电子测量技术（主编田华、刘斌、袁振东 第二版 西安电子科大版）课件：第11章 智能仪器与自动测量技术02.pptVIP

11.3　自动测试系统 11.3.1　自动测试系统的组成　　为解决大规模、高精度、实时性、重复性测试，以及人工难以完成的测试工作，获得准确、高效的测试结果，通过计算机及数据通信技术在电子测量领域的成功普及应用，20世纪70年代后期诞生了自动测试系统(ATS)。通常把以计算机为核心，在程控指令的指挥下，能自动完成特定测试任务而组合起来的测量仪器和其它设备的有机整体称为自动测试系统。通过统一的无源标准总线，自动测试系统把不同厂家生产的各种型号的通用仪器及计算机，以组合式或积木式的方法连接起来，再在预先编写的测试程序的统一控制下，自 自动完成整个复杂的测试工作。这种积木化的组建方式简化了自动测试系统的组建工作，因而得到了广泛应用，它标志着测量仪器从传统的独立手工操作单台仪器走向程控多台仪器的自动测试系统。自动测试系统已成为现代测试技术中，智能化程度和自动化程度高、测量准确度高、效率高的代表。　　通常，自动测试系统包括以下五部分： 　　(1) 控制器：主要是计算机，如小型机、个人计算机、微处理机、单片机等，是系统的指挥及控制中心。 　　(2) 程控仪器设备：包括各种程控仪器、激励源、程控开关、程控伺服系统、执行元件，以及显示、打印、存储记录等的器件，能完成一定的具体的测试及控制任务。 　　(3) 总线与接口：是连接控制器与各程控仪器、设备的通路，完成消息、命令、数据的传输与交换，包括插卡、插槽及电缆等。 　　(4) 测试软件：为了完成系统测试任务而编制的、在控制器上运行的各种应用软件，如测试主程序、驱动程序、数据处理程序，以及输入/输出软件等。 　　(5) 被测对象：随测试任务的不同，被测对象往往是千差万别的，由操作人员通过测试电缆，接插件、开关等与程控仪器和设备相连。 　　图11.3为典型的电压和频率参数的自动测试系统，采用带GPIB接口的通用计算机作主控，带GPIB接口的频率计、数字多用表、频率合成器作测量设备，它们被预先分配了不同的地址。在计算机上运行预先编制好的测试程序，首先设定频率合成器的各种功能，并启动工作，让它输出要求的幅度和频率信号，加到被测器件上，然后控制数字多用表和频率计对被测器件输出信号的幅度和频率进行测量，最后将测量数据送到计算机系统的显示器处理、显示，或送到打印机进行打印。 图11.3　典型的GPIB自动测试系统 11.3.2　自动测试系统的总线　　1. GPIB总线　　GPIB总线又称IEEE-488总线。作为国际通用的仪器接口标准，目前生产的智能仪器几乎无一例外地都配有GPIB标准通用接口。它实现了仪器仪表、计算机、各种专用的仪器控制器和自动测试系统之间的快速双向通信，不但简化了自动测量过程，而且为设计和制造自动测试装置(ATE)提供了有力的工具。 　　GPIB总线有点像一般的计算机总线，不过在计算机中其各个插卡电路板通过主板互相连接，而GPIB系统则是各独立仪器通过标准接口电缆互相连接。GPIB标准包括接口与总线两部分，接口部分是由各种逻辑电路组成的，与各仪器装置安装在一起，用于对传送的信息进行发送、接收、编码和译码；总线部分是一条无源的24芯电缆，用做传输各种消息。GPIB总线结构与连接如图11.4所示。 图11.4　GPIB标准接口总线系统结构与连接 　　24芯电缆中的16条被用做信号线，其余则被用做逻辑地线及屏蔽线。16条信号线按功能又分为三组：8条双向数据总线，其作用是传递仪器消息和大部分接口消息，包括数据、命令和地址，具体的信息类型通过其余两组信号线来区分；3条数据挂钩联络线，其作用是控制；5条接口管理控制线，其作用是控制GPIB总线接口的状态。 　　GPIB总线一般适用于电器干扰轻微的实验室和生产现场。通过GPIB总线可将总数不超过15台的仪器设备、计算机按串联或星形的形式连接起来，以组成一个自动测试系统。互连总线的长度不超过20 m。总线上数据采用并行比特(位)双向异步方式传输，其最大传输速率不超过1 MB/s。 　　总线上传递的各种信息统称为消息。由于带标准接口的智能仪器按功能可分为仪器功能和接口功能两部分，因此消息也有仪器消息和接口消息之分。所谓接口消息，是指用于管理接口部分，完成各种接口功能的信息，又称为命令，它由控者发出而只被接口部分所接收和使用，如总线初始化、对仪器寻址、将仪器设置为远程方式或本地方式等。仪器消息是与仪器自身工作密切相关的信息，又称为数据，它只被仪器部分所接收和使用，虽然仪器消息通过接口功能进行传递，但它不改变接口功能的状态，如编程指令、测量结果、机器状态和数据文件等。接口消息和仪器消息的传递见图11.5。 图11.5　GPIB接口消息和仪器消息 　　如图11.5所示，在一个GPIB标准接口总线系统中，要进行有效的通信联络