本書是在第一版的基礎(chǔ)上修訂而成的。這次修訂更新、補充了很多內(nèi)容,以適應(yīng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和當(dāng)前教學(xué)改革的需要。全書以測量技術(shù)和虛擬儀器原理為主線,以LabVIEW 2014為基本平臺,系統(tǒng)介紹了虛擬儀器的原理和概念,詳細講解了虛擬儀器的硬件構(gòu)成、組建方式,軟件編程、信號處理及算法和虛擬儀器設(shè)計等內(nèi)容。本書共7章,第一章是虛擬儀器概述,第2章和第3章分別是虛擬儀器軟件LabVIEW的編程基礎(chǔ)和擴展編程。第4章講解數(shù)據(jù)采集的硬件電路和DAQ軟件編程。第5章討論測試信號的產(chǎn)生、時頻域分析及數(shù)字處理。第6章討論總線與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。第7章講解虛擬儀器設(shè)計實例,包括高速多功能DAQ主板、輸入輸出通道及軟件設(shè)計。本書適用面較廣,可作為高等理工科院校自動化類、電子信息類、機械類等專業(yè)教材,也可作為相關(guān)專業(yè)研究生的教材,以及廣大科研和工程技術(shù)人員的參考書。
虛擬儀器是現(xiàn)代測試技術(shù)及儀器發(fā)展的一個重要標(biāo)志,是現(xiàn)代測量技術(shù)與信息技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。所謂虛擬儀器,是指在以通用計算機為主體的硬件平臺上,由用戶設(shè)計定義的,具有虛擬面板,而且測試功能由測試軟件實現(xiàn)的一種計算機儀器系統(tǒng)。它已經(jīng)成為21世紀(jì)測試技術(shù)與儀器技術(shù)發(fā)展的一個重要方向,并且在眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
該教材以測量技術(shù)和虛擬儀器原理為內(nèi)容的主線,以LabVIEW為基本平臺,系統(tǒng)介紹了虛擬儀器的原理和概念,詳細講解虛擬儀器的硬件構(gòu)成、組建方式,重點在軟件編程、信號處理及算法和虛擬儀器設(shè)計等內(nèi)容。
本書第一版于2008年出版,以內(nèi)容體系的完整性、硬件與軟件并重、綜合性和實用性等特點,受到讀者的歡迎。但是近十年來,虛擬儀器技術(shù)隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展,技術(shù)體系不斷更新和完善,軟件已多次升級更新,增加了很多功能,編程方法也有變化;同時針對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和普及,學(xué)生使用計算機能力的提升等,在教學(xué)中也需要持續(xù)更新教學(xué)內(nèi)容,因此非常有必要對教材進行修訂。
在保留原書體系結(jié)構(gòu)和編寫特色的前提下,第二版做了全面修改和補充,主要修改內(nèi)容包括:(1)在全書中升級LabVIEW軟件版本為目前較新和應(yīng)用較廣的2014版,使用漢化界面,更適合學(xué)生學(xué)習(xí)。(2)增加一章講解LabVIEW軟件的擴展編程技術(shù),解決虛擬儀器軟件開發(fā)中的更深入和較復(fù)雜問題。(3)專門擴充一章講解虛擬儀器的網(wǎng)絡(luò)化測控系統(tǒng)編程技術(shù)。(4)采用新的DAQmx技術(shù),重寫了原第5章數(shù)據(jù)采集軟件編程。(5)限于篇幅,刪減了原第7章和第8章內(nèi)容。
全書共7章,第1章虛擬儀器的概述,討論了虛擬儀器的基本概念、形成和發(fā)展、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等內(nèi)容。第2章虛擬儀器軟件LabVIEW編程基礎(chǔ),主要討論了LabVIEW的編程結(jié)構(gòu)、數(shù)組、簇和字符串、圖形化數(shù)據(jù)顯示、文件操作等。第3章虛擬儀器軟件LabVIEW擴展編程,主要講解人機界面交互設(shè)計、與外部程序的接口技術(shù)、多語言的實現(xiàn)技術(shù)和生成安裝包等。第4章虛擬儀器數(shù)據(jù)采集技術(shù),討論了數(shù)據(jù)采集(DAQ)中的信號調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)存儲等硬件技術(shù)。還探討DAQ的軟件編程方法和實例,包括模擬輸入和輸出、數(shù)字I/O和計數(shù)器等。第5章虛擬儀器的測試信號分析與處理技術(shù),討論了測試信號的產(chǎn)生、時域分析和處理、相關(guān)分析和卷積運算、數(shù)字濾波器的軟件實現(xiàn)、信號和系統(tǒng)的頻域分析及軟件實現(xiàn),多種高等數(shù)學(xué)計算和數(shù)據(jù)處理等。第6章虛擬儀器系統(tǒng)集成的總線與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),包括虛擬儀器網(wǎng)絡(luò)測試的基本概念,注重討論基于TC P/IP協(xié)議、UDP協(xié)議、DataSocket、遠程面板和共享變量通信技術(shù)的軟件編程方法和實例。第7章虛擬儀器設(shè)計實例,介紹了虛擬儀器通用硬件平臺設(shè)計,包括模擬輸入一輸出通道及DDS信號源等硬件設(shè)計,還通過幾個典型虛擬儀器設(shè)計的實例,講述了虛擬儀器設(shè)計的技術(shù)和方法。
此外本書作為新形態(tài)教材,增加了微視頻講解、程序?qū)嵗、參考文檔等作為教材的補充資料,通過手機掃描二維碼或登錄abook網(wǎng)站即可觀看,便于讀者學(xué)習(xí)。
本書由電子科技大學(xué)自動化學(xué)院詹惠琴教授主編,其中第1、4、5章由詹惠琴編寫,第2、7章由古軍編寫,第3、6章由羅光坤編寫。
本書可作為自動化類、電子信息類、機電類等專業(yè)的教材,也可作為相關(guān)專業(yè)研究生教材,以及工程技術(shù)人員在學(xué)習(xí)和應(yīng)用虛擬儀器技術(shù)時的參考書。建議教學(xué)學(xué)時數(shù)為32~48學(xué)時,其中實驗學(xué)時約占總學(xué)時的三分之一。
由于編者水平有限,對于本書中的錯誤和不完善之處,懇請讀者指正。
詹惠琴,電子科技大學(xué)教授,工學(xué)博士。畢業(yè)于北京航空航天大學(xué)自動控制系,曾在航空部公司從事飛機大氣數(shù)據(jù)計算機、傳感器及自動測試系統(tǒng)研制工作,后進入高校任教,有30年科研和教學(xué)經(jīng)驗。理論基礎(chǔ)扎實,技術(shù)領(lǐng)域較寬,發(fā)表論文幾十篇,授權(quán)發(fā)明專利十多項。任四川省自動化與儀器儀表學(xué)會副秘書長和常務(wù)理事,單片機及嵌入式系統(tǒng)專委會委員。研究方向:現(xiàn)代測試?yán)碚摵头椒、計算機自動測控技術(shù)、虛擬儀器、信號處理、航空電子等。
第1章 虛擬儀器概述
1.1 虛擬儀器的基本概念
1.1.1 虛擬儀器的定義
1.1.2 虛擬儀器的特點
1.2 虛擬儀器的形成和發(fā)展
1.2.1 虛擬儀器形成的背景
1.2.2 虛擬儀器的提出
1.2.3 虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用
1.2.4 虛擬儀器的發(fā)展與展望
1.3 虛擬儀器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
1.3.1 虛擬儀器的系統(tǒng)組成和基本功能
1.3.2 虛擬儀器的通用儀器硬件平臺
1.4 虛擬儀器的軟件系統(tǒng)
1.4.1 虛擬儀器的軟件層次結(jié)構(gòu)
1.4.2 虛擬儀器的軟件開發(fā)環(huán)境
第2章 虛擬儀器軟件LabVIEw編程基礎(chǔ)
2.1 LabVIEw編程初步
2.1.1 LabVIEW的基本VI介紹
2.1.2 LabVIEW的基本開發(fā)環(huán)境
2.1.3 LabVIEW的模板
2.1.4 LabVIEW的數(shù)據(jù)類型
2.1.5 控件的屬性設(shè)定
2.1.6 創(chuàng)建VI程序
2.1.7 LabVIEW的項目管理器
2.1.8 使用LabVIEW的幫助
2.2 LabVIEw的程序結(jié)構(gòu)
2.2.1 F0r循環(huán)
2.2.2 While循環(huán)
2.2.3 條件結(jié)構(gòu)
2.2.4 順序結(jié)構(gòu)
2.2.5 事件結(jié)構(gòu)
2.2.6 公式節(jié)點
2.2.7 VI子程序
2.2.8 局部變量和全局變量
2.3 數(shù)組、簇和字符串
2.3.1 數(shù)組
2.3.2 簇
2.3.3 字符串
2.4 圖形化數(shù)據(jù)顯示
2.4.1 圖形控件模板
2.4.2 波形圖表
2.4.3 波形圖
2.4.4 XY圖
2.5 文件操作
2.5.1 基本概念
2.5.2 文件I/0函數(shù)
2.5.3 文本文件的讀寫
2.5.4 電子表格文件的讀寫
2.5.5 二進制文件的寫入和讀取
第3章 LabVIEW擴展編程
3.1 人機界面交互設(shè)計
3.1.1 對話框
3.1.2 菜單
3.1.3 容器控件
3.1.4 自定義控件
3.2 屬性節(jié)點及調(diào)用節(jié)點的應(yīng)用
3.2.1 屬性節(jié)點、調(diào)用節(jié)點概述
3.2.2 控件的屬性節(jié)點及調(diào)用節(jié)點
3.2.3 VI的屬性節(jié)點及調(diào)用節(jié)點
3.2.4 綜合示例
3.3 與外部程序的接口技術(shù)
3.3.1 DLL技術(shù)
3.3.2 Activex技術(shù)
3.4 多語言的實現(xiàn)技術(shù)
3.4.1 多語言實現(xiàn)概述
3.4.2 基于INI文件的方法
3.4.3 基于DLL文件的方法
3.5 程序安裝包的制作技術(shù)
3.5.1 程序安裝包制作概述
3.5.2 生成應(yīng)用程序
……
第4章 虛擬儀器數(shù)據(jù)采集技術(shù)
第5章 虛擬儀器的測試信號分析與處理技術(shù)
第6章 虛擬儀器系統(tǒng)集成總線與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)
第7章 虛擬儀器設(shè)計實例
參考文獻