LabVIEW 虛擬儀器設計

本書以 LabVIEW2019為基礎,講述 LabVIEW 圖形化編程語言的原理,以及如何利用 LabVIEW 完 成虛擬儀器設計。 全書共15章,包括基礎知識部分(第1~13章)和實際應用部分(第14和15章)。第1章,綜述虛擬儀 器技術的構建思想和方法論。第2~7章,講述 LabVIEW 圖形化編程語言的基本原理以及編程方法,內容 包括 LabVIEW 入門、基本數據類型、程序結構、復合數據類型、文件I/O、圖形顯示及其他技巧。第8~12 章,闡述如何利用 LabVIEW 控制儀器硬件以實現對被測信號的數據採集,內容包括選擇專用的數據採集 卡進行數據採集;利用電腦自帶的聲卡實現數據採集;利用攝像頭完成圖像採集;儀器控制和控制單 片機。第13章,講述用 LabVIEW 實現儀器應用的若乾算法和信號分析處理的相關知識。第14和15章, 介紹利用 LabVIEW 完成有實際應用背景的兩個虛擬儀器項目,分別是用 LabVIEW 構建函數發生器和頻 率計。 本書可作為大專院校“虛擬儀器技術”及相關課程的教材或教學參考書,也可供從事電腦化測量儀 器及系統構建工作的工程技術人員使用。

郝麗，清華大學高級工程師，從事虛擬儀器教學10餘年。在國內核心期刊上發表實驗教學研究論文11篇。曾獲得清華大學教學成果一等獎、清華大學實驗技術成果二等獎和清華大學優秀教學軟件二等獎。
　　

趙偉，清華大學教授、博士生導師，主要從事現代電磁測量技術及儀器方向的教學和科研工作；發表研究成果論文近300篇，其中有關虛擬儀器教學研究的成果論文10多篇。曾出版教材《電磁測量》《電工理論基礎（第4版）》（翻譯圖書）、學術專著《電子式電能表及其在現代用電管理中的應用》《漏磁成像理論與方法》及辭書《新編電氣工程師實用手冊》《現代電氣工程師實用手冊》《電氣工程大典》（參編第1卷中的第4篇）等。

第1章有用又有趣的虛擬儀器技術
1.1虛擬儀器技術的起源與發展
1.2什麼是虛擬儀器
1.3虛擬儀器的構成
1.4虛擬儀器的種類
1.5虛擬儀器對測量觀念及技術的影響
1.6虛擬儀器技術在各行業的應用情況
1.7掌握虛擬儀器技術需具備的條件和相關知識
本章習題
參考文獻

第2章LabVIEW入門
2.1LabVIEW簡介
2.2操作選板
2.3調試工具
2.4數據流的編程機制
2.5LabVIEW的初步操作
2.5.1創建第一個VI
2.5.2建立並調用子VI
2.5.3生成應用程序
2.5.4程序調試技術
2.6常用技巧
2.7本章小結
本章習題
參考文獻

第3章基本數據類型
3.1數值
3.1.1數值控件
3.1.2數值的數據類型
3.1.3數值函數
3.2字符串
3.2.1字符串控件
3.2.2字符串的顯示方式
3.2.3字符串函數
3.3布爾量
3.4枚舉與下拉列表
3.5路徑
3.6本章小結
本章習題
參考文獻

第4章程序結構
4.1順序結構
4.2條件結構
4.2.1條件選擇器為布爾型
4.2.2條件選擇器為非布爾型
4.2.3輸入和輸出隧道
4.2.4選擇函數
4.3循環結構
4.3.1While循環
4.3.2For循環
4.3.3循環結構內外的數據交換
4.3.4自動索引
4.3.5移位寄存器
4.3.6反饋節點
4.3.7綜合示例及補充
4.4事件結構
4.4.1事件的分類
4.4.2循環事件結構
4.4.3事件註冊模式
4.4.4用戶事件
4.4.5使用建議及問題匯總
4.5局部變量
4.6全局變量
4.7單進程共享變量
4.8屬性節點
4.9公式節點
4.10MathScript節點
4.11MATLAB腳本節點
4.12本章小結
本章習題
參考文獻

第5章複合數據類型
5.1數組
5.1.1數組的創建
5.1.2數組的索引
5.1.3數組函數
5.1.4利用循環結構創建數組
5.1.5函數的多態化功能
5.2簇
5.2.1簇的創建
5.2.2簇的順序
5.2.3簇函數
5.2.4錯誤簇
5.3波形
5.3.1什麼是波形
5.3.2波形函數
5.4DDT
5.5變體
5.6本章小結
本章習題
參考文獻

第6章文件I/O
6.1文件I/O的基本概念
6.2底層文件I/O函數
6.3高層文件I/O函數
6.4本章小結
本章習題
參考文獻

第7章圖形顯示及其他技巧
7.1圖形顯示
7.1.1波形圖
7.1.2XY圖
7.1.3波形圖表
7.1.4強度圖
7.2其他技巧
7.3本章小結
本章習題
參考文獻

第8章數據採集
8.1基礎知識
8.1.1數據採集系統的構成
8.1.2數據採集卡
8.1.3測量系統的信號輸入方式
8.2LabVIEW中數據採集的基本概念
8.2.1任務和虛擬通道
8.2.2基本環節
8.2.3兩種途徑
8.2.4兩種途徑的聯繫和比較
8.2.5定時
8.2.6任務狀態轉換
8.3數據採集卡的連接和測試
8.4模擬輸入
8.4.1單點模入
8.4.2有限模入(N個樣本)
8.4.3連續模入
8.5模擬輸出
8.5.1單點模出
8.5.2有限模出(N個樣本)
8.5.3連續模出
8.6數字輸入/輸出
8.6.1數字輸入
8.6.2數字輸出
8.7計數器
8.7.1計數器輸入
8.7.2計數器輸出
8.8本章小結
本章習題
參考文獻

第9章利用聲卡實現數據採集
9.1聲卡簡介
9.1.1工作原理
9.1.2硬件結構
9.1.3基本參數
9.1.4聲卡測試
9.2LabVIEW環境下利用聲卡實現數據採集
9.2.1基本步驟
9.2.2有關聲卡的函數
9.3模擬輸入
9.3.1有限模入（N個樣本）
9.3.2連續模入
9.4模擬輸出
9.4.1有限模出（N個樣本）
9.4.2連續模出
9.5專用數據採集卡與聲卡的比較
9.6本章小結
本章習題
參考文獻

第10章利用攝像頭實現圖像採集
10.1基本原理
10.1.1圖像採集的基本過程
10.1.2數字圖像的表徵
10.1.3圖像採集參數
10.2LabVIEW中有關圖像採集的基本概念
10.2.1利用攝像頭實現圖像採集的基本步驟
10.2.2圖像採集相關函數
10.3利用MAX檢測攝像頭的功能
10.4圖像採集的實現
10.4.1採集單幅圖像
10.4.2採集N幅圖像
10.4.3連續採集圖像
10.5圖像和視頻的保存與讀取
10.5.1圖像和視頻的保存
10.5.2圖像和視頻的讀取
10.6本章小結
本章習題
參考文獻

第11章儀器控制
11.1儀器控制的基本原理
11.1.1硬件通路
11.1.2通信協議
11.2LabVIEW中儀器控制的基本概念
11.2.1總體介紹
11.2.2基本步驟
11.2.3VISA函數
11.3利用MAX檢測要通信的儀器
11.4儀器控制示例
11.4.1利用計算機控制串口儀器
11.4.2利用計算機控制USB口儀器
11.5本章小結
本章習題
參考文獻

第12章利用LabVIEW控制單片機
12.1基本概念
12.1.1單片機及其開發板
12.1.2接口或引腳
12.1.3將單片機與計算機相連
12.1.4單片機開發板的使用步驟
12.2軟件環境
12.2.1Arduino IDE
12.2.2LabVIEW中相關的函數
12.3示例
12.4本章小結
本章習題
參考文獻

第13章算法及信號處理
13.1程序的靈魂——算法
13.1.1算法的效率
13.1.2LabVIEW中的算法函數
13.2信號處理
13.2.1模擬信號的生成
13.2.2波形測量
13.3本章小結
本章習題
參考文獻

第14章實際應用1——函數發生器
14.1概述
14.2算法介紹
14.3程序說明
14.4函數發生器VI的功能測試
14.5本章小結
本章習題
參考文獻

第15章實際應用2——頻率計
15.1概述
15.2算法介紹
15.2.1時域方法
15.2.2頻域方法
15.3程序說明
15.4算法測試和結果分析
15.4.1利用模擬信號進行分析
15.4.2對實採波形進行測量
15.5本章小結
本章習題
參考文獻

附錄ALabVIEW軟件和驅動程序的安裝說明
附錄BDIGILENT chipKIT WF32驅動及LINX的安裝步驟
附錄C在LabVIEW中如何運行MakerHub
附錄D示例索引
附錄E常見問題索引