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智能仪器赵茂泰个人仪器及系统PPT课件

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智能仪器的组成及特点PPT课件

智能仪器的组成及特点PPT课件
次的知识处理功能。 • 一般都带有 GP-IB 等标准仪器总线接口。
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双金属温度计
双金属温度计
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电磁流量计
1151型压力变送器
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UL型阻移式物位计
位移变送器： 输出4~20mA、0~5V或 0~10V、0~±5V的标准 电信号
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轮辐式称重传感器：适用于平台秤、 汽车衡、轨道衡及料仓物位测量与控 制。
第37页/共59页
⑵、基于独立仪器总线的仪器系统
独立的仪器总线是由各生产厂家自行定义而无统一标准，使用户在组建个人仪 器系统时难以在不同厂家生产的仪器插卡中进行选配，妨碍了个人仪器的推广和 发展。
⑶、基于统一标准的VXI总线仪器系统
1987年HP和泰克等五家仪器公司在经过一段扎实工作之后，联合提出适合于个 人仪器系统标准化的接口总线标准VXI规范，并为世界各厂家所接受。
第16页/共59页
1.2 智能仪器及测试系统的发展
模拟 仪器
数字 仪器
卡式仪器 及系统
智能仪器与 自动测试系统
虚拟仪器 及系统
第17页/共59页
一、 独立式智能仪器及自动测试系统
1、独立式智能仪器
独立式智能仪器简称智能仪器，即前述的自身带有微处理器和GP–IB接口的 独立式智能仪器在结构上自成一体，因而使用灵活方便，并且仪器的技术性 能可以做得很高。这类仪器在技术上已经比较成熟，正在或已经成为当前电子实 验室的主流仪器模式。 目前，大多数传统的电子仪器已有相应换代的智能仪器产品，我国科研院所 使用的电子仪器正在进行着用智能仪器逐步取代相应传统仪器的工作。
第28页/共59页
2、自动测试系统
从计算机系统结构的角度看，自动测试系统是一个分布式多微机系统，系统内 的各智能仪器在任务一级并行工作，它们各自具备完备的硬件和软件，因而能相对 独立地工作，它们之间通过外部总线松散耦合，相互间也可通信。

《智能仪器》课件1-PPT精品文档

《智能仪器》课件1-PPT精品文档

外部通信
输出通道 D/A
传感器
A/D
非 电 量
单片机或 DSP RAM、 EPROM I/O接口
RS232 USB
打印机
电 量
输入通道
键盘、开关、 显示器
内嵌微处理器智能仪器的基本结构 2019/3/9
智能仪器
微处理器 MPU 程序存储器 (ROM)
卡式仪器的演变
数据存储器 (RAM)
测 试 部 分
智能仪器
• 主讲人
张重雄 教授
南京理工大学电光学院
南京理工大学在职研究生河南教育中心
2019/3/9
2019年12月
教 学 内 容
第1章 概述 第2章 内嵌微处理器的智能仪器
第3章 虚拟仪器
2019/3/9
教学参考书
张重雄.虚拟仪器技术分析与设计
电子工业出版社
2019/3/9
第1章
概 述
2019/3/9
第1章 智能仪器概述
• 教学重点
• 智能仪器的组成结构
• 智能仪器的主要特点 • 智能仪器的发展趋势
2019/3/9
1.1 仪器仪表概述
1. 仪器仪表定义、作用、行业分类
仪器仪表是信息获取的工具、是认识世界的手段，是 一个系统或装置； 最基本的作用：是延伸扩展补充或代替人的听觉、视觉、 触觉等器官的功能。 仪器仪表种类繁多，如测量仪器，分析仪器，生物医 疗仪器，地球探测仪器，天文仪器，航空航天航海仪 表，汽车仪表，电力，石油，化工仪表等，遍及国民 经济各个部门，深入到人民生活的各个角落。
笔记本PCI
• 虚拟仪器：虚拟仪器是指，在以通用计算机 为核心的硬件平台上，由用户自己设计定义， 具有虚拟的操作面板，测试功能由测试软件 来实现的一种计算机仪器系统。 虚拟仪器的特点： • 软件是虚拟仪器的核心； • 虚拟仪器的性价比高； • 具有良好的人机界面； • 具有与其它设备互联的能力。

智能仪器原理及设计课件第1、2、6章

智能仪器原理及设计课件第1、2、6章

第1章 绪论
2. 仪器的性能优越 智能仪器中通过微处理器进行数据存储
和处理，很容易实现多种自动补偿、自动校 正、多次测量平均等技术，使测量精度大大 提高。通过执行适当和巧妙的算法，常常可 以克服或弥补仪器硬件本身的缺陷和弱点， 改善仪器的性能。智能仪器中，对于随机误 差通常用求平均值的方法来克服； 对于系统 误差，则根据误差产生的原因采用适当的方 法处理。
第1章 绪论
我国电磁测量信息处理仪器学会于 1984年正式成立“自动测试与智能仪器 专业学组”，1986年国际测量联合会以 “智能仪器”为主题召开了专门的讨论 会，1988年国际自动控制联合会在其当 年的理事会上正式确定“智能元件及仪 器”为其系列学术委员会之一。
第1章 绪论
此外，1989年5月在我国武汉召开了第一 届测试技术与智能仪器国际学术讨论会。 以后，在国内外的学术会议上，以智能 仪器为内容的研讨已层出不穷。近年来， 智能仪器已开始从较为成熟的数据处理 向知识处理发展，它体现为模糊判断、 故障诊断、容错技术、传感器融合、机 件寿命预测等，使智能仪器的功能向更 高层次发展。
第1章 绪论
1.3.1独立式智能仪器及GP-IB自动测试系统 独立式智能仪器（简称智能仪器）是自
身带有微处理器和GP-IB接口的能独立进行 测试工作的电子仪器。独立式智能仪器在结 构上自成一体，因而使用灵活方便，并且仪 器的性能可以做得很高。这类仪器在技术上 比较成熟，同时借助于新技术、新器件和新 工艺的不断进步，这类仪器还在不断发展， 不断推陈出新。
第1章 绪论
例如HP3455型数字电压表的实时自动校 正是先进行三次不同方式的测量，然后 由微处理器自动把测量数据代入校准方 程进行计算，以消除由漂移、增益不稳 定所带来的误差。借助于微处理器，不 仅能校正由漂移、增益不稳定等引起的 误差，还能校正由各种传感器、变换器 及电路引起的非线性或频率响应等误差。

《智能仪器设计》课件

《智能仪器设计》课件

技术更新
智能仪器技术不断发展，如何及时更新设 备和技术以保持其竞争力是一个挑战。
THANK YOU
通信技术
通信技术是智能仪器实现远程 控制和数据传输的关键技术之 一。
通信技术包括有线通信和无线 通信两种方式，能够实现仪器 与计算机、仪器与仪器之间的 数据传输和控制。
通信技术的性能指标包括传输 速率、传输距离、传输质量和 可靠性等，直接影响智能仪器 的远程控制和数据传输效果。
随着通信技术的不断发展，智 能仪器可以实现更快速、更稳 定、更可靠的数据传输和控制 。
04
智能仪器设计实例
智能温度计设计
总结词
实时监测、远程控制、高精度测量
详细描述
智能温度计采用高精度传感器和微处理器，能够实时监测环境温度，并通过无 线通信技术将数据传输到手机等设备上。用户可以通过手机应用程序远程查看 温度数据和控制温度计的开关，方便实用。
智能血压计设计
总结词
一键测量、自动分析、云端存储
智能仪器的发展历程
01
02
03
04
20世纪70年代
随着微处理器和计算机技术的 快速发展，智能仪器开始出现
。
20世纪80年代
智能仪器在工业生产中得到广 泛应用，成为工业自动化领域
的重要支柱。
20世纪90年代
随着计算机技术的不断进步， 智能仪器的功能越来越强大，
智能化程度越来越高。
21世纪
智能仪器已经成为工业自动化 领域不可或缺的重要部分，广
详细描述
智能血压计具备一键测量功能，用户只需将手臂放在血压计的感应区域内，血压计即可自动测量并记录数据。同 时，血压计内置的微处理器会对测量结果进行自动分析，并将数据上传至云端存储，方便用户随时查看和跟踪自 己的血压状况。

智能仪器课件第1章ppt

智能仪器课件第1章ppt
•举例
前面介绍的个人仪器、VXI总线仪器、虚拟 仪器等属于微机扩展式仪器。
注意： 微机内嵌式智能仪器是智能仪器
设计的基础，本书着重介绍。
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寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
1.3.2智能仪器的组成
•举例：
高级汽车的燃料喷射系统、空调系统、音响 部分、ABS系统、卫星定位系统、安全气囊系统 等多处都含有微机
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寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
微机扩展式 ：
将检测功能扩展到微机中，由特定的硬件模 块完成被测输入信号的采集，放大，以及输出信 号的数模转换等功能，利用微机的硬件和软件资 源完成数据分析和显示，给使用者的感觉首先是 一个微机系统。
标准化程度高、扩展性好。
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寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
2. 各个时期的发展
80年代后期
虚拟仪器（Virtual Instrument）
美国国家仪器（NI）公司提出
虚拟仪器
2、多功能化
多功能是智能仪器仪表的一个特点。例如，为了设计速 度较快和结构较复杂的数字系统，仪器生产厂家制造了具有 脉冲发生器、频率合成器和任意波形发生器等功能的函数发 生器。这种多功能的综合型产品不但在性能上比专用脉冲发 生器和频率合成器高，而且在各种测试功能上提供了较好的 解决方案。
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智能测试仪器与系统PPT课件

智能测试仪器与系统PPT课件

设计项目简介
2、基于光电对管的测速系统
• 构建一个具有光电对管的最小51单片机小系统，能自动检测码盘转速，原理如下 图。系统工作过程如下：
光 电 对 管 工 作 ；
单 片 机 控 制 码 盘 以 正 弦 规 律 变 速 转 动 ；
单 片 机 提 取 探 测 器 上 的 脉 冲 信 号 ， 计 算 码 盘 转 速 ；
测量结果。在此基础上采用PWM的频率及占空比实现对加热功率的调节， 实现恒温控制，并在LCD实时绘制测量温度曲线。
设计项目简介
11、点阵LED显示屏的设计 • 设计并制作一个以单片机为控制核心的点阵LED显示系统，系统实现同时显示4个汉字，
长的字符串则从右向左或从下向上滚动，要求画面清晰。可显示当前的时间，显示当前温 度。扩展：PC上位机通过串行通信接口能够实现字符串的修改、显示方式的设定、时间 的设置。
实内容简介
2. 信号发生器设计实验
A. 编写程序在液晶显示屏上显示自己的学号和姓名；在液晶显示屏上如何显示任意图形？
B. 基于LTC1446 编写D/A转换子程序，输出频率为50Hz，Vpp=5V的锯齿波，并将波 形显示于液晶显示屏上。
• 涉及内容：点阵式LCD显示屏编程与应用；
•
串行D/A转换器TLC1446的应用；
• 课程目的：通过上课掌握智能（微机）系统及设计相关方面的知识；通过实验和课 题设计，切实提高课程知识的应用能力；通过总结和答辩等环节提高综合素质。
课程说明
课程特点：实践性、应用性强，需要通过实验、实践，实际动手才能学以致用，而不是单纯的课堂教学；不 是基础课程通过布置作业理解消化。
学生特点：来自不同学校，有工科和偏理科，本科阶段“微机原理与接口技术”（单片机技术）的内容、要 求不尽相同，实验设备和条件不同，掌握的程度不同。

智能仪器第1章 绪论(分析“仪器”文档)共35张PPT

2 智能仪器: 测控微处理器的应用 乔治 . C . 巴尼 3 ASIC (专用集成电路)
这种局面一旦形成，将使电子产品的结构更加紧凑，性能更加良好，保密性更强。 1 测量过程的软件控制 3 第三代--智能仪器 (1) 仪器既可以单独使用又可组成系统，仪器之间仅用专用导线互连，方便、灵活、费用低。 3 ASIC (专用集成电路) 当功能的增加，使其硬件的结构越来越复杂，给其进一步的发展带来造成很大的困难。
作环境. 3. (4) 按32位机设计，信息吞吐量高，可达40MB/s，比GP-IB快40倍。
4 PXI 模块和其他标准模块的连接
独立仪器
MXI-3
PXI 系统
VXI or VME
GPIB
MXI
和PCI模块的连接 bus
模块
5 硬件
第一章 绪论
1.5 虚拟仪器
2 传统仪器和虚拟仪器的对比
传统仪器
4 测试测量仪器的分类
几何参量：长度，角度，相对位置，位移和距离测量仪器等。 机械参数：力，硬度，加速度，速度，转矩和振动测量仪器等。
过程参数：温度、压力、湿度和流量测量仪器等。
光学参数：光度测量器、分光光度计、色度、激光参数的测量仪器及光学传递
函数的测量仪器等。
辐射检测： X γ射线和中子测量仪。 时频参数：定时器和时钟，铯钟和时频测量仪器。 电磁参数：AC、DC电流、电压、有功功率、无功功率、视在功率 以及cosφ测
智能仪器设计基础
第一章 绪论
1.1 智能仪器的发展状况
1 智能仪器的定义 1.1 仪器仪表
仪器仪表是用于获取信息，来认知外部世界的系统或设备。
1.2 智能仪器
智能仪器是含有微计算机或微处理器的测量仪器。由于它拥有对数据的存储、运算、 逻辑判断及自动化操作等功能，具有一定智能作用，因而被称为智能仪器。

《智能仪器设计方法》PPT课件

三个阶段
精选PPT
2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
“智能仪器设计”的研究内容定位
人工智能 少数仪器，如中医诊断仪，利用 了专家系统，现在已经不多见应用。现在比 较多的是测量仪器，能够把测量结果和标准 测量结果比较，得出那些指标超标
计算机化仪器，微型计算机在仪器中的应用， 显示、控制、接口
虚拟仪器 以软面板为特征的仪器
仪器设计，智能仪器的设计
软件研制：
➢ 软件设计作一个总体规划 ➢ 程序功能块划分 ➢ 确定算法 ➢ 分配系统资源和设计流程图 ➢ 编写程序 ➢ 程序调试和纠错以及各部分程序连接及系
统总调
结构化和模块化程序设计： 自底向上模块化程序设计 自顶向下模块化程序设计
三种基本程序结构：
顺序结构、选择结构、循环结构 智能仪器的软件结构： 智能仪器的软件通常由监控程序、 中断程序，测量程序和数据处理程序组成。
智能仪器还应有很好的可维护性，为此， 仪器结构要规范化、模块化，并配有现场故障 诊断程序，一旦发生故障，能保证有效地对故 障进行定位，以便更换相应的模块，使仪器尽 快地恢复正常运行。
4．仪器工艺结构与造型设计要求
仪器结构工艺是影响可靠性的重要因素， 首先要依据仪器工作环境条件，是否需要防 水、防尘、防爆密封，是否需要抗冲击、抗 振动、抗腐蚀等要求，设计工艺结构；仪器 的造型设计亦极为重要。总体结构的安排、 部件间的连接关系、面板的美化等都必须认 真考虑，最好由结构专业人员设计，使产品 造型优美、色泽柔和、外廓整齐、美观大方。
组合化设计方法及优点
开放式体系结构和总线系统技术发展，导致了 工业测控系统采用组合化设计方法的流行，即 针对不同的应用系统要求，选用成熟的现成硬 件模板和软件进行组合。

电赛仪器仪表题目分析与应对赵茂泰PPT课件


显示 电路
直流电压测量是最基本的电压测量模块!
⑵ 有关电参数测量仪器的组成（有关变换器+基本模块）
被测电参数 调理 电路
有关参数 直流电压 变换器
直流电压 测量模块
各类参数变换器均由基本电子电路组成 （含交流电压、电流、功率、电阻、电容、电感等参数的测量）
第7页/共44页
⑵ 有关电参数测量仪器的组成（有关变换器+基本模块）
要由偏移误差、量化误差等因素产生。
显示
显示
1999
1999
0
Vm
“a” 项误差示意图
Vx
第13页/共44页
0
Vm
Vx
“b” 项误差示意图
① 准确理解仪器测量误差（误差分析，误差分配，核心器件的选择）
测量误差指标的分配： 误差分配：将仪器总误差分配给各个部分电路。以确定各个部分电路设计 时应该控制的测量误差。 应根椐各部分电路实现的难度程度进行合理分配。 主要对第１项误差进行分配。(0.2%读数)
1．几点认识 2．电压测量类仪器的组成 3．电压测量类仪器的设计举例 4．几点体会
第1页/共44页
1．几点认识
⑴ 电子测量仪器设计涵盖的知识范围
电子测量是建立在模拟电路、数字电路、信号与系统、计算机原 理及接口等专业基础课基础上，综合运用通信、自动 控制及电力电子 等学科的专业知识而形成的一个独具特色的学科。与电赛内容一致。
⑶ 做好仪器类赛题的关键是准确理解各项指标的涵义
电子仪器的价值由各项技术指标的优良程度决定。 电子仪器主要用于测试其它电子系统的性能指标，因此，电子仪 器对技术指标的要求相对更加严格。 电子仪器含多项技术指标，其中最核心的是测量误差，其他技术 指标基本上都与测量误差有关。对于许多测量来讲，测量工作的价值 几乎全部取决于它的准确程度。
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仪器插卡主要完成数据采集工作，所以 仪器插卡也称数据采集卡DAQ（DATA AcQuisition），这类仪器也称PC－DAQ形式 个人仪器。
优点：结构简单、方便，成本低。 缺点：难以满足重载仪器对电流和散热的要求，机内干扰也较严重，在 组成个人仪器系统时，由于没有专门为仪器定义的总线，各仪器之间不能直 接通信，模拟信号也无法经总线传递，因此这种PC－DAQ形式的个人仪器及系 统的性能不可能很高。
－5 V的1根、+12 V的1根、 －12 V的1根及地线3根 )
GND B1 RESETDRV
5V
IRQ2 £5V
DRQ2 £12V
CARDLCTD
12V
GND
B10
MEMW
MEMR
IOW
IOR
DACK3 DRQ3
DACK1 DRQ1
DACK0
CLOCK
B20
IRQ7
IRQ6
IRQ5
IRQ4
IRQ3
１、内插件式个人仪器及系统 ２、独立总线的模块式个人仪器及系统
MXI
INST
INST RAM
#1
#2
各公司为仪器系统设计了： 独立的机箱、独立的电源、专门的仪器总线
9.1.1 个人仪器及发展
１、内插件式个人仪器及系统
２、独立总线的模块式个人仪器及系统
３、VXI总线仪器系统（基于统一标准总线）
1987年7月，HP、Tektronix 等五家重要电子仪器公司制造厂家组成的 联合体，提出了用于仪器模块式插卡的新型的互联标准： VXI总线。
3. 控制总线 控制总线共26条 （重点掌握 6 根）
VXI总线是在原有的VME总线基础上发展起来的仪器总线，由于VME总线 是为计算机一般应用而开发的，未涉及电磁干扰、功率损耗和冷却等问题， VXI总线对此做了妥善的处理。VXI 总线的基本概念是为模块电子仪器提供 一个开放的结构，从而使所有仪器厂家提供的各种仪器模块可以在同一主 机箱内运行。
VXI总线标准是公开的，截至1994年，生产VXI 产品的厂商已有九十多 家，产品品种超过1 000种，安装的系统数超过10 000套。因此，可以说 VXI 仪器系统已被确认为是个人仪器的一种标准产品了
克服上述缺点的办法是： 定义新的仪器总线并将仪器插件移 到PC机外的独立机箱中
9.1.1 个人仪器及发展
１、内插件式个人仪器及系统
软面板
插入
仪器卡
计算机
9.1.1 个人仪器及发展
１、内插件式个人仪器及系统
２、独立总线的模块式个人仪器及系统
HP公司在1986年前后 推出的6000系列模块式PC 仪器系统被认为是这类形 式个人仪器及系统的典型 产品，其结构图如右图所 示。
３、VXI总线仪器系统
独立的机箱内设计了世界统一的标准总线
9.1.2 个人仪器的总线
本章侧重讨论PC－DAQ形式个人仪器所采用的总线
一、 总线
总线是指一些线路的集合。微型计算机总线按功能可分为内总线和外总 线两类。
内总线又称系统总线，它的基本功能是对接于总线上的各模块和插卡 提供信息通路，使各模块和插卡能通过总线与微型计算机交换信息。内总线 随微型计算机机型而异，有各自的标准，这些标准对总线上模块板的尺寸、 引脚信号的定义都有明确的规定。常见的内总线有S－100总线、STD总线、 Apple系列总线、IBM PC系列总线。
9.1.1
9.1 概述
个人仪器及发展
个人仪器及系统发展的几个阶段∶
１、内插件式个人仪器及系统（基于PC机内部总线） ２、模块式个人仪器及系统（基于独立仪器总线） ３、VXI总线仪器系统（基于统一标准的仪器总线）
9.1.1 个人仪器及发展
１、内插件式个人仪器及系统
最简单的形式是内插件式，它把仪器 插卡直接插入到PC 机内部的总线扩展槽内。
特点： 独立的机箱和独立的电源系统，使仪器避开了微型计算机的噪
声环境；设计了专门的仪器总线PC－IB，组成仪器系统很方便；更换系统中 与微型计算机配合的接口卡，可适应多种个人计算机； 系统中的仪器模块和 接口电路中也使用了微处理器，因而HP6000系统是一种功能很强大的多CPU的 分布系统
9.1.1 个人仪器及发展
二、 PC总线
PC总线是指IBM PC/XT机及兼容机使用的总线。IBM PC/XT机及兼容机的主机板后部设有5个或8个总线插座。每个 插座有62个引脚。插座引脚和信号的定义如图9－2所示，各引 脚信号的说明如表9-1所示。
IBM PC总线
总线共含62 个引脚， 按功能可分为四类： ① 数据传送总线8根； ② 地址总线20根； ③ 控制总线26根。 ④ 其它总线8根( +5 V的2根、
外总线又称通信总线，它用于微型计算机之间、微型计算机与仪器和 其他设备之间的通信。如用于微型计算机之间通信的RS－232C，用于自动测 试系统的GP－IB，以及适用于模块式个人仪器系统的PC－IB、VXI等。
9.1.2 个人仪器的总线
本章侧重讨论PC－DAQ形式个人仪器所采用的总线
一、 总线
主要阐述IBM PC系列微型计算机及其兼容机所采用的总线， 包括PC总线，ISA总线，EISA总线以及PCI 总线等。本节侧重 讨论PC总线。
DACK2
T/C
ALE
£«5V
OSC
GND
B31
A1
I/O CHCK
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
A10 I/O CHRDY
AEN
A19
A18
A17
A16
A15
A14
A13
A12
A20
A11
A10
A9
A8
A7
A6
A5
A4
A3
A2
A1
A31
A0
IBM PC总线ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1. 数据总线 D7～D0共8条，是双向数据传送线，为CPU、存储器及I/O 设备间提供信息传送通道。 2. 地址总线 A19～A0共20条，用来选定存储器地址或I/O设备地址。 当选定I/O设备地址时，A19～A16无效。20位地址线允许访问1MB 存储空间，16位地址线允许访问64 KB的I/O设备空间。这些信 号一般由CPU产生，也可以由DMA控制器产生。
第9章 个人仪器及系统
个人仪器也称PC仪器，是在智能仪器发展基础上出现的又 一种新型的微型计算机化仪器。
由于个人仪器充分利用了PC机的软件和硬件资源，因而相 对传统智能仪器来说，极大地降低了成本，大幅度地缩短研制周 期，显示出广阔的发展前景。
9.1 概述 9.2 个人仪器系统的设计 9.3 VXI 总线仪器系统 9.4 虚拟仪器及其实现技术