本科毕业设计---基于labview的自动测试系统实验平台.doc

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1、编号： 毕业设计说明书题 目：基于LabVIEW的自动测试系统 实验平台 院 （系）： 电子工程与自动化学院 专 业： 测控技术与仪器 学生姓名： 彭彪 学 号： 0600820322 指导教师： 殷贤华 职 称： 讲师 题目类型： 理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发2010年5月 14日摘 要 随着科学技术的发展，对电子测量与仪器的要求越来越高。自动测试系统孕育而生，发展非常迅速。“自动测试系统课程”是测控技术与仪器专业的主干课程，自动测试系统实验包括自动测试系统软件开发和组建，这对理论学习非常重要。开发基于局域网的自动测试系统实验平台，终端共享实验设备，节约实验成本，提高

2、实验效率。 根据自动测试系统课程的实验项目的需要，在对图形化软件开发工具LabVIEW以及用VISA为底层工具开发的虚拟仪器驱动程序进行深入研究的基础上，设计了基于LabVIEW的自动测试系统实验平台。它由硬件系统和测试软件组成，硬件系统由计算机、网关、GPIB仪器、VXI机箱及仪器模块和多功能实验板组成，测试软件包括虚拟任意波形发生器、虚拟示波器、虚拟万用表以及各实验项目测试程序。多功能实验板作为测试对象，可以根据各个实验项目的不同要求灵活设置。该实验平台可以完成对交直流电压电流信号、电阻、幅值、频率、周期、相位等基本参量的测量，满足自动测试系统实验项目的要求。通过测试验证，达到了预期设计目

3、标，可以应用到自动测试系统实验当中。关键词：仪器驱动程序；虚拟仪器；实验平台AbstractWith the development of science and technology, the requirements of Electronic Measurement and Instruments is been more and more important, thus the Automatic Test System is emerged and is developing rapidly. Automatic Test System（ATS）is the main course

4、in the major of measurement&control technology and instrumentation. The experiment of ATS includes software development&formation and is of great importance to theoretical study. The ATS experimental platform is based on Local area network, which makes equipments be shared in the terminal. In additi

5、on, the ATS experimental platform also saves the experiment cost as well as improves the efficiency. To meet the needs of the experiment item of ATS，the ATS experimental platform is designed，based on the study of LabVIEW which is a kind of graphical tools and virtual instrument driver which is devel

6、oped by VISA. It consists of hardware system and test software. The hardware system includes computer, gateway, GPIB instruments, VXI box & module and multi-functional Panel. The test software consists of virtual profile generator, virtual oscilloscope, virtual multimeter and some lab tests programs

7、. As the tested objects, the multi-functional experimental board can be seted flexibly on the basis of different requirements. This platform accomplish measurements of AC or DC voltage, resistance, amplitude, frequency, cycle, phase and other basic parameters as well as experiment item. The test res

8、ults show that it achieve the expected goals and can be applied to the Automatic Test System experiment.Key words：Instrument Driver ; Virtual Instrument ; Experimental Platform目 录引言11 自动测试系统实验平台概述21.1 自动测试系统实验项目21.2 实验平台软件结构21.2.1 VISA（虚拟仪器软件结构）21.2.2 仪器驱动程序31.2.3图形化软件开发工具LabVIEW31.3 实验平台硬件工具41.4 实验

9、平台系统结构及工作原理42 自动测试系统实验平台软件开发52.1 实验平台软件开发环境的配置52.2 虚拟仪器软件开发62.2.1虚拟任意波形发生器（一）62.2.2虚拟示波器82.2.3虚拟任意波形发生器（二）92.2.4虚拟万用表102.3 实验项目测试程序开发113 多功能实验板设计134 自动测试系统实验平台集成174.1 实验平台组建174.2 实验平台调试184.3 实验平台功能验证20结论24谢辞25参考文献26附录27. 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 30 页 共30页引言随着科学技术的发展，对电子测量与仪器的要求越来越高，测试项目和测试范围与日俱增，测试对象也

10、逐渐复杂，测试的参数繁多，测试速度和测量的要求不段提高，这就使得自动测试系统（ATS）的发展越来越广泛、越来越迅速。于此同时自动测试系统虚拟仪器开发环境也有很大的发展，特别是图形化开发环境LabVIEW运用越来越广泛。自VXI总线测试系统提出后，国内的很多家科研院所在这些方面做了大量卓有成效的科学研究，如航天测控、电子科技大学、哈尔滨工业大学、桂林电子科技大学等。桂林电子科技大学在VXI总线测试技术方面做了大量的工作，成功研制了基于寄存器基的VXI接口电路，以此基础上开发了扫描A/D、多功能控制、多通道数字I/O等多种通用测试功能模块，成功组建了若干套自动测试系统。并将研究成果成功地运用于自动

11、测试系统课程的实验，使得学生可以从理论到实际对本课程有整体的理解。本课题将在对图形化软件开发工具LabVIEW以及用VISA为底层工具开发的虚拟仪器驱动程序进行深入的研究的基础上，组建GPIB、VXI总线自动测试系统，编写测试软件，对每一个仪器、模块的虚拟仪器基本功能进行单项测试，以及滤波器幅频特性测试程序的调试，完成对各项参数测试后通过数据分析验证实验平台的准确性和实用性。运用LabVIEW进行自动测试系统实验平台的设计开发，提供了人性化的人机交互界面凸显自动测试系统的快捷性和优越性。通过对整个系统的组建，应用虚拟面板对智能仪器及模块化仪器进行控制以实现各个仪器的基本功能，使同学们在实验过程

12、中了解到自动测试系统的工作原理，感受到自动测试系统的优势。本实验平台能够较好的指导同学们的理论学习，可以运用到自动测试系统实验当中。1 自动测试系统实验平台概述自动测试系统简称ATS（Automatic Test System）是以计算机为核心，在程控指令的指挥下，能够自动完成某种测试任务而组合起来的测量仪器和其它设备的有机整体。自动测试系统的研究工作始于1956年美国的SETE计划，以解决美国军方在军用电子设备（如航空电子系统和导弹系统等）的维护工作问题。经过四十多年的发展，自动测试系统已经具有功能强、精度高、测量速度快、自动化程度高和良好人机界面等诸多优点。1.1 自动测试系统实验项目自动

13、测试系统课程详细介绍了VXI总线规范、VPP规范、VXI仪器硬件模块的设计、符合VPP规范的软件设计（包括仪器驱动程序、软面板、VISA库应用程序的设计）、VXI系统的组建、IEEE488.1、IEEE488.2和SCPI标准，另外还对PXI总线测试系统以及IVI规范做了介绍。自动测试系统实验要求掌握GPIB、VXI总线自动测试系统的构成和工作机制，掌握常用GPIB、VXI总线仪器模块的使用和程控命令。能够根据不同的测试对象，选择适宜的VXI、GPIB模块或仪器，组建滤波器幅频特性测试的自动测试系统，利用软件开发工具和VISA或仪器驱动器开发自动测试系统软件，对被测对象进行测试，对测试结果进行

14、误差分析和处理。1.2 实验平台软件结构 根据硬件及其相应参数的测试要求，选择合适的VXI、GPIB模块或仪器组建测试系统以后，可以选择图形化软件开发工具LabVIEW、C、C+等工具进行虚拟仪器的开发。 本实验平台是选用图形化的开发工具LabVIEW进行开发的。利用LabVIEW作为整个虚拟仪器程序的开发工具，同时要使开发环境能够正常的工作还需包括：NI-VISA 4.5NI-488.2.2.71NI-ICP 4.1Agilent IO Libraries Suite 15.0 仪器驱动程序（ag33xxx、ag546xx、hp33120a、hp34401a） 1.2.1 VISA（虚拟仪器

15、软件结构） VISA（Virtual Instrumentation Software Architecture），即虚拟仪器软件结构，是VPP系统联盟制定的I/O接口软件标准及其相关规范的总称。VISA是随着虚拟仪器系统，特别是VXI总结技术的发展而出现的。对于驱动程序、应用程序开发而言，VISA库函数是一套可方便调用的函数，其中核心函数可以控制各种类型器件，而不用考虑器件的接口类型，VISA也可以包含部分特定接口函数。VXI用户可以用同一套函数为GPIB器件、VXI器件等各种类型器件编写软件，学习一次VISA就可以处理各种情况，而不必学习不同厂家、不同接口类型器件的不同I/O接口软件的各种

16、使用方法。本课题主要直接运用VISA的写入、读取、设置超时等简单函数。1.2.2 仪器驱动程序 仪器驱动程序是一套可以方便被用户调用的程序，利用它就不必了解每一个仪器的编程协议和具体编程步骤，只须调用相应的一些函数就可以完成对仪器各种功能的操作，并且对仪器驱动程序的结构功能及接口开发等作了详细规定。仪器驱动程序是由仪器供应厂家提供的，而且所有的仪器驱动必须提供程序源代码，而不是只提供给可调用的函数。用户可以通过阅读与理解仪器驱动程序源代码，根据自己的需要来修订与优化驱动程序。同时仪器驱动程序具有机构化层次化，他不是I/O级的底层操作，而是较抽象的仪器测试与控制。仪器驱动程序的功能调用是多层次的

17、，既有简单的操作，又有仪器的复合功能。所有仪器驱动程序的设计都遵从外部接口模块与内部设计模块的双重结构。仪器驱动程序的设计与实现，包括其错误处理方法、帮助消息的提供、相关文档的提供以及所有修正机制都是统一的。用户在理解了一个仪器驱动程序之后，可以利用仪器驱动程序的一致性，方便而有效地理解另一个仪器驱动。仪器驱动程序具有兼容性与开放性，仪器驱动程序遵从VPP规范的要求，不仅适用于VXI仪器，也同样适用于GPIB仪器、串行接口仪器。在实验平台的设计过程中使用的仪器驱动程序主要有：任意波形发生器（Agilent 33520A）仪器驱动程序ag33xxx，示波器(Agilent 54622D)仪器驱动

18、程序ag546xx，任意波形发生器模块（Agilent E1441A）仪器驱动程序hp33120a，万用表模块(Agilent E1412A)仪器驱动程序hp34401a。这些仪器驱动程序的部件函数包括：初始化函数、配置函数、动作/状态函数、数据函数、实用函数和关闭函数。1.2.3图形化软件开发工具LabVIEWLabVIEW是由美国NI公司开发的、优秀的图形化编程开发平台，是Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench的简称，即实验室虚拟仪器工程平台，是目前应用范围最广、功能最为强大的虚拟仪器开发平台。LabVIEW集成了与满足GPI

19、B、VXI、RS-232和RS-485协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。它还内置了便于应用TCP/IP、ActiveX等软件标准的库函数。这是一个功能强大且灵活的软件。利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣。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框图。它尽可能利用了技术人员、科学家、工程师所熟悉的术语、图标和概念，因此，LabVIEW是一个面向最终用户的工具。它可以增强你构建自己的科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，可

20、以大大提高工作效率。利用LabVIEW，可产生独立运行的可执行文件，它是一个真正的32位编译器。像许多重要的软件一样，LabVIEW提供了Windows、UNIX、Linux、Macintosh的多种版本。1.3 实验平台硬件工具自动测试系统实验平台主要由主控计算机、网关、GPIB总线、VXI机箱及仪器、GPIB仪器和被测对象等硬件组成。主控计算机是自动测试系统的主控制端，通过运行实验平台软件（虚拟仪器）对GPIB仪器或VXI模块化仪器进行控制，完成自动测试系统实验各个项目。局域网上可以有多台计算机共享实验平台上的测试设备，每台计算机可以通过局域网控制仪器或实现对被测对象的测量，但是在同一时间

21、同一台仪器或模块只能由一台主控计算机控制，一台计算机可以同时控制多台仪器或模块。网关是信息交换和管理中心，为自测试系统各个仪器模块提供资源地址，同时按先后顺序将到达网关的指令排序并寻找对应设备作出响应。实验平台使用的网关是Agilent E5810。实验平台使用的GPIB电缆是hp10833A和hp10631B。 实验平台使用的是Agilent E1421B六槽主机箱，它保证VXI各个仪器模块恰当地连接到地板，而且提供冷却、通风设备和电源。机箱六个槽从左到右依次是0到5，处于0槽的是Agilent E1406A零槽模块，处于1槽的是Agilent E1441A任意波形发生器模块，处于2槽的是A

22、gilent E1412A万用表模块，这些模块都是C尺寸模块（233.5mm*340mm）的。零槽模块即是VXIbus系统的资源管理器又提供0槽服务，它们两者共同提供了系统的公共资源，对系统的运行都是至关重要的。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槽服务向系统提供共用资源，也是系统工作中的重要部分。任意波形发生器模块可以产生实验平台需要的任意信号，可以产生三角波、正弦波、方波等，也可以产生用户自己编辑的波形。万用表模块为实验平台提供各种测量需要，可以测量直流电压、交流电压、直流电流、交流电流、电阻、频率等。实验平台有两台智能的GPIB仪器，一台是Agilent 33250A

23、任意波形发生器，一台是Agilent 54622D示波器。Agilent 33250A主要是为实验平台提供各种信号，例如三角波、正弦波、方波等，以便实验平台完成不同实验项目的需要。Agilent 54622D主要作用是采集并显示信号，提供给用户更好的观察，并可以测量出波形的电压、频率、相位等参数。被测对象在本设计中使用的是自主设计的多功能实验板，可以提供电压、电流、电阻、周期、频率和滤波器幅频特性测试需要的硬件电路。1.4 实验平台系统结构及工作原理自动测试系统实验平台由测试测试软件和硬件系统组成，测试软件是由每个仪器对应的虚拟仪器和滤波器测试程序组件起来的，硬件系统由硬件工具在局域网的基础上

24、，通过网关和GPIB电缆有机的连接组建的。图1.1自动测试系统实验平台系统框图局域网实现主控计算机对GPIB仪器和VXI机箱及仪器模块的共享局。局域网终端任意一台计算机通过测试软件发送指令，经过局域网到网关E5810，网关负责将这些命令排序并寻找指令对应的仪器，相应的仪器根据指令进行测量或响应，并将结果返回到主控计算机。2 自动测试系统实验平台软件开发 基于LabVIEW的自动测试系统实验平台软件开发主要采用VISA和仪器驱动程序作为底层的开发工具，使用LabVIEW开发每一台仪器或模块的虚拟仪器以及用这些虚拟仪器有机组合成的具有新功能的虚拟仪器。2.1 实验平台软件开发环境的配置 LabVI

25、EW构建自动测试系统实验平台的软件开发环境要求正确的安装并配置相关的软件和仪器驱动程序。相关的软件有：Agilent I/O Libraries Suite 15.0、NI-VISA 4.5、NI-488.2.2.71、NI-ICP 4.1。 Agilent I/O可以更好的寻找仪器驱动程序和快捷的配置I/O。一般来说只要支持LabVIEW的版本就可以了，本在实验平台的设计的过程中选用的是15.0版本，当然不一定要求这么高的版本。在使用Agilent Connection Expert配置I/O步骤为：单击I/O Configuration，在下拉菜单中选择Add Interface，在弹出对

26、话框中选择Remote GPIB（via E5810 or Remote IO Server），单击Add。值得注意的是在I/O Configure下拉菜单中，不要选择Add instrument进行配置，否则在VXI仪器的仪器驱动程序的运行时将无法找到相应的VISA资源名。 NI-VISA中的VISA库作为I/O接口软件，它驻留在系统管理器（计算机系统）中实现计算机系统与仪器之间命令与数据的传输。本实验平台使用的是NI-VISA 4.5，一般来说只要LabVIEW支持的版本就可以了，没必要选择如此高版本的VISA，但是实验平台同时用到了NI-IVI 4.1这就要求NI-VISA版本在4.2以

27、上。 NI-488.2提供了一套明确定义的代码、格式、协议和公用命令，加强了不同厂家产品互联使用的兼容性，减少了生成应用软件及组建系统的成本，允许仪器系统期间进行直接通讯，而不需要对特殊的代码和格式进行转换和解释。本实验平台使用的是NI-488.2.2.71。 NI-ICP（IVI Compliance Package）提供了可互换的类仪器驱动程序和特定的仪器驱动程序。在实验平台的VXI仪器模块的仪器驱动程序就是使用IVI标准编写的。本实验平台所有的硬件都是Agilent公司生产的，而使用的开发软件和仪器驱动又是NI公司提供的，因此为了使实验平台的硬件系统和软件系统不产生冲突，需要正确地安装以

28、上程序和驱动。正确的安装顺序如下：首先安装LabVIEW 8.6；然后安装Agilent IO Libraries Suite15.0（Agilent VISA以主VISA的形式安装）；然后安装NI-488.2.2.71，选择安装内置的NI-VISA 4.5，在安装的过程中Agilent VISA中的visa32.dll将被重命名为为visa32.Agilent Technologies.dll，也就是说Agilent VISA将被覆盖；最后安装NI-ICP。在安装完成以上软件以后就可以利用LabVIEW的查找仪器驱动程序的功能查找并下载仪器驱动程序，值得注意的是对于GPIB仪器，查找到的仪器

29、驱动是可以正常工作的，但是对于VXI模块化仪器则不行。原因是任意波形发生器模块没有对应的仪器驱动，万用表模块驱动hp1412a使用的是旧的VISA版本（VISA 1.2），它在初始化的过程中会产生错误。运用IVI可互换标准编写的仪器驱动hp33120a（任意波动发生器模块驱动）和hp34401a（万用表模块驱动）则可以实现对VXI模块化仪器的控制。2.2 虚拟仪器软件开发 在实验平台软件开发环境配置完成以后，就可以通过LabVIEW编写程序实现对实验平台仪器的控制，此时就可以进行虚拟仪器的开发了。首先开发具有GPIB仪器和VXI模块相应基本功能的虚拟仪器。这些虚拟仪器的开发主要调用通过LabV

30、IEW编写的仪器驱动程序，也就是子VI。这些子VI可以实现对仪器的初始化、配置、关闭等功能。针对不同的仪器和其仪器驱动程序，要根据所开发的虚拟仪器的功能入手，在实现基本功能之后再考虑虚拟仪器操作的便捷性和软面板的美观性。2.2.1虚拟任意波形发生器（一）虚拟任意波形发生器（一）是实现对Agilent 33250A任意波形发生器控制的虚拟仪器。使用的仪器驱动程序是ag33xxx，它不仅适用于Agilent 33250a，而且还适用于这一系列的其它仪器，由此可以实现对仪器的互换性。使用仪器驱动程序提供的函数（子VI）按照虚拟仪器设计的基本功能进行连接和配置，实现了任意波形发生器的基本功能.。虚拟任

31、意波形发生器可以设置输出波形的类型、频率、偏移量、占空比等参数，采用事件结构实时判断输出使能是否按下，一旦输出使能按下立即响应，实现了对任意波形发生器的实时控制。同时设计的软面板上提供了该面板的使用帮助，使得同学们更好的使用本软面板。图2.1 虚拟任意波形发生器（一）流程图图2.2虚拟任意波形发生器（一）软面板2.2.2 虚拟示波器虚拟示波器是实现对Agilent 54622D示波器控制的虚拟仪器。使用的仪器驱动程序ag546xx，它不仅适用于Agilent 54622D，而且还适用于这一系列的其它仪器，由此可以实现对仪器的互换性。使用仪器驱动程序提供的函数（子VI）按照虚拟仪器设计的基本功能

32、进行连接和配置，实现了示波器的基本功能.。先对示波器进行自动设置，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。图2.3 虚拟示波器流程图图2.4虚拟示波器软面板2.2.3虚拟任意波形发生器（二）虚拟任意波形发生器（二）是实现对Agilent E1441A任意波形发生

33、器模块控制的虚拟仪器。其开发过程和主要功能与虚拟任意波形（一）类似，只是控制的仪器和使用的仪器驱动程序不同。图 2.5虚拟任意波形发生器（二）流程图和软面板2.2.4 虚拟万用表虚拟万用表是实现对Agilent E1412A万用表模块控制的虚拟仪器。使用的仪器驱动程序hpe34401a，它是基于IVI规范编写的特定仪器驱动程序，不仅适用于Agilent E1412A模块，还适用于这一系列的其它仪器（34401A、34410A、34411A、L4411A）。当实验平台将E1412A变换为这一系列的其它仪器时，不必使用其它的仪器驱动也不必重新编写程序，由此可以实现对仪器的互换性。使用仪器驱动程序提

34、供的函数（子VI），按照虚拟万用表设计的基本功能进行连接和配置，实现了万用表的基本功能.。主要实现对电压、电阻、电流、频率、幅值（有效值）等参数的测量。采用多次触发和多点采样的方式可以实现多次测量功能。测量电阻可以采用两线法和四线法进行测量。2.7 虚拟万用表流程图及软面板2.3 实验项目测试程序开发自动测试系统实验项目主要完成对交直流电压电流、电阻、幅度、频率、周期、相位等基本参量以及对滤波器幅频特性的测试。利用前面开发的虚拟示波器或虚拟万用表可以完成对交直流电压电流、电阻、幅度、频率、周期、相位的基本参量的测量。本节主要介绍利用前面开发出来的虚拟仪器编写滤波器幅（相）频特性测试程序。滤波器

35、幅频特性的测量可以选择GPIB仪器或者VXI模块完成，使用虚拟任意波形发生器给滤波器发送频率不同幅值相同的正弦信号，虚拟示波器或虚拟万用表测量滤波器输出端的频率和幅值信号，将测量到的频率及其对应幅值绘制成滤波器的幅频特性曲线。若使用虚拟示波器测量的是相位，也可以完成对滤波器相频特性的测试。图2.8 滤波器幅（相）频特性测试流程图图2.9 基于GPIB仪器的滤波器幅频特性测试软面板图2.10 基于VXI模块的滤波器幅频特性测试软面板图2.11 基于GPIB仪器的滤波器相频特性测试软面板3 多功能实验板设计自动测试系统实验平台实验板涵盖了自动测试系统实验的每一个项目的测试对象。能够方便地实现对电压

36、、电流、电阻、幅值、频率、周期、相位等基本参量以及滤波器幅频特性的测量。其中最主要的是实现对低通、高通和带通滤波器的设计，以及通过拨码开关实现对根据不同测量量的测量时灵活的改变被测电路。二阶有源低通滤波器采用两节RC的压控电源型滤波电路。图3.1 低通滤波器电路原理图 (3-1) (3-2)表3.1 与C的对应关系（HZ）C(uF)（HZ）C(pF)1102011010.10.10.0110表3.2 二阶低通压控电源型电路元件值元件12468101.4221.1260.8240.6170.5210.1625.3992.2501.5372.0512.4292.742开路6.7523.1483.2

37、033.3723.56006.7529.44416.01223.60232.0380.33CC2C2C2CC设计截止频率为为 10KHZ,带通内增益= 1根据表4.1选择C值为1000pF = 100/（C）= （10*1000*） = 10查表4.2可知， = *1.422 = 14.4K = *5.399 = 53.99K = 0 开路 = 0.33*1000 = 330pF由计算值得出实际选用器件值应为：15K, ：54K， ；330pF。实际截止频率为 9500HZ。表3.3二阶低通滤波器幅频特性手动测试数据(发送VPP为4V的正弦信号)F（KHz）0.1123456789VPP（V）

38、4.004.004.004.003.993.943.823.603.303.00F（KHz）10111213141516171819VPP（V）2.652.302.121.821.651.471.301.121.030.92二阶有源高通滤波器采用两节RC的压控电源型滤波电路，器件值的选用计算过程与低通滤波器的计算过程类似，计算值查询见附录。实际截止频率1150 Hz。图3.2 高通滤波器电路原理图表3.4 二阶高通滤波电路的幅频特性手动测试数据(发送VPP为4V的正弦信号)F(Hz)1002003004005006007008009001000VPP(V)0.110.210.350.550.8

39、51.121.501.852.202.55F(Hz)1100120013001400150016001700180019002000VPP(V)2.773.003.173.343.463.503.603.843.903.95二阶有源带通滤波器采用两节RC的压控电源型滤波电路，器件值的选用计算过程与低通滤波器的计算过程类似，计算值查询见附录。其中心频率为1125Hz，上线截止频率为1225Hz，下线截止频率为950Hz，通带为275Hz.图3.3带通滤波器电路原理图表3.5二阶带通滤波电路的幅频特性参数表(发送VPP为4V的正弦信号)F(Hz)10030050070080085090095010

40、001050VPP(V)0.120.280.570.851.201.421.772.112.662.91F(Hz)1100115012001250130013501400150017002000VPP(V)3.102.922.332.001.801.551.371.151.000.65在图3.4实验平台多功能实验板电路选择图，使用实验板进行测试时，先把所有的拨码开关断开，然后根据不同的测试任务通过拨码开关选择不同的测试电路。（可将以下的S改为Z）a、测滤波器：将对应滤波器S_IN/S_OUT闭合 b、电阻:R1被测电阻（闭合S_OUT4、短路R2）c、电压、电流：电压/电流输入（闭合S_IN6

41、、Sw、S_OUT4）d、R2上电压：电压/电流输入电压（闭合S_IN6、S_OUT5）e、流过R1电流：电压/电流输入电压（闭合S_IN6、段R2、S_OUT5）本实验板能同时提供两套仪器同时测量，但是同一时间只能有一套仪器使用一个硬件电路。在未使用到的硬件电路上，必须将对应的开关断开。图3.4 实验平台多功能实验板电路选择图4 自动测试系统实验平台集成自动测试系统实验平台采用外置计算机结构，通过硬件系统和测试软件系统有机结合而成，可以完成自动测试系统实验项目。学生可以在本实验平台上完成自动测试系统的各个实验项目，并且实验平台提供了一种用LabVIEW开发自动测试系统项目的方法。4.1 实验

42、平台组建实验平台硬件结构框图如图1.1所示，通过GPIB电缆和网关将主控计算机与仪器连接起来组成自动测试系统硬件结构，本节主要介绍测试软件主程序的编写。将测试软件装到实验平台的所有主控计算机上，使实验平台正常工作就完成实验平台的集成。测试软件主要运用事件结构将每一个虚拟仪器与滤波器幅频相频测试程序结合起来，通过子面板技术将虚拟仪器软面板在子面板显示框内显示出来。当系统开始运行时，若用户需要调用虚拟任意波形发生器（一）、虚拟示波器、虚拟任意波形发生器（二）、虚拟万用表等虚拟仪器，直接单击软面板上的相应按键即可。进入子程序（子VI）进行必要的配置，然后就可对仪器进行操作（控制）。实验平台提供了四套

43、滤波器的测试程序（只能同时使用两套），它们是：用33250A发送信号至滤波器输入端,54622D测量滤波器输出端信号（GPIB）；用33250A发送信号至滤波器输入端，万用表测量输出端信号（GPIB_VXI）；用E1441A发送信号至滤波器输入端，示波器测量输出端信号(VXI_GPIB)；用E1441A发送信号至滤波器输入端，万用表测量滤波器输出端信号(VXI)。若在实验平台使用过程中需要调用滤波器幅（相）频特性测量程序，必须先退出之前使用到的GPIB和VXI虚拟仪器，否则将会产生VISA冲突，实验平台产生错误。图4.1实验平台主程序流程图图4.2 实验平台主程序软面板4.2 实验平台调试实验

44、平台的调试主要完成对虚拟任意波形发生器（一）、虚拟示波器、任意波形发生器（二）、虚拟万用表进行调试，验证虚拟仪器的基本功能是否正确。由于每个仪器的功能众多，对波形发生器只选择对发送正弦波的幅值、频率进行调试，对于示波器、万用表只选择对 正弦波幅值、频率的测量进行调试。虚拟任意波形发生器（一）调试，用开发出来的虚拟任意波形发生器（一）产生波形信号，通过示波器手动的测量数据，并将所测数据与虚拟仪器发送的参数比较以确认虚拟仪器的正确性。采用无偏移量的VPP为4V正弦波为调试信号。表4.1 虚拟任意波形发生器（一）调试数据参数 频点10Hz100Hz1K10K100K发送频率（KHz）0.0100.1

45、001.00010.00100.0测量频率（KHz）0.0100.1001.00010.08100.4频率相对误差（%）0.00.00.00.80.4发送VPP(V)4.004.004.004.004.00测量VPP(V)4.094.094.094.094.19VPP相对误差（%）2.252.252.252.254.75由测量数据可知，频率相对误差和VPP相对误差都很小，说明虚拟任意波形发生器（一）在频段10Hz至100KHz是比较稳定的，符合设计要求。 虚拟示波器调试，用任意波形发生器手动产生波形信号，通过开发出来的虚拟示波器测量数据，并将所发送的波形的参数与虚拟仪器测量的数据比较以确认虚拟仪器的正确性，采用无偏移量的VPP为4V正弦波为测试信号。表4.2 虚拟示波器调试数据参数 频点10Hz100Hz1K10K100K发送频率