專利名稱：移動式實驗室的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種移動式實驗室，特別是涉及一種基于PXI技術平臺的移動式實驗室，屬于可移動實驗室裝備技術領域。
背景技術：
電子半導體行業(yè)的實驗室平臺，通常需要許多種測量設備、測試儀器所組成，包括開關電源，數(shù)字萬用表，歐姆計，示波器，耐壓測試儀，邏輯分析儀，失真儀，網(wǎng)絡分析儀，頻譜儀，任意波形信號發(fā)生器，功率計等，幫助科研人員或技術人員進行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、 模擬驗證等工作。目前，現(xiàn)有技術的電子實驗室平臺中，所構成的設備、儀器種類繁多，設備占地面積大。例如，示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器，它能把肉眼看不見的電信號變換成可看得見的圖像展現(xiàn)在人們的眼前，便于人們研究各種電現(xiàn)象的變化過程，利用示波器能觀察各種不同信號幅度隨時間變化的波形曲線，還可以用它測試各種不同的電量，如電壓、電流、頻率、相位差和調幅度等等。例如，直流電源，幾乎所有的電子實驗室都配置有直流電源，以供研究人員試驗使用。再例如，數(shù)字萬用表，作為一種多用途電子測量儀器，一般包含電流計、電壓表、歐姆計等功能。上述的電子試驗或電子測量儀器一般都不具備電子記錄數(shù)據(jù)的功能；如果需要記錄數(shù)據(jù)，或分析數(shù)據(jù)，就需要選擇有電腦接口的示波器或數(shù)字萬用表來存儲圖像或測量數(shù)據(jù)等信息。這樣，才可協(xié)助科研人員或技術人員進行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、模擬驗證等工作，給科研人員或技術人員帶來諸多不便。在通用電子行業(yè)的普通的實驗室平臺中，普遍存在可移動性差、適應環(huán)境能力低等不足的缺陷；不利于特殊項目的數(shù)據(jù)分析，如對車間環(huán)境中被測設備的參數(shù)分析，風能發(fā)電站中參數(shù)采集等。
發(fā)明內容本實用新型所要解決的技術問題是，提供一種基于PXI技術平臺的測試測量用實驗室裝備，將每種測量或分析儀器的儀器模塊化的PXI板卡整合在一起，成為一個整體的移動式實驗室。本實用新型所采用的技術方案是，一種移動式實驗室，包括，儀器模塊化的PXI板卡、PXI機箱和計算機；所述儀器模塊化PXI板卡固定安裝在設置有PXI插槽的所述的PXI 機箱中，所述PXI機箱通過Express Card或者PXI-PCI電纜與計算機連接。所述的儀器模塊化的PXI板卡具有1至18塊，所述儀器模塊化的PXI板卡的輸入 /輸出接口連接與行業(yè)內的標準測量儀器的輸入/輸出接口連接形式相同；所述PXI板卡包括示波器板卡和萬用表板卡。所述PXI板卡還包括有數(shù)字I/O板卡、波形發(fā)生器板卡和電源板卡。所述的示波器板卡，包括，兩個模擬輸入通道、數(shù)據(jù)采集電路、A/D轉換電路、波形觸發(fā)電路、板上存儲器電路、時鐘電路、PCI和PXI接口電路，所述A/D轉換電路將待測波形，通過所述模擬輸入通道、數(shù)據(jù)采集電路和波形觸發(fā)電路傳送給所述板上存儲器電路，通過所述PCI和PXI電路輸出到計算機。所述的萬用表板卡，包括，時鐘振蕩器、控制邏輯與自動轉換量程邏輯電路、計數(shù)器、鎖存/譯碼/驅動器電路、模擬單元電路、電源電路和蜂鳴器驅動電路，所述模擬單元電路，還包括，積分器、比較器、模擬開關、分壓電阻、分流電阻、標準電阻、AC/DC轉換器和量程選擇開關，待測物理量通過所述模擬單元電路輸入和所述控制邏輯與自動轉換量程邏輯電路，傳送給所述計數(shù)器和鎖存/譯碼/驅動器電路，通過所述PCI和PXI接口電路輸出到計算機。所述的數(shù)字I/O板卡，包括，采集存儲器、向量生成引擎電路、觸發(fā)事件控制電路、 向量采集時序控制邏輯電路、向量生成時序控制邏輯電路、生成存儲器、測試管腳電路、采集門限電壓控制電路、生成門限電壓控制電路、時鐘發(fā)生器電路、數(shù)據(jù)比較模塊電路、數(shù)字數(shù)據(jù)/控制信號連接器和PCI接口電路，測量數(shù)據(jù)經(jīng)過所述采集存儲器、向量生成引擎電路、觸發(fā)事件控制電路和向量采集時序控制邏輯電路傳送給所述生成存儲器，測試管腳電路、采集門限電壓控制電路、生成門限電壓控制電路、時鐘發(fā)生器電路、數(shù)據(jù)比較模塊電路輸出給所述數(shù)據(jù)比較模塊電路、數(shù)字數(shù)據(jù)/控制信號連接器和PCI接口電路，所述數(shù)字I/O 板卡的最大采樣時鐘頻率為IOOMHz。所述的波形發(fā)生器板卡，包括，包括PCI接口電路、板上存儲器電路、波形發(fā)生引擎電路、觸發(fā)事件控制電路、數(shù)字增益電路、數(shù)字濾波和DAC轉換電路、模擬輸出通道電路、 時鐘發(fā)生器電路和開關矩陣電路，板上存儲器存儲的是將要加載到設備的波形數(shù)據(jù)和生成指令，時鐘發(fā)生器電路生成采樣時鐘和參考時鐘，波形發(fā)生引擎電路通過所述采樣時鐘和參考時鐘，根據(jù)外部觸發(fā)狀態(tài)從板上存儲器檢索波形數(shù)據(jù)后輸出，輸出的波形，經(jīng)過數(shù)字增益電路和數(shù)字濾波等處理后，傳送到DAC轉換電路，經(jīng)過濾波放大后輸出到控制連接器的面板上，同時，數(shù)字波形也可通過控制連接器面板輸出。所述的電源板卡，包括，外部電源、隔離電路、整流濾波電路、采樣電路、基準電源電路、A/D、D/A轉換電路、FPGA電路、PWM占空比控制電路和接口電路，所述外部電源經(jīng)過達林頓管隔離電路進行隔離后，再經(jīng)過整流濾波電路，通過FPGA電路來調節(jié)所述電源板卡的輸出電壓的范圍，電源板卡的輸出電壓，通過A/D通道，對所述電源板卡的輸出電壓、電流狀態(tài)進行實時采樣監(jiān)視，并將采樣數(shù)據(jù)傳送給FPGA電路，通過FPGA電路實現(xiàn)D/A轉換后， 再經(jīng)過PWM占空比控制電路控制所述電源板卡輸出電壓的連續(xù)變化。所述儀器模塊化的PXI板卡的PCI接口芯片為PCI9054。本實用新型的有益效果是，基于PXI技術平臺，數(shù)種電子測量和分析儀器以儀器模塊化的PXI板卡整合在一起，通過計算機，可實現(xiàn)對電子測量和分析儀器的控制，從而， 實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)分析等功能，節(jié)約時間，使用方便；提高了通用實驗室平臺的小型化和可移動性，提高適應環(huán)境的能力；界面簡約，易于操作。

圖1是本實用新型可移動實驗室組成的方框圖；圖2是本實用新型移動式實驗室儀器模塊化PXI板卡示意圖；圖3是本實用新型移動式實驗室示波器模塊化PXI板卡組成示意圖；[0019]圖4是本新型移動式實驗室數(shù)字萬用表模塊化PXI板卡組成示意圖；圖5是本實用新型移動式實驗室數(shù)字I/O模塊化PXI板卡組成示意圖；圖6是本新型移動式實驗室波形發(fā)生器模塊化PXI板卡組成示意圖；圖7是本實用新型移動式實驗室的電源模塊化PXI板卡電原理方框圖；圖8是本實用新型移動式實驗室的電源模塊化PXI板卡電原理圖；圖9是本實用新型移動式實驗室的電源模塊化PXI板卡的FPGA實現(xiàn)P麗配置原理方框圖；圖10是本實用新型移動式實驗室的電源模塊化PXI板卡的PXI接口電路原理方框圖；圖11是本實用新型移動式實驗室的電源模塊化PXI板卡的局部總線電路的連接方框圖；圖12是本實用新型移動式實驗室的電源模塊化PXI板卡的過電壓保護電路原理圖；圖13是本實用新型移動式實驗室的電源模塊化PXI板卡的過電流保護電路原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細說明為克服通用電子行業(yè)中實驗室平臺，移動性差、適應環(huán)境能力低等不足，本實用新型旨在實現(xiàn)移動式實驗平臺，來提高通用實驗室平臺的移動性，提高適應環(huán)境的能力。將原有實驗室中的多種儀器設備模塊化，即獨立為小型的PXI板卡，如示波器模塊化PXI板卡、數(shù)字萬用表模塊化PXI板卡、數(shù)字I/O模塊化PXI板卡、波形發(fā)生器模塊化 PXI板卡和電源模塊化PXI板卡等。左側是板卡的輸入/輸出端子。這些模塊化板卡的輸入/輸出接口都和行業(yè)內的標準測量儀器通用，完全兼容。而這些模塊化板卡的右側則是通用連接器插頭，實現(xiàn)與平臺的通信，這些模塊化PXI板卡都以一種通用的協(xié)議來設計，此處的通信協(xié)議是PXI。然后，將上述模塊化的板卡安裝在相同協(xié)議的通用PXI移動實驗室平臺上，然后平臺通過Express Card或者PXI-PCI電纜與計算機連接，再配套使用移動實驗室控制軟件，實現(xiàn)數(shù)據(jù)、指令的雙向傳輸。此實驗室平臺與筆記本或臺式電腦相通信，可實現(xiàn)每種測量或分析儀器的控制，從而，實現(xiàn)通用的測試、測量功能。便于對測量的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)采集、存儲，以及，數(shù)據(jù)分析等?？刂栖浖贚ab VIEW編寫的移動實驗室套件，每種測量或分析儀器類型的PXI板卡都有獨立的控制軟件，可以根據(jù)測量需求選擇一個或多個不相同類型的模塊化PXI板卡，完成對模塊化PXI板卡測試信息的收集以及測量指令的發(fā)送。圖1是本實用新型可移動實驗室組成的方框圖；圖2是本實用新型移動式實驗室儀器模塊化PXI板卡示意圖；如圖1、圖2所示，本實用新型移動式實驗室，包括，儀器模塊化的PXI板卡、PXI機箱和計算機；所述儀器模塊化PXI板卡固定安裝在設置有PXI插槽的所述的PXI機箱中，所述PXI機箱通過Express Card或者PXI-PCI電纜與計算機連接。所述的儀器模塊化的PXI板卡具有1至18塊，所述儀器模塊化的PXI板卡的輸入/輸出接口連接與行業(yè)內的標準測量儀器的輸入/輸出接口連接形式相同。所述PXI板卡包括示波器板卡、萬用表板卡、數(shù)字I/O板卡、波形發(fā)生器板卡和電源板卡。儀器模塊化的PXI板卡的 PCI 接口芯片 PCI9054。圖3是本實用新型移動式實驗室示波器模塊化PXI板卡組成示意圖；如圖3所示， 示波器板卡，包括，兩個模擬輸入通道、數(shù)據(jù)采集電路、A/D轉換電路、波形觸發(fā)電路、板上存儲器電路、時鐘電路、PCI和PXI接口電路，所述A/D轉換電路將待測波形，通過所述模擬輸入通道、數(shù)據(jù)采集電路和波形觸發(fā)電路傳送給所述板上存儲器電路，通過所述PCI和PXI 電路輸出到計算機；該板卡有兩個模擬輸入通道，輸入的模擬信號要經(jīng)過波形觸發(fā)、數(shù)據(jù)采集、A/D轉換等操作，將數(shù)字化的數(shù)據(jù)保存在板上寄存器，在經(jīng)過PCI到PXI的轉換，將數(shù)據(jù)經(jīng)過PXI協(xié)議與平臺的PXI的背板進行通信，并通過PC顯示器顯示采集數(shù)據(jù)波形；同時配套人性化的用戶圖形界面(GUI)軟件，方便用戶對采集數(shù)據(jù)的測量分析處理。圖4是本實用新型移動式實驗室數(shù)字萬用表模塊化PXI板卡組成示意圖；如圖4 所示，萬用表板卡，包括，時鐘振蕩器、控制邏輯與自動轉換量程邏輯電路、計數(shù)器、鎖存/ 譯碼/驅動器電路、模擬單元電路、電源電路和蜂鳴器驅動電路，所述模擬單元電路，還包括，積分器、比較器、模擬開關、分壓電阻、分流電阻、標準電阻、AC/DC轉換器和量程選擇開關，待測物理量通過所述模擬單元電路輸入和所述控制邏輯與自動轉換量程邏輯電路，傳送給所述計數(shù)器和鎖存/譯碼/驅動器電路，通過所述PCI和PXI接口電路輸出到計算機。 本數(shù)字萬用表模塊化PXI板卡的內部主要包括，時鐘振蕩器、控制邏輯與自動轉換量程邏輯、計數(shù)器、鎖存/譯碼/驅動器、模擬部分(積分器、比較器、模擬開關等)、電源部分、蜂鳴器驅動電路；外圍元器件主要包括石英晶體。LCD、蜂鳴器、分壓電阻、分流電阻、標準電阻、 AC/DC轉換器、量程選擇開關、電源等；同時配套人性化的用戶圖形界面(GUI)軟件，方便用戶對采集數(shù)據(jù)的測量分析保存。圖5是本實用新型移動式實驗室數(shù)字I/O模塊化PXI板卡組成示意圖；如圖5所示，數(shù)字I/O板卡，包括，PCI接口電路、采集存儲器、向量生成引擎電路、觸發(fā)事件控制電路、向量采集時序控制邏輯電路、向量生成時序控制邏輯電路、生成存儲器、測試管腳電路、 采集門限電壓控制電路、生成門限電壓控制電路、時鐘發(fā)生器電路、數(shù)據(jù)比較模塊電路、數(shù)字數(shù)據(jù)/控制信號連接器和PCI接口電路，測量數(shù)據(jù)經(jīng)過所述采集存儲器、向量生成引擎電路、觸發(fā)事件控制電路和向量采集時序控制邏輯電路傳送給所述生成存儲器，測試管腳電路、采集門限電壓控制電路、生成門限電壓控制電路、時鐘發(fā)生器電路、數(shù)據(jù)比較模塊電路輸出給所述數(shù)據(jù)比較模塊電路、數(shù)字數(shù)據(jù)/控制信號連接器和PCI接口電路，所述數(shù)字I/O 板卡的最大采樣時鐘頻率為100MHZ。該數(shù)字I / 0板卡最多可達32個數(shù)字通道，可以作為電腦/外圍設備接口，圖形發(fā)生器，邏輯分析儀，或刺激響應測試儀等使用。最大采樣時鐘頻率可達到IOOMHz。圖6是本實用新型移動式實驗室波形發(fā)生器模塊化PXI板卡組成示意圖；如圖6 所示，波形發(fā)生器板卡，包括，包括PCI接口電路、板上存儲器電路、波形發(fā)生引擎電路、觸發(fā)事件控制電路、數(shù)字增益電路、數(shù)字濾波和DAC轉換電路、模擬輸出通道電路、時鐘發(fā)生器電路和開關矩陣電路，板上存儲器存儲的是將要加載到設備的波形數(shù)據(jù)和生成指令，時鐘發(fā)生器電路生成采樣時鐘和參考時鐘，波形發(fā)生引擎電路通過所述采樣時鐘和參考時鐘，根據(jù)外部觸發(fā)狀態(tài)從板上存儲器檢索波形數(shù)據(jù)后輸出，輸出的波形，經(jīng)過數(shù)字增益電路和數(shù)字濾波等處理后，傳送到DAC轉換電路，經(jīng)過濾波放大后輸出到控制連接器的面板上，同時，數(shù)字波形也可通過控制連接器面板輸出。下面著重對本實用新型移動式實驗室的電源模塊化PXI板卡進行進一步的詳細說明圖7是本實用新型移動式實驗室的電源模塊化PXI板卡原理方框圖；如圖7所示， 電源板卡，包括，外部電源、隔離電路、整流濾波電路、采樣電路、基準電源電路、A/D、D/A轉換電路、FPGA電路、PWM占空比控制電路和接口電路，所述外部電源經(jīng)過達林頓管隔離電路進行隔離后，再經(jīng)過整流濾波電路，通過FPGA電路來調節(jié)所述電源板卡的輸出電壓的范圍，電源板卡的輸出電壓，通過A/D通道，對所述電源板卡的輸出電壓、電流狀態(tài)進行實時采樣監(jiān)視，并將采樣數(shù)據(jù)傳送給FPGA電路，通過FPGA電路實現(xiàn)D/A轉換后，再經(jīng)過PWM占空比控制電路控制所述電源板卡輸出電壓的連續(xù)變化。電源模塊化PXI板卡是一款可編程、 靈活、高功率且適合高精度直流測試應用的PXI模塊，其相互隔離的SMU通道，可提供包含 4線遙感的四象限士20V輸出，每個輸出通道都有一個穩(wěn)壓開關和一個線性穩(wěn)壓部分，通過線性穩(wěn)壓虎賁提供恒定電壓模式與固定電流模式，使電壓和電流控制回路一起工作。在恒流模式中，電源模塊化PXI板卡作為一個精確的電流源使用。外部電源作為輸入源，經(jīng)過升壓達林頓管隔離、整流濾波后，利用FPGA來實現(xiàn)調節(jié)電源的輸出電壓的范圍，輸出的電壓， 經(jīng)過A/D通道實時監(jiān)視電源的電壓電流輸出采樣，并將采樣數(shù)據(jù)傳遞給FPGA，利用FPGA實現(xiàn)的D/A轉換，通過輸出調節(jié)PWM占空比控制輸出電壓的連續(xù)變化，同時，該電源具有過電壓和過電流保護電路。圖8是本實用新型移動式實驗室的電源模塊化PXI板卡電原理圖；如圖8所示，電源模塊化PXI板卡的輸入電路220V/50HZ的市電經(jīng)變壓器后輸入30V交流，再經(jīng)全波整流和電解電容E2、E3濾波后送入開關電路。E2、E3取2200 μ F，其并聯(lián)使用降低了濾波電容的 ESR紋波幅度值。開關電路電中采用串聯(lián)型開關穩(wěn)壓電源，脈沖寬度調制器為SG35M，功率開關器件為2Ν6277，電路設有過壓過流保護電路，當電源輸出過壓、過流時，自動切斷電路的直流輸入，從而達到保護電路的目的。開關電路的工作頻率為f=l/C9 · Rll=I/(0. 01X10 - 6X5. IX 103) ^ 20kHz輸出電路由電感Ll和電解電容E5、E8組成濾波電路，R5為模擬負載。輸出濾波電容的選擇十分重要，為了滿足最小輸出紋波和輸出電流要求，電容的ESRmax=AVout/ Δ lout, AVout為紋波幅度，Δ Iout為電流設計要求的1/4，為此，Ε8選用⑶觀型四端電容，可以滿足5Α電流輸出，紋波小于10mV。圖9是本實用新型移動式實驗室的電源模塊化PXI板卡的FPGA實現(xiàn)P麗配置原理方框圖；如圖9所示，電源模塊化PXI板卡中，通過FPGA實現(xiàn)對PWM調節(jié)，其中，d[7:0] 矢量用于為上級AD采樣電路提供的電壓電流采樣數(shù)據(jù)，提供調節(jié)占空比的控制信號，CS為計算機提供的控制信號，CLK為本地晶振頻率，Qout[3:0]矢量為四路信號輸出。本電源模塊化PXI板卡，可得到脈沖周期固定(用軟件設置分頻器可改變PWM開關頻率，但一旦設置完畢，則其脈沖周期將固定)、占空比決定于控制信號、分辨力為1/256的PWM信號，通過脈寬鎖存器模塊，可實現(xiàn)對來自計算機的控制信號Data[7:0]的鎖存，Data[7:0]的向量值用于決定PWM信號的占空比。CLK本地晶振在經(jīng)分頻模塊分頻后，可為PWM控制電路中的計數(shù)器模塊和延時模塊提供內部時鐘，計數(shù)器在每個脈沖的上升沿到來時加1，當計數(shù)器的數(shù)值為OOH或由OFra溢出時，它將跳到OOH時，C端輸出高電平至觸發(fā)器模塊的置位端，輸出一直保持高電平；當鎖存器的值與計數(shù)器中的計數(shù)值相同時，信號將通過比較器模塊比較并輸出高電平至觸發(fā)器模塊的復位端，以使17模塊輸出低電平，當計數(shù)器再次溢出時，又重復上述過程。經(jīng)過RS觸發(fā)器，可得到兩路相位相反的脈寬調制波，并可實現(xiàn)互鎖。延時模塊，可防止橋路同側對管的導通，脈沖輸出緩沖器用于輸出四路滿足設計要求的信號，CS為該模塊的控制信號，用于控制信號的輸出。本電源模塊化PXI板卡中的FPGA芯片均采用 Xilinx 的 Virtex-5 系列芯片 XCF08P。圖10是本實用新型移動式實驗室的電源模塊化PXI板卡的PXI接口電路原理方框圖；如圖10所示，本電源模塊化PXI板卡的PXI接口電路采用專用的PCI接口芯片PCI9054來實現(xiàn)PXI接口設計。PCI90M是由美國PLX公司生產(chǎn)的先進的PCI I/O Accelerator ；符合PCI2. 2協(xié)議，采用了先進的數(shù)據(jù)流水線結構技術；局部總線提供了 M、C、 J三種工作模式以適應不同的局部處理器；具有可選的串行EEPROM接口，本地總線時鐘可和PCI時鐘異步。PCI9054內部有6種可編程的FIFO，以實現(xiàn)零等待突發(fā)傳輸及本地總線與 PCI總線之間的異步操作；本地時鐘可以達到50MHz，且與PCI時鐘異步。它支持突發(fā)以及DMA傳輸，能在主模式和從模式、DMA模式下工作，是應用非常廣泛的一款PCI接口芯片。 數(shù)據(jù)總線和地址總線是復用的，分別為AD0-AD31 ;控制總線主要包括C/BEW:3]#、FRAME#、 IRDY#、DEVSEL#、TRDY#、ST0P#、IDSEL#、L0CK#、PAR#、PEER#、SERR#、REQ#、GNT# 等，在硬件連接時只要將PXI接口和PCI90M對應的這些端口相連即可。與串行EEPROM對應的端口為 CS、SK、DI、D0，在電路中DI和DO是物理連接的，EEPROM的EEDI/EED0引腳的配置要注意 當不安裝EEPROM時，該引腳一定要下拉，用IkQ的下拉電阻即可，此時啟動后90M會按默認值進行配置；當安裝空白的EEPROM時，該引腳需要上拉；當安裝燒錄好的EEPROM時，該引腳需要上拉。圖11是本實用新型移動式實驗室的電源模塊化PXI板卡的局部總線電路的連接方框圖；如圖11所示，電源模塊化PXI板卡的局部總線電路中PCI90M的局部總線分別與 FPGA和功能模塊相連。由于在功能模塊中用到的是FIFO緩存器，所以，不需要局部地址總線，只需將數(shù)據(jù)總線分別連接到兩塊FIFO中，局部總線的控制信號和FIFO的控制信號連接到FPGA中，通過FPGA來控制FIFO的讀寫。為了靈活地改變數(shù)據(jù)的傳輸速率，在FPGA中調用鎖相環(huán)來給FIFO分配讀寫時鐘。為了配合外部電路的速度和匹配要求，在這里應用了 ISE的庫生成了 PLLO^hase Locked Loop)。PLL具有低的時鐘偏移，應用靈活，通過調整比例關系就可以得到所需要的時鐘頻率。通過設置寄存器DMAM0DE的第7位可以使能或禁止外部等待輸入控制信號READY#，以使PCI90M工作于外部等待或內部等待狀態(tài)。當READY# 被禁止時，則在每次傳輸?shù)牡刂泛蛿?shù)據(jù)間插入等待狀態(tài)，其數(shù)目由內部的等待狀態(tài)計數(shù)器決定；若READYiHi能，則READY#信號的持續(xù)時鐘周期決定了附加的等待狀態(tài)。本設計采用 C模式READY#使能方式。根據(jù)PCI90M的時序圖，每次數(shù)據(jù)傳輸時，首先發(fā)出地址選通信號 ADS#，當總線準備好則使READY#信號有效，開始數(shù)據(jù)傳輸；否則總線處于等待狀態(tài)。數(shù)據(jù)一旦開始傳輸，局部總線控制器將判斷傳輸結束標志信號BLAST#，若BLAST#為高電平，則發(fā)出有效的READY#信號，數(shù)據(jù)持續(xù)傳輸，否則，在發(fā)出最后一個READY#信號后結束數(shù)據(jù)傳輸。 狀態(tài)機轉換的具體過程如表1。表1 狀態(tài)機轉換過程
權利要求1.一種移動式實驗室，其特征在于，包括，儀器模塊化的PXI板卡、PXI機箱和計算機； 所述儀器模塊化PXI板卡固定安裝在設置有PXI插槽的所述的PXI機箱中，所述PXI機箱通過Express Card或者PXI-PCI電纜與計算機連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的移動式實驗室，其特征在于，所述的儀器模塊化的PXI板卡具有1至18塊，所述儀器模塊化的PXI板卡的輸入/輸出接口連接與行業(yè)內的標準測量儀器的輸入/輸出接口連接形式相同；所述PXI板卡包括示波器板卡和萬用表板卡。
3.根據(jù)權利要求2所述的移動式實驗室，其特征在于，所述PXI板卡還包括有數(shù)字I/O 板卡、波形發(fā)生器板卡和電源板卡。
4.根據(jù)權利要求2所述的移動式實驗室，其特征在于，所述的示波器板卡，包括，兩個模擬輸入通道、數(shù)據(jù)采集電路、A/D轉換電路、波形觸發(fā)電路、板上存儲器電路、時鐘電路、 PCI和PXI接口電路，所述A/D轉換電路將待測波形，通過所述模擬輸入通道、數(shù)據(jù)采集電路和波形觸發(fā)電路傳送給所述板上存儲器電路，通過所述PCI和PXI電路輸出到計算機。
5.根據(jù)權利要求2所述的移動式實驗室，其特征在于，所述的萬用表板卡，包括，時鐘振蕩器、控制邏輯與自動轉換量程邏輯電路、計數(shù)器、鎖存/譯碼/驅動器電路、模擬單元電路、電源電路和蜂鳴器驅動電路，所述模擬單元電路，還包括，積分器、比較器、模擬開關、分壓電阻、分流電阻、標準電阻、AC/DC轉換器和量程選擇開關，待測物理量通過所述模擬單元電路輸入和所述控制邏輯與自動轉換量程邏輯電路，傳送給所述計數(shù)器和鎖存/譯碼/驅動器電路，通過所述PCI和PXI接口電路輸出到計算機。
6.根據(jù)權利要求3所述的移動式實驗室，其特征在于，所述的數(shù)字I/O板卡，包括，采集存儲器、向量生成引擎電路、觸發(fā)事件控制電路、向量采集時序控制邏輯電路、向量生成時序控制邏輯電路、生成存儲器、測試管腳電路、采集門限電壓控制電路、生成門限電壓控制電路、時鐘發(fā)生器電路、數(shù)據(jù)比較模塊電路、數(shù)字數(shù)據(jù)/控制信號連接器和PCI接口電路，測量數(shù)據(jù)經(jīng)過所述采集存儲器、向量生成引擎電路、觸發(fā)事件控制電路和向量采集時序控制邏輯電路傳送給所述生成存儲器，測試管腳電路、采集門限電壓控制電路、生成門限電壓控制電路、時鐘發(fā)生器電路、數(shù)據(jù)比較模塊電路輸出給所述數(shù)據(jù)比較模塊電路、數(shù)字數(shù)據(jù)/控制信號連接器和PCI接口電路，所述數(shù)字I/O板卡的最大采樣時鐘頻率為IOOMHz。
7.根據(jù)權利要求3所述的移動式實驗室，其特征在于，所述的波形發(fā)生器板卡，包括， 包括PCI接口電路、板上存儲器電路、波形發(fā)生引擎電路、觸發(fā)事件控制電路、數(shù)字增益電路、數(shù)字濾波和DAC轉換電路、模擬輸出通道電路、時鐘發(fā)生器電路和開關矩陣電路，板上存儲器存儲的是將要加載到設備的波形數(shù)據(jù)和生成指令，時鐘發(fā)生器電路生成采樣時鐘和參考時鐘，波形發(fā)生引擎電路通過所述采樣時鐘和參考時鐘，根據(jù)外部觸發(fā)狀態(tài)從板上存儲器檢索波形數(shù)據(jù)后輸出，輸出的波形，經(jīng)過數(shù)字增益電路和數(shù)字濾波等處理后，傳送到 DAC轉換電路，經(jīng)過濾波放大后輸出到控制連接器的面板上，同時，數(shù)字波形也可通過控制連接器面板輸出。
8.根據(jù)權利要求3所述的移動式實驗室，其特征在于，所述的電源板卡，包括，外部電源、隔離電路、整流濾波電路、采樣電路、基準電源電路、A/D、D/A轉換電路、FPGA電路、PWM 占空比控制電路和接口電路，所述外部電源經(jīng)過達林頓管隔離電路進行隔離后，再經(jīng)過整流濾波電路，通過FPGA電路來調節(jié)所述電源板卡的輸出電壓的范圍，電源板卡的輸出電壓，通過A/D通道，對所述電源板卡的輸出電壓、電流狀態(tài)進行實時采樣監(jiān)視，并將采樣數(shù)據(jù)傳送給FPGA電路，通過FPGA電路實現(xiàn)D/A轉換后，再經(jīng)過PWM占空比控制電路控制所述電源板卡輸出電壓的連續(xù)變化。
9.根據(jù)權利要求3至8任一權利要求的移動式實驗室，其特征在于，所述儀器模塊化的 PXI板卡的PCI接口芯片為PCI90M。
專利摘要本實用新型公開了一種移動式實驗室，包括，儀器模塊化的PXI板卡、PXI機箱和計算機；所述儀器模塊化PXI板卡固定安裝在設置有PXI插槽的所述的PXI機箱中，所述PXI機箱通過ExpressCard或者PXI-PCI電纜與計算機連接。有益效果是，基于PXI技術平臺，數(shù)種電子測量和分析儀器以儀器模塊化的PXI板卡整合在一起，通過計算機，可實現(xiàn)對電子測量和分析儀器的控制，從而，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)分析等功能，節(jié)約時間，使用方便；提高了通用實驗室平臺的小型化和可移動性，提高適應環(huán)境的能力；界面簡約，易于操作。
文檔編號G01R13/02GK202033439SQ201120114049
公開日2011年11月9日 申請日期2011年4月18日 優(yōu)先權日2011年4月18日
發(fā)明者周憲, 張彌, 趙春蓮, 黃瑞 申請人:天津渤海易安泰電子半導體測試有限公司