是不可忽略的。因此，正确的设计并不能保证制造出来的芯片就一定能够正常的工作。在制造过程中由于制造工艺和制造环境等多种原因，可能会使制造后的电路出现各种各样的物理缺陷问题，比如线与线之间或者层与层之间出现短路，线与线之间出现开路等，这些都会导致制造后的电路与预期的结果不一样，而不能正确的工作。如果故障芯片已经装在了PCB上，可能会造成整个PCB维修甚至更换，这种更换的成本是相当大的，所以出场前进行完整的测试是相当重要的，虽然为提高芯片制作质量做出了很大的努力，却不可避免的出现制作故障和生产出废品。1.3 D/A芯片测试方法发展现状当前，数字处理系统正在飞速发展，在通信领域，过去无线通信系统的设计都是静态的，只能在规定范围内的特定频段上使用专用调制器、编码器和信道协议。而软件无线电技术(SDR)能更加灵活、有效地利用频谱，并能方便地升级和跟踪新技术，大大地推动了无线通信系统的发展。在高精度测量领域，高级仪表的分辨率在不断提高，电流到达A量级，电压到达mV甚至更低。 为了满足数字系统的发展要求，D/A转换器的性能也必须不断提高，它将主要向以下几个方向发展:高转换速度：现代数字系统的数据处理速度越来越快，要求获取数据的速度也要不断提高。  高精度：现代数字系统的分辨率在不断提高，比如，高级仪表的最小可测值在不断地减小，因此，D/A转换器的分辨率也必须随之提高。  低功耗：片上系统(SOC)已经成为集成电路发展的趋势，在同一块芯片上既有模拟电路又有数字电路。为了完成复杂的系统功能，大系统中每个子模块的功耗应尽可能地。1.4 课题研究内容和研究方法通过本设计所研究与设计基于LabVIEW的D/A芯片测试系统，针对工业环境中各种干扰与冲击的影响，在D/A芯片的设计投入使用前，需要对其进行模拟干扰环境下的测试这一问题，进行数据采集及处理系统。不但利用虚拟仪器技术开发出一种基于LabVIEW的测试系统，该系统不仅可以对压力、温度、频率移等参数进行数据采集和处理，而且利用LabVIEW平台的数据采集和测试系统来实现高精度的数字控制。课题的研究主要内容是基于LabVIEW的D/A芯片的测试系统设计，其中主要包括静态电压参数的设计、动态电压参数的设计、基于LabVIEW的数据采集和控制系统的设计。 在LabVIEW语言程序设计的过程中包括三个部分:前面板、框图程序和硬件电路，因此一个VI程序的设计主要包括前面板的设计、框图程序的设计以及DAQ卡的连接和调试。1. 前面板 虚拟仪器的面板设计都在这个窗口中完成，并且在前面板中执行对仪器的操作。应根据实际中的仪器面板以及该虚拟仪器所要实现的功能来设计前面板。前面板中主要由输入控制器和输出指示器组成。利用工具模板来添加输入控制器和输出指示器。控制器使用户可以输入数据到程序,而指示器则用来显示程序产生的数值。2. 框图程序 实现虚拟发生器的所有程序都在这个窗口中完成。程序相当于源代码,只有在创建了框图程序以后该程序才能真正运行。所以在设计好前面板以后,就要根据各个框图之间的关系以及对数据的处理方法等设计框图程序。对框图程序的设计主要是对节点、数据端口和连线的设计。3. DAQ卡的连接和调试 DAQ系统的基本任务是物理信号的产生或测量。但是要使计算机系统能够测量物理信号，必须要使用传感器把物理信号转换成电信号（电压或者电流信号）。有时不能把被测信号直接连接到DAQ卡，而必须使用信号调理辅助电路，先将信号进行一定的处理。总之，数据采集是借助软件来控制整个DAQ系统，包括采集原始数据、分析数据、给出结果等。所以在设计好前面板和框图程序后，就要连接DAQ的硬件电路，使其软件通过DAQ卡完成数据采集。第二章 总体方案设计本设计所研究与设计是基于LabVIEW的D/A芯片测试系统，针对工业环境中各种干扰与冲击的影响，在D/A芯片的设计投入使用前，需要对其进行模拟干扰环境下的测试这一问题，进行数据采集及处理系统。课题的研究内容主要包括静态参数的设计、动态参数的设计、基于LabVIEW的数据采集和控制系统的设计。2.1本课题选用的D/A芯片测试系统的设计 D/A芯片外部连线如下图2-3所示 图2-3 D/A芯片外部连线D/A芯片测试系统的设计步骤实际设计中选用的方案，D/A芯片外部连线如下图2-4所示图2-4 D/A芯片外部连线（1）：连接给定模拟数值，通过十进制与二进制的转换，将模拟量转换为数字控制信号通过采集面板A的Line03位数字输出端口与Line47位端口相连。（2）：采集卡在其内部做D/A转换，转化出数字信号。（3）：检测端采集到的数字信号通过D/A转换出模拟信号与最初给定的模拟信号做对比，得出结论。2.2 数据采集系统的介绍2.2.1.数据采集卡的功能一个典型的数据采集卡的功能有模拟输入、模拟输出、数字I/O、计数器/计时器等，这些功能分别由相应的电路来实现。模拟输入是采集最基本的功能。它一般由多路开关（MUX）、放大器、采样保持电路以及A/D来实现，通过这些部分，一个模拟信号就可以转化为数字信号。A/D的性能和参数直接影响着模拟输入的质量，要根据实际需要的精度来选择合适的A/D。数字输出通常是为采集系统提供激励。输出信号受数模转换器（D/A）的建立时间、转换率、分辨率等因素影响。建立时间和转换率决定了输出信号幅值改变的快慢。建立时间短、转换率高的D/A可以提供一个较高频率的信号。应该根据实际需要选择D/A的参数指标。数字I/O通常用来控制过程、产生测试信号、与外设通信等。它的重要参数包括：数字口路数（line）、接收 (发送)率、驱动能力等。如果输出去驱动电机、灯、开关型加热器等用电器，就不必用较高的数据转换率。路数要能同控制对象配合，而且需要的电流要小于采集卡所能提供的驱动电流。但加上合适的数字信号调理设备，仍可以用采集卡输出的低电流的TTL电平信号去监控高电压、大电流的工业设备。数字I/O常见的应用是在计算机和外设如打印机、数据记录仪等之间传送数据。另外一些数字口为了同步通信的需要还有“握手”线。路数、数据转换速率、“握手”能力都是应理解的重要参数，应依据具体的应用场合而选择有合适参数的数字I/O。 许多场合都要用到计数器，如定时、产生方波等。计数器包括三个重要信号：门限信号、计数信号、输出。门限信号实际上是触发信号使计数器工作或不工作；计数信号也即信号源，它提供了计数器操作的时间基准；输出是在输出线上产生脉冲或方波。计数器最重要的参数是分辨率和时钟频率，高分辨率意味着计数器可以计更多的数，时钟频率决定了计数的快慢，频率越高，计数速度就越快。 2.2.2.数据采集系统的基本构成图2-5 数据采集应用的结构1缓冲（Buffers）这里的缓冲指的是PC内存的一个区域（不是数据采集卡上的FIFO缓冲），它用来临时存放数据。例如，你需要每秒采集几千个数据，在一秒内显示或图形化所有数据是困难的。但是将采集卡的数据先送到Buffer，你就可以先将它们快速存储起来，稍后再重新找回它们显示或分析。需要注意的是Buffer与采集操作的速度及容量有关。如果你的卡有DMA性能，模拟输入操作就有一个通向计算机内存的高速硬件通道，这就意味着所采集的数据可以直接送到计算机的内存。不使用Buffer意味着对所采集的每一个数据你都必须及时处理（图形化、分析等），因为这里没有一个场合可以保持你着手处理的数据之前的若干数据点。下列情况需要使用Buffer I/O： 需要采集或产生许多样本，其速率超过了实际显示、存储到硬件，或实时分析的速度。 需要连续采集或产生AC数据（>10样本秒），并且要同时分析或显示某些数据。 采样周期必须准确、均匀地通过数据样本。下列情况可以不使用Buffer I/O：数据组短小，例如每秒只从两个通道之一采集一个数据点。需要缩减存储器的开支。2触发（Triggering）触发涉及初始化、终止或同步采集事件的任何方法。触发器通常是一个数字或模拟信号，其状态可确定动作的发生。软件触发最容易，你可以直接用软件，例如使用布尔面板控制去启动/停止数据采集。硬件触发让板卡上的电路管理触发器，控制了采集事件的时间分配，有很高的精确度。硬件触发可进一步分为外部触发和内部触发。当某一模拟通道发生一个指定的电压电平时，让卡输出一个数字脉冲，这是内部触发。采集卡等待一个外部仪器发出的数字脉冲到来后初始化采集卡，这是外部触发。许多仪器提供数字输出（常称为“trigger out”）用于触发特定的装置或仪器，在这里，就是数据采集卡。数据采集系统一般由数据采集硬件、硬件驱动程序和数据采集函数几个部分组成。 数据采集硬件有多种多样的形式。数据采集硬件的选择要根据具体的应用场合并考虑到自己现有的技术资源。本设计中的数据采集卡根据设计要求选用National Instruments 多功能I/O采集卡NI PCI-6221。如下图2-6： 其性能指标如下： 16路单端模拟输入 16bit分辨率 200kS/s采样率 200kS/s磁盘写入速度 ±0.1±10v的输入范围 2路16位模拟输出 8条数字I/O接口 2路24位计数/定时器 带校准认证数 支持Windows2000/NT/XP的NI-DAQ软件驱动 数据采集的程序由LabVIEW软件编制，基本界面为数据采集的显示由示波器显示波形，还包括数字显示和启动开关。 图2-6 数据采集卡 通过PC机的I/O口，通过数据输入端用数据输入线和实验设备相连，在实验设备的输出端有个转换电路，可以将实验系统中存在的信号（位移、压力等）转换成数据卡所能采集的信号，下图2-7是接线端子BNC2120的面板。 图2-7 接线端子BNC2120的面板 NI公司的数据采集卡可以使用内部时钟来设置扫描速率和通道间的时间间隔。多数数据采集卡根据通道时钟（channel clock）按顺序扫描不同的通道，控制一次扫描过程中相邻通道间的时间间隔，而用扫描时钟（scan clock）来控制两次扫描过程的间隔。通道时钟要比扫描时钟快，通道时钟速率越快，在每次扫描过程中相邻通道间的时间间隔就越小。 2.2.3 信号调理从传感器得到的信号大多要经过调理才能进入数据采集设备，信号调理功能包括放大、隔离、滤波、激励、线性化等。由于不同传感器有不同的特性，因此，除了这些通用功能，还要根据具体传感器的特性和要求来设计特殊的信号调理功能。下面仅介绍信号调理的通用功能。1.放大微弱信号都要进行放大以提高分辨率和降低噪声，使调理后信号的电压范围和A/D的电压范围相匹配。信号调理模块应尽可能靠近信号源或传感器，使得信号在受到传输信号的环境噪声影响之前已被放大，使信噪比得到改善。2.隔离隔离是指使用变压器、光或电容耦合等方法在被测系统和测试系统之间传递信号，避免直接的电连接。使用隔离的原因由两个：一是从安全的角度考虑；另一个原因是隔离可使从数据采集卡读出来的数据不受地电位和输入模式的影响。如果数据采集卡的地与信号地之间有电位差，而又不进行隔离，那么就有可能形成接地回路，引起误差。3.滤波滤波的目的是从所测量的信号中除去不需要的成分。大多数信号调理模块有低通滤波器，用来滤除噪声。通常还需要抗混叠滤波器，滤除信号中感兴趣的最高频率以上的所有频率的信号。某些高性能的数据采集卡自身带有抗混叠滤波器。4.激励信号调理也能够为某些传感器提供所需的激励信号，比如应变传感器、热敏电阻等需要外界电源或电流激励信号。很多信号调理模块都提供电流源和电压源以便给传感器提供激励。5.线性化许多传感器对被测量的响应是非线性的，因而需要对其输出信号进行线性化，以补偿传感器带来的误差。但目前的趋势是，数据采集系统可以利用软件来解决这一问题。6.数字信号调理即使传感器直接输出数字信号，有时也有进行调理的必要。其作用是将传感器输出的数字信号进行必要的整形或电平调整。大多数数字信号调理模块还提供其他一些电路模块，使得用户可以通过数据采集卡的数字I/O直接控制电磁阀、电灯、电动机等外部设备。 2.2.4数据采集过程对于D/A芯片测试系统的数据采集，其基本过程是在系统中的数字输出端接入我们数据采集卡的数字输入口DI端，在程序框图有一个转换，将系统中的电压模拟信号转换成数字信号并且输出数据采集卡，这样我们才能对系统中的信号进行采集，如图2-8所示。图2-8 数据采集过程第三章 D/A芯片测试及数据采集调试3.1 静态参数测试部分 3.1.1 静态参数测试功能采用单个模拟信号作为初始信号，通过将模拟信号转换为数字量，然后把数字量输出，进入数据采集卡，将输出数据采集卡的数字信号转换为模拟信号，并且将它和作为初始信号的模拟信号作比较，从而起到检测D/A芯片单个点的目的。 3.1.2 静态数据输出控制部分的设计 用LabVIEW8.2软件编程，编程过程如下： 首先新建一个界面，如下图3-1所示。图3-1 新建界面弹出一个对话框， 单击“新建VI”后出现两个工作区，前面板和程序框图，如下图3-2所示。图3-2 前面板和后面板右键程序框图，将出现一个界面，点击测量I/O中DAQmax-Dat，单击DAQAssistant 如下图3-3所示。图3-3 DAQ Assistant将弹出以下对话框。由于模拟信号转换为数字信号，数字端口输出，那么DAQ的接收端应该是数字输出，所以我们将选择Line Output，如下图3-4所示。图3-4 Line Output单击Line Output之后，又将出现一个对话框，按住shift并选择Line0，1，2，3，如下图3-5所示。图3-5 选取通道单击finish之后，又将出现一个对话框， 单击OK即可。新建显示控件并且将名称改为电压数值，则前面板如下图3-6所示。图3-6 电压数值再在程序框图中单击右键，从函数编程布尔中选择数值至布尔转换，在程序框图中单击右键，从簇与变体中选择解除捆绑，如下图3-7所示。图3-7 解除捆绑在前面板单击右键，从布尔中中选择圆形指示灯，在程序框图中右键，在数组中选择创建数组，连接程序框图，如下图3-8所示。图3-8 程序框图的布局 3.1.3 静态数据采集部分设计在程序框图选择函数测量I/O，从测量I/O中选择DAQ，在获取信号中选择数字信号Line Input，如图3-9所示。图3-9 输入数据类型的选择选择四个通道Line03，如下图3-10所示：图3-10 输入端口的选择在布尔中选择布尔数组至数值转换，并与采集数值显示相连接，如图3-11所示。图3-11布尔控件将采集的模拟量和之前的模拟量做差取绝对值，之后与DA精度相对比如果误差是在精度范围之内，那么将得出正确结果，如图3-12所示。图3-12 计算比较在程序框中右键,从编程结构中选择条件结构，当条件为真时，结果输出正确，如下图3-13所示。图3-13 判断条件为“真”当条件为真时，结果输出错误，如下图 3-14 所示。图3-14 判断条件为“假”程序框图中选择While循环，将所有部件放入While循环,如下图3-15所示。 图3-15 While循环3.1.3 静态参数测试系统的调试以静态电压的数据采集和控制为例，电压范围是0+10V，点击运行，进行调试， 给定电压值为1V，量程指针对应地停在1位置，LED的二进制码对应的“1”灯亮，输出为1V，输出结果正确，如下图3-16所示。图3-16 给定值为2V时的图像给定电压值为7V，量程指针对应地停在7位置，LED的二进制码对应的“4”、“2”、“1”灯亮，输出为7V，输出结果正确，如下图3-17所示。图3-17 给定值为7V时的图像 3.2 动态参数测试部分 3.2.1 动态测试功能采用正弦模拟信号作为初始信号，将正弦划分等时的间隔点，把每个点对应的电压幅值转换为数字量，然后把数字量输出，进入数据采集卡，将输出数字采集卡的数字信号的采集点转换为模拟信号后和作为初始信号的模拟信号的点一一作比较，从而起到检测D/A芯片动态点的目的。3.2.2 动态数据输出控制部分和数据采集部分的设计 用LabVIEW8.2软件编程，编程过程如下： 首先新建一个界面，右键程序框图，将出现一个界面，点击信号处理波形生成中的正弦波形，单击，如下图3-18所示。图3-18 正弦波形按照提示帮助将幅值控件和频率常量与正弦波形对应的接点相连接，如下图3-19所示。图3-19 正弦波形连接图右键前面板，将出现一个界面，在列表与表格中选择Express表格12，如下图3-20所示。图3-20 Express表格在程序框图中右键，在文件I/O中选择写入测量文件，如下图3-21所示。图3-21 写入测量文件弹出对话框在文件名中新建文件命名为YCL1，在如文件已存在框中选择覆盖文件，则程序框图如下图3-22所示。图3-22 新建文件将以用时间设定为5s，如下图3-23所示。图3-23 已用时间的设定再在程序框图中单击右键，从函数编文件I/O中选择读取测量文件，如下图3-24所示。 图3-24 读取测量文件弹出对话框在文件名中输入读取文件命名为YCL1，则程序框图如下图3-25 所示。图3-25 读取文件名为YCL1在数据段大小中选择采样点设定为1，如下图3-26所示。图3-26 设定采样点将读取的模拟数通过十进制与二进制的转换控件转换成4位二进制数，选取4个布尔灯分表示为8421码，再在测量I/O中选择DAQ Assistant，在产生信号的数字输出中选择Line Output，选择通道Line03，如下图3-27所示。图3-27 选择通道在程序框图中将数据线连接，如下图3-28所示。图3-28 连接数据线右键程序框图，将出现一个界面，单击测量I/O中的DAQ Assistant，弹出对话框，在接收信号的数字输入中选择Line Input，选择通道Line03，如下图3-29所示。图3-29 选择通道在程序框图中右键，在文件I/O中选择写入测量文件， 弹出对话框，新建测量文件，命名为YCL2，并且选择覆盖文件，如下图3-30所示。图330 新建文件右键前面板，将出现一个界面，在列表与表格中选择Express表格。将程序框图连接，并且设定时间延时2s，如下图3-31所示。图3-31 时间延时将整个程序放入While循环，如下图3-32所示。图3-32 While 循环在测量I/O中选择读取测量文件，弹出对话框选择YCL1文件读取，并且在数据段大小中选择指定数据段大小采样点为101个，如图3-33所示。图3-33 YCL1文件读取创建一个Express表格，将读取测量文件与Express表格相连接，如下图3-34所示。图3-34 创建一个Express表格设置For循环将循环次数定为1，如下图3-35所示。图3-35 设置For循环选择读取文件YCL1，选择选定获取指定大小的数据段，采样点设定为一个，如下图3-36所示。图3-36 读取文件YCL1在结构中选择条件函数，当“真”的时候把读取的测量文件写入测量文件命名为YCL3，如下图3-37所示。图3-37 写入测量文件选择For循环800次，前400此输出与假条件函数连接，如下图3-38图所示。图3-38 For循环读取测量文件YCL3，设定数据段的大小，通过比对开始点来记录下一个完整周期的100个点存入写入文件YCL4中，如下图3-39所示。 图3-39 读取测量文件YCL3使用相关法将YCL1与YCL4的文件里的数据使用相关法并且显示波形图，如下图3-40所示。 图3-40 相关法出图 3.2.3动态数据采集的系统调试以动态正弦电压波形的数据采集和控制为例，电压幅值是0+10V，点击运行，进行调试. 首先幅值为1V，运行程序点击开始，如下图3-48所示图3-48 设定幅值为1V时的图像幅值为5V时，运行程序点击开始，如下图3-49所示。图3-49 设定幅值为5V时的图像第四章 经济技术分析作为现代仪器仪表发展的方向，虚拟仪器已迅速发展成为一种新的产业。美国是虚拟仪器的诞生地，也是全球最大的虚拟仪器制造国。到1994年底，虚拟仪器制造厂已达95家，共生产1 000多种虚拟仪器产品，销售额达2.93亿美元，占整个仪器销售额73亿美元的4%14。到1996年，虚拟仪器已在仪器仪表市场中占有10%的份额17。生产虚拟仪器的主要厂家NI、HP等公司，目前都生产数百个型号的虚拟仪器产品。LabVIEW是目前应用最广的虚拟仪器开发环境之一，它充分利用计算机硬件资源、仪器和测控系统硬件资源，被广泛应用于仪器控制、数据采集、数据分析、数据显示等领域。LabVIEW是一种图形化的编程语言,使用这种语言编程时,复杂的语言编程简化为可视化的数据流编程,以图标表示功能模块,以图标间连线表示数值传输,其编程方式与用元件和导线组成的电子电路十分相似,形象而直观。LabVIEW中提供大量现成的图形模板,可供生成美观实用的仪器面板； LabVIEW还提供丰富实用的数值分析、数字信号处理等功能；同时，LabVIEW高度集成了各种GPIB、VXI、RS232、RS-485标准设备及数据采集卡、网络设备的驱动功能,通过NI提供的众多流行仪器的源码级驱动程序,可轻而易举地与外部设备进行通讯和控制。在LabVIEW平台上,进行数据采集系统设计可节省大量的程序开发时间18,19。通过这一个学期的学习和研究我基本完成了对D/A芯片的数模转换、数据采集和输出系统、加载系统等的设计和编程。在数据采集系统中，最重要的元件就是数据采集卡，它的价格也比较昂贵，用的是美国NI公司生产的PCI6221，性能很好。对于D/A芯片并没有特定的型号要求。整个设计中重要的组成部分就是对于静态与动态电压参数测试系统的设计。在数据采集方面数据卡的选用是很关键的，我们选用了美国NI公司的PCI6221，它是M系列，250KS/s 16路，16bit低价位数据采集卡，带2路16bit模拟输出和24路DIO，价格大概3000元左右。在编程方面我们选用了LabVIEW8.2进行数据采集和信号输出界面的编制，在数据采集和信号输出方面能够满足系统的要求。在整个的实验系统中我们还要用到一台PC计算机和面板采集卡、电线，插线板等第五章 总结与展望5.1 总结本实验系统是对D/A芯片进行测试，实验的要求是结合LabVIEW虚拟仪器图形编程语言和数模转化知识进行D/A芯片测试系统设计的可行性分析，国内外现状情况的调查。了解虚拟仪器的概念，掌握D/A芯片测试系统的基本概念和方法。应用LabVIEW虚拟仪器图形编程语言设计一个完整的D/A芯片测试系统，并进行模拟仿真实验。在实验的过程中使我进一步掌握了LabVIEW的编程环境和方法，也加深了对数据采集和信号输出的理解。这次设计主要是采用模拟信号作为初始信号,通过数据采集卡的数字端口来输出相应的数字信号, 输出之后通过数据采集卡的模拟量采集功能对待测D/A的输出的模拟量进行测量并和理论结果进行比较来判断D/A工作状态是否正常。设计学习到了专业课的知识，比如关于LabVIEW软件和数模转换的应用，同时也学到了很多新的、从未接触过的知识，比如有关数据采集方面等一些非常有用的知识。5.2 展望下一阶段的工作是在熟练使LabVIEW和数据采集卡基础上，利用LabVIEW中的程序控制联机调试，以及外接其他D/A芯片测试工作，利用LabVIEW程序控制实时全面监测D/A芯片的效果。参 考 文 献1 刘文彦. 现代测试系统M. 长沙: 国防科技大学出版社, 1995：4287.2 董绍平. 数字信号处理基础M. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社,1996：1856.3 薛亮. 一种D/A静态参数和动态参数的测试方法J. 仪器仪表学报, 2004：25 65.4 谢永乐,陈光. 系统芯片的可测性设计与测试J. 电子测量与仪器学报,2006.43(3):13255 杨晗,冯耀莹,许弟建. 高速D/A转换器动态参数测试方法研究J. 仪器仪表报, 2001.21(3): 11136 朱冬梅,傅东兵,石建. 一种用于高精度D/A转换器的数字校准技术J. 北京科技大学出版 社,2004.17(2): 1637.7 陈国强,吴国华,刘敬. 中规模集成电路功能测试仪的设计J.仪器测量学报,2008.21(5): 2126.8 时万春. 集成电路测试技术的新进展J. 电子测量与仪器学报,2007, 12 (4): 2146.9 张凯, 郭栋. LabVIEW虚拟仪器工程设计与开发M. 北京: 国防工业出版设.2004.06. 411.10 邓炎,王磊. LabVIEW8.2测试技术与仪器应用M. 北京: 机械工业出版社.2004.07.1015.11 孙晓燕,王斌武. LabVIEW及其在测试技术中的应用M.北京: 机械工业出版2006.10.319.12 雷振山.LabVIEW7Express实用技术教程M. 北京: 中国铁道出版设.2004.03.1116.13 杨乐平,李海涛,肖相生. LabVIEW程序设计与应用M.北京: 电子工业出版 社,2001.7.101127.14 Kiam H A,Gregory C,Li Y.PID Control System Analysis,Design,and TechnologyJ. IEEE Transactions on control systems technology,2005,13 (4):5592576.15 Chakrabarty K,Murr ayBT,H ayes JP.Optimal zero aliasing space compaction of test response J.IEEE Trans Comp,1998,47(11):172199.16 Jas A,Ghosh2Dastidar J,Touba N A.Scan vector compression / decompression using statist ical encodingA.Proc VLSI Test Symp C.Dana Point,CA,USA. 1999.114212.17 DACJ.L.Huang,C.K.Ong,and K.T.Cheng,AB IST Scheme for On2chip DAC and Testing,Design,Automation and Test in EuropeJ.2000,45(1):216 - 220.18 R.S.Gomr,E.A.Cherney,R.Hackam,and T.Orbeck. The Electrical Performance of Polymeric Insulating Materials Under Accelerated Aging in a Fog Chamber J.IEEE Transaction Paper on Power Delivery,1998, 30(4):1229 .42致 谢2011年3月初，我开始了自己的毕业论文工作，时至今日，论文基本完成。从最初的茫然，到慢慢的进入状态，再到对思路逐渐的清晰，整个毕设过程难以用语言来表达。历经了几个月的奋战，紧张而又充实的毕业设计终于落下了帷幕。回想这段日子的经历和感受，我感慨万千，在这次毕业设计的过程中，我拥有了无数难忘的回忆和收获。在此论文结束之际，首先，向所有给与我帮助和指点的老师们表达我的感谢! 其次,向我的导师林顺英致以崇高的敬意！林老师渊博的学识、严谨的治学态度、活跃的学术思想、敏锐的科学洞察力、坚韧不拔的科学追求和精益求精的学者风范，以及对学生孜孜不倦的教诲与激励，都给我留下了非常深刻的印象。林老师给予我们无微不至的关怀，让我终身受益。 另外，论文参阅了许多国内外学者的研究成果，是我论文写作的依据和基础，在此表示深深的感谢。最后，再次真心的感谢各位帮助过我的老师们和同学们，你们的帮助让我顺利完成毕设；更重要的是使我学到了很多生活哲理，这对我意义深远，因为它将会使我一生受益，谢谢！