數字示波器的硬件設計

基于GPIB的數字示波器自動檢定系統的硬件由GPIB控制器、FLUKE5500A、被檢定數字示波器和PC機以及打印機等外圍設備組成。

1.1 GPIB接口控制器

　　1.1.1 GPIB總線　　GPIB是惠普公司于20世紀60年代末、70年代初開發的實用儀器接口系統。由于對測試儀器的控制很方便，并且具有較高的傳輸速度（1Mbps）,GPIB于1975年被定為IEEE488標準，1987年修定為IEEE488.1—1987。GPIB總線是數字化的24腳并行總線，有8根線是地線和屏蔽線，另外16根線是TTL電平信號傳輸線，包括8根數據線、5根接口管理線和3根數據傳輸控制線。GPIB使用8位并行、字節串行、異步通訊方式，所有字節通過總線順序傳送。　　GPIB系統設備有控者、講者和聽者三種屬性。實際設備具有其中的一種、兩種或三種。作為控者，它可以通過尋址連接到總線上具有講者屬性的器件成為講者和具有聽者屬性的器件作為聽者，包括它自己。講者能通過總線向其他器件發送數據。聽者能從總線上接收講者發送的數據。一般來說在GPIB系統中計算機是控者，具有講、聽、控三種屬性。為避免總線沖突，IEEE488規定一次只能有一個講者，但可以同時有幾個聽者。由于GPIB系統中各器件的工作速度可能相差懸殊，為了保證多線消息能夠雙向、異步、可靠地傳輸，GPIB母線中設置了三條握手線，分別為數據有效線、未準備好接收線和未收到數據線。　　1.1.2 BC-1402-2接口控制器　　在本系統中采用的GPIB控制器是貝卡科技公司開發的BC-1401-2型USB-GPIB接口控制器，它帶有USB接口，把USB總線轉換成GPIB總線，操作GPIB儀器。其特點是：*符合IEEE488.1和IEEE488.2標準，支持PCI、USB、Ethernet工業標準；數據傳輸率為900kbps,適合PC機與儀器之間的高速數據傳輸；提供了一套I/O GPIB操作函數庫，其函數與ISA總線的ES1400系列接口控制器相同；提供了一套符合VPP規范的虛擬儀器軟件架構VISA（Virtual Instrument Software Architecture）函數庫,實現了凡是采用VISA函數開發的應用程序，在更換不同廠家的不同型號的GPIB接口控制器時，應用程序不需要作任何修改；該接口控制器可以用C/C++、VC++、VB、LabView、LabWindows/CVI、HP-VEE、Delphi等多種語言編制測試程序，方便而靈活。

1.2 FLUKE5500A

　　FLUKE5500A是美國福祿克公司的一款高性能的多功能校準儀，可以對手持式和臺式多用表、示波器、示波表、功率計、電子溫度表、數據采集器、功率諧波分析儀、過程校準器等多種儀器進行校準。FLUKE5500A提供了GPIB（IEEE-488）、RS-232、572三種標準接口；在安全性方面滿足IEC 1010-1（1992-1）、ANSI/ISA-S82.01-1994、CAN/CSA-C22.2010.1-92標準；FLUKE5500A輸出電壓可以達到1100V，電流輸出可達11A，可以提供直流電壓和電流、交流電壓和電流的多種波形和諧波，同時輸出兩路電壓，或者是一路電壓和一路電流，模擬功率、電阻、電容熱電偶和RTD。其示波器校準件還提供了穩幅正弦波、快沿、時間標記和幅度信號。

1.3 主控PC

　　PC作為系統的“主控者”，通過發布命令給GPIB接口控制器實現對FLUKE5500A和被檢定示波器的控制，主要包括以下幾個方面的內容：儀器的初始化、復位、儀器參數設置；命令FLUKE5500A產生標準信號，同時被檢示波器顯示；讀取/保存儀器數據并傳給PC等。
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