《普通高等教育“十二五”規劃教材·測控技術與儀器專業規劃教材:虛擬儀器技術分析與設計(第2版)》是現代儀器技術與計算機技術相結合的產物,代表著儀器發展的最新方向和潮流,是信息技術的一個重要領域。
《普通高等教育“十二五”規劃教材·測控技術與儀器專業規劃教材:虛擬儀器技術分析與設計(第2版)》系統地介紹了虛擬儀器的相關技術與設計方法,內容包括虛擬儀器的總線接口技術,軟件標準,圖形化開發環境LabVIEW2010,數據采集與信號處理,通信技術。從工程實用的角度出發,詳細論述了虛擬儀器的綜合設計。本書內容豐富,理論聯系實際,通過大量的實例,深入淺出地介紹了虛擬儀器的設計技巧。為了適合教學需要,各章末均附有思考題和習題,并配有電子課件。
《普通高等教育“十二五”規劃教材·測控技術與儀器專業規劃教材:虛擬儀器技術分析與設計(第2版)》可作為高等院校“虛擬儀器”課程的教材或教學參考書,也可作為工程技術人員開發設計虛擬儀器的參考書。
虛擬儀器技術是現代儀器技術與計算機技術相結合的產物,是21世紀科學技術中的核心技術之一。它的出現導致傳統儀器的結構、概念和設計觀點都發生了巨大的變革,代表著儀器發展的最新方向和潮流。
虛擬儀器利用計算機軟件代替傳統儀器的硬件來實現信號分析、數據處理和顯示等多種功能,突破了傳統儀器由廠家定義功能,用戶無法改變的固定模式。虛擬儀器具有組建靈活、研制周期短、成本低、易維護、擴展方便和軟件資源豐富等優點,“軟件即是儀器”最本質地刻畫出虛擬儀器的特征。
美國國家儀器公司(NI)在20世紀80年代最早提出了虛擬儀器(VirtualInstrument,VI)的概念。近30年來,虛擬儀器這種計算機操縱的模塊化儀器系統在世界范圍內已得到了廣泛的認同和應用。近幾年來,我國對虛擬儀器應用的需求開始急劇增長,虛擬儀器的應用范圍也在不斷擴大。特別是伴隨著計算機技術的飛速發展,高性能的計算機推動了以軟件作為核心的虛擬儀器技術的快速發展。虛擬儀器技術已被廣泛應用于軍事、科研、測量、檢測、計量、測控等眾多領域。
本書的第1版自2007年出版以來,得到了讀者的鼓勵和鞭策,并提出了許多寶貴意見,編者十分感謝。這次再版結合虛擬儀器技術的最新發展在內容方面進行了相應的增刪,并對第1版中出現的印刷錯誤進行了修訂。
本次再版以美國國家儀器公司最新推出的LabVIEW2010圖形化編程語言為虛擬儀器開發平臺,介紹虛擬儀器的基本原理與設計方法,并給出大量的虛擬儀器設計實例,其目的是通過理論與實例結合的方式,圖文并茂,深入淺出地介紹虛擬儀器的設計方法和技巧。
全書分為8章。第1章簡要介紹虛擬儀器的基本概念和組成;第2章介紹GPIB,VXI,PXI,LXI等幾種目前用于虛擬儀器的專用總線;第3章講述程控儀器標準命令(SCPI)、虛擬儀器軟件結構(VISA)、虛擬儀器驅動程序等虛擬儀器軟件標準;第4章介紹圖形化編
程語言LabVIEW的基本特性以及LabVIEW2010的編程環境與虛擬儀器的創建步驟和調
試方法;第5章介紹程序結構,字符串、數組和簇,局部變量和全局變量,文件操作,圖
形顯示等幾種LabVIEW編程中常用的控件和函數的用法;第6章結合實例,介紹在LabVIEW
中進行數據采集、信號產生、信號分析與處理的方法和技巧;第7章介紹串行通信,TCP/U
DP網絡通信,NI的DataSocket通信,共享變量,IrDA無線數據通信的LabVIEW實現方法;第8章從工程實用的角度出發,結合實例,介紹虛擬儀器的工程設計。
本書配有電子課件等教輔資料,讀者可以登錄電子工業出版社華信教育資源
網下載。
本書在編寫過程中,南京理工大學的朱曉華教授對書稿進行了詳盡的審閱,提出了許多寶貴意見。南京理工大學電子工程系的老師們對本書的編寫給予了大力的支持與幫助。在此,謹向他們表示最誠摯的謝意。
由于虛擬儀器技術發展迅速,應用廣泛,限于編者水平,缺點錯誤在所難免,歡迎
讀者批評指正。
第1章 緒論
1.1 虛擬儀器的基本概念
1.2 虛擬儀器的組成
1.2.1 虛擬儀器的硬件結構
1.2.2 虛擬儀器的軟件結構
1.2.3 虛擬儀器系統
1.3 虛擬儀器的特點
1.4 虛擬儀器的應用
1.5 虛擬儀器技術發展趨勢
本章小結
思考題和習題
第2章 虛擬儀器總線接口技術
2.1 GPIB總線
2.1.1 GPIB的基本特性
2.1.2 GPIB器件及接口功能
2.1.3 GPIB總線結構
2.1.4 GPIB儀器系統
2.2 VXI總線
2.2.1 VXI總線的特點
2.2.2 VXI器件、模塊與主機箱
2.2.3 VXI總線組成及功能
2.2.4 VXI總線的通信協議
2.2.5 VXI總線系統資源
2.2.6 VXI總線儀器系統
2.3 PXI總線
2.3.1 PXI總線的特點
2.3.2 PXI總線規范
2.3.3 PXI儀器系統
2.4 LXI總線
2.4.1 LXI的特點和優勢
2.4.2 LXI總線規范
2.4.3 LXI儀器系統
本章小結
思考題和習題
第3章 虛擬儀器軟件標準
3.1 可編程儀器標準命令(SCPI)
3.1.1 SCPI的目標
3.1.2 SCPI儀器模型
3.1.3 SCPI命令句法
3.1.4 常用SCPI命令簡介
3.1.5 SCPI編程方法
3.2 虛擬儀器軟件結構(VISA)
3.2.1 VISA的結構與特點
3.2.2 VISA的現狀
3.2.3 VISA的資源結構
3.2.4 VISA的應用
3.3 虛擬儀器驅動程序
3.3.1 VPP儀器驅動程序
3.3.2 IVI儀器驅動程序
本章小結
思考題和習題
第4章 虛擬儀器軟件開發平臺LabVIEW
4.1 LabVIEW概述
4.1.1 LabVIEW的含義
4.1.2 LabVIEW的特點
4.1.3 LabVIEW的發展
4.1.4 LabVIEW 2010的安裝與運行
4.2 LabVIEW 2010編程環境
4.2.1 LabVIEW 2010的基本開發平臺
4.2.2 LabVIEW 2010的操作選板
4.2.3 LabVIEW 2010的菜單和工具欄
4.2.4 LabVIEW 2010中的數據類型
4.3 LabVIEW 2010的初步操作
4.3.1 創建虛擬儀器
4.3.2 調試虛擬儀器
4.3.3 創建和調用子VI
4.3.4 虛擬儀器創建舉例--虛擬溫度計
本章小結
思考題和習題
第5章 虛擬儀器設計基礎
5.1 程序結構
5.1.1 循環結構
5.1.2 條件結構
5.1.3 順序結構
5.1.4 事件結構
5.1.5 公式節點
5.2 字符串、數組和簇
5.2.1 字符串
5.2.2 數組
5.2.3 簇
5.3 局部變量和全局變量
5.3.1 局部變量
5.3.2 全局變量
5.4 文件操作
5.4.1 LabVIEW支持的文件類型
5.4.2 文件操作函數
5.4.3 文件操作舉例
5.5 圖形顯示
5.5.1 波形圖和圖表
5.5.2 XY圖
5.5.3 強度圖和圖表
5.5.4 數字波形圖
5.5.5 三維圖形
本章小結
思考題和習題
第6章 虛擬儀器的數據采集與信號處理
6.1 數據采集
6.1.1 數據采集系統的含義
6.1.2 數據采集系統結構
6.1.3 數據采集卡的選用與配置
6.1.4 基于LabVIEW的數據采集過程
6.1.5 基于LabVIEW的數據采集VI設計
6.2 信號產生
6.2.1 數字信號的產生與數字化頻率的概念
6.2.2 信號生成
6.2.3 波形生成
6.3 信號的時域分析
6.3.1 卷積運算
6.3.2 相關分析
6.3.3 微積分運算
6.4 信號的頻域分析
6.4.1 快速傅里葉變換(FFT)
6.4.2 頻譜分析
6.4.3 頻率響應分析
6.4.4 諧波分析
6.5 數字濾波器
6.5.1 調用數字濾波器子程序應注意的問題
6.5.2 LabVIEW中的數字濾波器
6.5.3 窗函數
6.5.4 數字濾波器應用舉例
6.6 曲線擬合
6.6.1 LabVIEW的曲線擬合函數
6.6.2 曲線擬合舉例
本章小結
思考題和習題
第7章 虛擬儀器通信技術
7.1 串行通信
7.1.1 串行通信的概念
7.1.2 串行通信節點
7.1.3 串行通信應用舉例
7.2 網絡通信
7.2.1 TCP通信
7.2.2 UDP通信
7.2.3 DataSocket通信
7.3 共享變量
7.3.1 創建項目文件
7.3.2 創建共享變量
7.3.3 共享變量的使用
7.3.4 共享變量用于網絡通信
7.4 IrDA無線數字通信
7.4.1 IrDA概述
7.4.2 IrDA節點
7.4.3 IrDA通信編程舉例
本章小結
思考題和習題
第8章 虛擬儀器設計實例
8.1 虛擬儀器的設計原則
8.1.1 總體設計原則
8.1.2 硬件設計的基本原則
8.1.3 軟件設計的基本原則
8.2 虛擬儀器的設計步驟
8.3 虛擬儀器軟面板設計技術
8.3.1 虛擬儀器軟面板的設計思想
8.3.2 虛擬儀器軟面板的設計原則
8.4 虛擬儀器設計實例
8.4.1 虛擬數字電壓表
8.4.2 虛擬示波器
8.4.3 基于LabVIEW和聲卡的數據采集系統
8.4.4 基于虛擬儀器的電能質量監測系統
本章小結
思考題和習題
參考文獻