自动测试系统实验指导书(最新版).doc

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1、 自动测试系统实验指导书万春霆、殷贤华编桂林电子科技大学电子工程与自动化学院2015年12月目录实验一 自动测试系统硬件构成2实验二 基于VISA资源共享机制的自动测试软件设计9实验三 虚拟仪器软面板设计（一）12实验四 基于虚拟仪器的电子电路测试仿真实验18实验五 虚拟仪器软面板设计（二）20实验六 滤波器幅频特性测试系统组建及测试软件设计23实验一 自动测试系统硬件构成一、 实验目的掌握自动测试系统的构成， 能够结合具体的测试对象（如滤波器幅频特性测试、放大器电压、电流、频率测试等），利用主控计算机、VXI机箱、VXIbus模块、GPIB接口仪器通过各种总线方式组建自动测试系统；掌握LAN

2、/GPIB网关的应用方法，能够通过LAN/GPIB网关组建局域网测试系统，实现局域网各个客户端对测试系统的共享。二、 实验要求1. 熟悉组建自动测试系统的两种基本方式：外置式计算机结构和内嵌式计算机结构；2. 熟悉组建自动测试系统的几种总线形式：GPIB总线、IEEE1394总线、MXI总线，了解各种总线的性能和特点；3. 了解自动测试系统的扩展方法；4. 熟悉通过LAN/GPIB网关组建局域网测试系统的方法，了解LAN/GPIB网关的各种功能及参数设置；5. 了解试验中使用的GPIB接口仪器、VXIbus模块和VXI机箱的应用方法和性能；6. 有关自动测试系统理论教学和试验教学的详细资料可登

3、录桂林电子科技大学校园网获得，通过主页，进入“教育在线”，然后在精品课程列表中点击“自动测试系统”，然后登录，即可浏览自动测试系统精品课程的所有网上教学资源。三、 实验仪器、设备 主控计算机 局域网交换机LAN/GPIB网关E5810 GPIB接口仪器：任意波形发生器33250A、数字示波器54622D、数据采集器34970AVXIbusC尺寸机箱：6槽机箱E1421B、13槽机箱E8403AVXIbusC尺寸模块：GPIB零槽控制器E1406A、IEEE1394零槽控制器E8491B、MXI零槽控制器VXI-MXI-2、数字万用表E1412A、任意波形发生器E1441A、通用计数器E1420

4、B、数字I/O E1419A、64通道扫描A/D E1413CIEEE1394接口卡及IEEE1394电缆GPIB接口卡及GPIB电缆MXI接口卡及MXI电缆USB/GPIB转换器82357A四、 实验基本原理与功能VXIbus系统是一种计算机控制的功能系统，一般由主控计算机、VXIbus机箱和VXIbus模块组成。采用外挂式主控计算机时，通过IEEE488总线、IEEE1394总线、MXI总线中的某种总线与VXIbus机箱相连，组建自动测试系统，或通过GPIB网关组建局域网自动测试系统。组成VXIbus系统的基本逻辑单元称为“器件”，在VXIbus系统中，资源管理器和0槽服务提供了公共系统资

5、源。资源管理器是系统配置的管理者，也是系统正常工作的基础，0槽服务向系统提供公用资源。五、 试验任务：1 选择合适的仪器、模块和设备，组建GPIB总线自动测试系统，画出其结构简图；2 选择合适的仪器、模块和设备，组建IEEE1394总线自动测试系统，画出其结构简图；3 选择合适的仪器、模块和设备，组建局域网自动测试系统，画出其结构简图；4 选择合适的仪器、模块和设备，进行自动测试系统多机箱扩展，画出其结构简图；5 在IE的地址栏输入LAN/GPIB网关地址，登录到网关界面，熟悉网关的各种功能，通过基本SCPI命令的使用，初步了解各种仪器和模块六、系统构成1 GPIB总线系统构成IEEE总线体系

6、结构如下图。该体系结构主要包括插入通用计算机的IEEE488接口卡，位于VXI主机箱零槽模块的IEEE488-VXI翻译器，IEEE488电缆及VXI仪器模块。外置计算机IEEE488接口零槽IEEE488VXI仪器IEEE488电缆VXI主机箱2 基于LAN的系统构成3. MXI总线体系结构主要包括插入通用计算机的MXI接口卡，位于VXI主机箱的VXI-MXI模块、MXI电缆及VXI仪器模块。MXI总线体系结构下图计算机MXI接口卡VXI-MXIVXI仪器VXI-MXIVXI仪器VXI-MXIVXI仪器1VXI主机箱2VXI主机箱8VXI主机箱MXI电缆4. IEEE1394总线体系结构该系

7、统主要包括插入通用计算机的IEEE1394接口卡，位于VXI主机箱的VXI-IEEE1394模块，IEEE1394电缆及VXI仪器模块。IEEE1394也称为火线，是一种新的高速串行总线，在性能、灵活性及易于使用方面具有优势，因此被推广用作仪器接口。计算机1394接口卡VXI-1394VXI仪器VXI-1394VXI仪器VXI-1394VXI仪器1VXI主机箱2VXI主机箱16VXI主机箱1394电缆七 实验二的预习任务1、预习VISA.PDF文档中有关章节，了解VISA中的类型，和标准函数：打开、关闭资源管理器/仪器的函数viOpenDefaultRM( )、viOpen( )、viClos

8、e( )，VISA IO函数viPrintf（）、viScanf（）和viQueryf（），VISA中的加锁、解锁函数viLock（）和viUnlock（）。viOpenDefaultRM(&def); 打开资源管理器viOpen(def,GPIB0:10:INSTR,VI_NULL,VI_NULL,&funcgen); 打开地址为GPIB0:10:INSTR的仪器，并以变量funcgen访问； viLock(funcgen,VI_EXCLUSIVE_LOCK,5000,VI_NULL,VI_NULL); 对仪器funcgen加锁5000毫秒viOpen(def,GPIB0:7:INSTR,V

9、I_NULL,VI_NULL,&osci);viPrintf(funcgen,APPL:SIN %d,2.0,-2.5n,freq); 令仪器funcgen产生频率为freq的正弦波，幅度2.0v，偏移2.5vviQueryf(osci,MEASURE:VPP? CHANNEL1n,%t,buf); 使仪器osci的1号通道测量幅值，并存储在buf中； viScanf (DMM, %t, &buf); 读回仪器DMM测量的电压值并存入buf viUnlock(funcgen); 对仪器funcgen解锁 viClose(funcgen); 关闭仪器funcgenviClose(def); 关闭

10、资源管理器def通过例子说明各个函数的使用：#include stdio.h#include visa.hvoid main( )ViSession def,funcgen,funcgen1,osci;char buf3072;int freq=100;viOpenDefaultRM(&def);viOpen(def,GPIB0:10:INSTR,VI_NULL,VI_NULL,&funcgen); viOpen(def,GPIB0:7:INSTR,VI_NULL,VI_NULL,&osci);viLock(funcgen,VI_EXCLUSIVE_LOCK,5000,VI_NULL,VI_N

11、ULL); viLock(osci,VI_EXCLUSIVE_LOCK,5000,VI_NULL,VI_NULL);for(int k=1;kSettings ，点击Link标签，将agvisa32.lib添加到 Object/Library Modules 框中。3、 选择菜单 Tools - Options，点击 Directories 标签：从 Show directories for 下拉框中选择 Include Files，点击列表框的最下面，输入 或选择路径 C:VXIPNPWINNTAGVISAINCLUDE （有可能在 C:Program FilesVISAWINNTAGVIS

12、AINCLUDE，取决于安装路径）从 Show directories for 下拉框中选择 Library Files ，点击列表狂的最下面，输入 或选择路径 C:VXIPNPWINNTAGVISALIBMSC 有可能在 C:Program FilesVISAWINNTAGVISALIBMS，取决于安装路径）4. 设计界面5. 通过 ClassWizard 添加变量6. 双击“输出”按键，添加按钮事件，在按钮事件中，输入程序。实验四 基于虚拟仪器的电子电路测试仿真实验一、 实验目的利用课题组设计的电子电路虚拟仪器仿真实验平台，对几种典型的电子电路进行测试仿真实验，以熟悉这些电路的工作原理、特

13、点和参数。同时通过本实验平台了解基于LabVIEW的虚拟仪器特点和设计方法，能够利用LabVIEW开发简单的虚拟仪器软面板和测试软件。二、 实验要求a) 熟悉LabVIEW图形化编程环境，了解LabVIEW调用控件的编程方法。b) 熟悉使用 LabView 图形编程语言进行 GUI 程序设计。c) 掌握使用LabVIEW完成基础电子电路实验仿真。三、 实验基本原理与功能LabVIEW 是一种图形化的编程开发环境，广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接 受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。图形化的程序语言，又称为“”语言。使 用这种语言编程时，基本上不写程序代码，取而代之的是流程图或流程图

14、。所有的 LabVIEW 应用程序，即虚拟仪器（VI），它包括前面板（front panel）、框图（block diagram）以及图标/连结器(icon/connector)三部分。前面板是图形用户界面，也就是 VI 的虚拟仪器面板，这一界面上有用户输入和显示输 出两类对象，具体表现有开关、旋钮、图形以及其他控制对象（control）和显示对象流程图提供 VI 的图形化源程序。在流程图中对 VI 编程，以控制和操纵定义在前面板 上的输入和输出功能。流程图中包括前面板上的控件的连线端子，还有一些前面板上没有，但编程必须有的东西，例如函数、结构和连线等。VI 具有层次化和结构化的特征。一个 V

15、I 可以作为子程序，这里称为子VI（subVI）， 被其他VI调用。图标与连接器在这里相当于图形化的参数。四、 实验任务与内容1、 安装LabVIEW图形化编程环境LabVIEW2013。2、 在LabVIEW编程环境下完成基本运算放大电路的仿真。基本运算放大电路包括加法电路、减法电路、积分电路。它们分别完成了加法运算、减法运算、积分运算。学生可以自由选择完成三种电路中的一种完成基本运算放大电路的仿真。下图为加法电路的仿真示例，通过改变输入电压和电路中的电阻值验证加法电路的功能是不是如公式所示。3、 在LabVIEW编程环境下完成RLC串联谐振电路的仿真实验，对于任何含有电感和电容的一端口网络

16、，在一定条件下端口呈现电阻性，即其端口电压与电流同相位，则称此一段口网络发生谐振。这里我们只关注在改变电阻R的情况下，整个电路的Q值的变化。电路中L，C，Us已知，改变电阻的大小，即可看到Q值的变化，Q值是谐振回路的品质因数，是一个仅与电路参数有关而与频率无关的量。Q值越大，电路的选择性越好。实验五 虚拟仪器软面板设计（二）一、 实验目的利用图形化软件开发工具LabVIEW，开发基于GUI的虚拟仪器软面板，包括任意波形发生器、数字示波器、数字多用表、计数器等，通过软面板实现对这些仪器的远程控制。二、 实验要求1、 熟悉Agilent IO接口软件，包括IO Config的配置和VISA Ass

17、istant的使用，了解Agilent IO接口软件和用户开发的测试程序之间的关系；2、 掌握通过LabVIEW编程环境编程实现远程操作GPIB仪器的方法。3、 掌握基于LabVIEW的VISA控件的啊安装和使用。4、 掌握怎样用VI调用仪器对用子VI的方法实现对仪器的远程控制。三、 实验基本原理与功能本实验平台的搭建是基于美国国家仪器公司(NI)开发的图形化编程软件Labview，在Labview开发环境下，开发者可以利用软件中提供的VI，直接编写目标程序，而不用自己去编写底层的一些代码，从这个角度出发，极大的提高了开发者的工作效率。本实验平台也是大量调用了Labview中自带的VI，从而构

18、成一个功能相对完善的虚拟仿真实验平台。它包括虚拟的实验，虚实结合的实验。虚拟的实验主要是通过操作虚拟仪器的一些按钮，从而熟悉对真实仪器的操作。与此同时，虚拟的部分还设计了一些相对基础的电路实验，旨在帮助使用者加深对电路基本原理的理解与认识。虚实结合的实验包括Agilent 53131A、Agilent 34401A、Agilent 33220A、Agilent 54622D、幅频及相频测试。虚实结合部分利用安捷伦设备提供的仪器驱动代码，加上自己的修改，可以很好的在Labview中调用，从而体现了“软件就是仪器”这一说法，Labview编写的上位机软面板实际上是接管了真实的仪器，不需要再手动的去

19、真实的仪器上操作，只要鼠标点击相应的面板的控件即可。四、实验设备主控计算机 局域网交换机LAN/GPIB网关E5810 GPIB接口仪器：任意波形发生器33250A、数字示波器54622DVXIbusC尺寸模块：GPIB零槽控制器E1406A、数字万用表E1412A、任意波形发生器E1441AGPIB电缆五、 实验任务与内容a) 在LabVIEW图形化编程界面下安装VISA控制。b) 通过调用VISA资源函数信号发生器33250A的仪器界面，通过对函数信号发生器的界面设置信号输出幅度、频率、波形等参数产生不同的波形。通过调用VISA资源函数信号发生器54622D的仪器界面，先对示波器进行自动设

20、置，通过条件结构选择将自动设置的结果返回到手动设置进行示波器的配置，实现了手动设置和自动设置的切换，提高示波器使用的便捷性。在示波器前面板上提供了对波形电压、电阻、幅值、频率、周期、相位等基本参量测试的选项框，可以选择其中的参量进行测量。也可以使用图形工具将采集的波形放大、缩小、观察指定区域，同时使用游标可以测量和观察游标所在点的和游标之间的值，实现手动对波形的周期、幅值的测量。实验六 滤波器幅频特性测试系统组建及测试软件设计一、 实验目的根据具体的测试任务，进行自动测试系统软硬件需求分析，选择适当的VXIbus模块或GPIB接口仪器，选择能满足测试要求的软件开发工具，组建自动测试系统，开发测

21、试程序，掌握自动测试系统软硬件开发的全过程。二、 实验要求1. 了解有源或无源高通、低通或带通滤波器的设计方法；2. 掌握常用自动测试系统软件开发工具（如C/C+、LabView等）的软件设计方法，了解各种软件开发工具的特点，比较它们的优缺点；3. 掌握常用GPIB接口仪器和VXIbus模块的功能和性能指标，能够熟练操作这些仪器；4. 了解各个仪器、模块的指令集，熟悉它们的常用测试指令；5. 掌握自动测试系统集成的各个步骤和方法，能够根据具体的测试任务，组建有效的测试系统。三、 实验基本原理与功能如图6.1所示为一外挂式主控计算机自动测试系统的基本结构简图，该结构包括插入通用计算机的IEEE4

22、88接口卡，位于VXI主机箱零槽模块的IEEE488-VXI翻译器，IEEE488电缆及VXI仪器模块。在这种结构中，主控计算机通过IEEE488接口与位于一个或多个主机箱零槽模块上的IEEE488-VXI接口模块进行通信，VXI总线主机箱的初始化以及IEEE488和VXI总线协议的转换是由固化在零槽模块中的软件来实现的。每个模块被分配有一个独立的IEEE488地址，这样，计算机就可以像控制IEEE488仪器那样控制VXI总线模块进行工作。实验中，通过调用VISA的I/O接口软件库来实现对GPIB器件或VXI模块的控制。VISA，即虚拟仪器软件结构，是VPP系统联盟制订的I/O接口软件标准及其

23、相关规范的总称。VISA库一般用于编写符合VPP规范的仪器驱动程序，完成计算机与仪器间的命令和数据传输，以实现对仪器的程控。对于应用程序开发者而言，VISA库函数是一套可方便调用的函数，其中核心函数可控制各种类型的器件，这样，在软件的编制中，利用VISA库函数，就可以实现对仪器的控制。四、 设计举例例：由计算机向一个函数/任意波形发生器或相应的VXI模块发出产生波形的命令，然后由示波器测试该波形的幅度。下面通过调用VISA的I/O接口软件库函数，对GPIB仪器与VXI模块进行控制和操作。一般VISA应用程序分为声明、开启、器件I/O、关闭四部分。程序说明如下：对于C或C+程序，应在程序的开始包

24、括头文件visa.h 。 visa.h包含VISA库中的所有函数及函数参数等。visa.h中还包含另一头文件visatype.h，visatype.h头文件定义了VISA数据类型，如例中的ViSession，ViUInt32等。程序编制如下：#include stdio.h#include visa.hint main(int argc, char* argv)ViSession def,funcgen,funcgen1,osci;char buf3072;int freq=100;viOpenDefaultRM(&def);viOpen(def,GPIB0:10:INSTR,VI_NULL,

25、VI_NULL,&funcgen); viLock(funcgen,VI_EXCLUSIVE_LOCK,5000,VI_NULL,VI_NULL);viOpen(def,GPIB0:7:INSTR,VI_NULL,VI_NULL,&osci); viLock(osci,VI_EXCLUSIVE_LOCK,5000,VI_NULL,VI_NULL);for(int k=1;k=20;k+)viPrintf(funcgen,APPL:SIN %d,2.0,-2.5n,freq);viQueryf(osci,MEASURE:VPP? CHANNEL1n,%t,buf); printf(when freq is %dhz: the amp is %sn,freq,buf); freq = freq+50; viUnlock(funcgen);viUnlock(osci);viClose(osci);viClose(funcgen);viClose(def);return 0;五、 设计性实验任务设计有源或无源的滤波器电路（高通、低通或带通），以此作为测试对象，组建自动测试系统，对滤波器的幅频特性进行测试。编程时注意：你选用得是什么仪器，在打开该仪器时就要使用其地址；在进行测试时，就要使用该仪器的相关指令。